张伟尧 凌 煦

杭州中豪建设工程有限公司 浙江 杭州 310020

1 工程概况

某工程为新建商业综合体（图1），位于杭州市区，总面积约110 000 m2，其中大底盘地下室2层，面积逾30 000 m2。地下室轮廓大致呈矩形状，尺寸为144.8 m×116.9 m。地上为4栋高层建筑：A座为13层办公楼，B座为4层商业裙房和18层办公楼，C座由2栋分别为15层和14层的高层建筑和其间的2层裙房组成。结构类型为桩基础框架结构。

图1 项目平面

2 上浮事故经过

2.1 事故的发生

2019年6月底，某工程正处于装饰装修阶段，连续阴雨天后，地下2层地下室内主楼框架柱边底板突然破裂，从中涌出大量泥水。经分析，初步判断地下室发生上浮。经测量，板中最大上浮量达23 cm。

2.2 应急措施

事发后，首先采用密目网加沙袋压住2处渗漏点，减少板底沙土流失，对应处坑内加设深井降低水位，引入专业单位进行变形观测，并对房屋本身及周边道路等进行监测，防止事故影响扩大。

同时，为减少地库上浮值，在板顶覆土至设计标高，回压效果良好。经测量，上浮值明显下降，上浮量最大处回落92 mm。检查发现，上浮区域地下室结构受损明显，梁柱节点处斜向开裂较多，柱角部存在压溃现象。

3 事故原因分析

3.1 原抗浮设计

原设计采用结构自重＋地下室顶面厚1.2 m覆土＋抗拔预制管桩来抵抗地库水浮力（主楼下为钻孔灌注桩）。管桩桩型为PHC 600 AB 130-11、11，抗压承载力特征值为2 800 kN，抗拔承载力特征值为600 kN。大部分桩承台厚度为1 400 mm（少量为1 600 mm），底板厚600 mm。地下室±0 m相当于黄海高程6.60 m，地下2层层高均为3.75 m，底板面标高－9.00 m（相当于黄海高程－2.40 m），顶板面标高－1.50 m。本工程抗浮设计水位相对标高为－0.80 m（相当于黄海高程5.80 m），桩基设计等级为甲级，地基基础设计等级为甲级。

3.2 现场实际工况

事发时，地下室顶板尚未覆土，坑内后浇带及降水深井已经封闭，降水停止，时逢梅雨季节连日大雨，地下水位骤升。

3.3 抗浮验算

根据现场实际工况验算，即不考虑顶板覆土荷载，地下水位按黄海高程5.8 m计算。经验算：地下水浮力大于地下室整体抗浮力，抗浮不满足要求，因此发生上浮事故（计算略）。

3.4 上浮原因分析

经分析，施工单位未按设计要求待覆土完成后再停止降水，是事故发生的主要原因[1-3]。

此外，本工程截桩普遍，管桩端板凿除，桩顶连接较弱，灌芯质量又较难控制，比较容易发生芯体断裂或拔脱情况，导致局部管桩抗拔失效，是事故发生的次要原因。

4 结构修复方案

4.1 抗拔桩补强

图2 隆起区域示意图及静压桩布置

以变形测量值≥20 mm作为需补强区域预判值，区域内原管桩抗拔按全数失效计，需补足全部抗拔力。

根据本工程地质勘探报告，通过计算确定采用300 mm×300 mm预制方桩，桩段间采用焊接接桩，桩尖进入持力层④粉质黏土，有效桩长17.5 m（2.5 m×7），单桩抗拔承载力特征值300 kN，总计需补桩266根（核心区块布置见图2，计算略），压入以桩长控制为主，综合考虑桩体及后植锚杆，终压力宜≤1 200 kN。

4.2 锚杆静压桩施工

本工程原基础采用预制管桩，对土体已经进行了一定程度的挤密，此时施打预制方桩，预想压入有一定困难。在实际施工过程中也确实出现了局部区域施打困难，压桩力过大（最大压桩力达1 500 kN）导致个别桩周底板拉裂的现象。对于个别确实难以压入的桩，采用就近移位加桩处理，保证不削减设计抗拔值。

补打锚杆静压桩抗浮，对预制桩段间的焊接质量要求较高，现场焊接质量直接影响抗浮承载力。在施工过程中，业主委托检测单位对方桩进行单桩竖向抗拔静载试验，3根受检桩的单桩竖向抗拔承载力均满足设计要求。

压桩后进行2次封桩，封桩前的桩孔清理凿毛及封桩时灌浆料的浇捣质量会直接影响板面抗渗漏性能，需要仔细验收。

值得注意的是，锚杆静压桩作为抗压桩时，封桩过程中通常会使用加载墩向下加载预压，使桩体提前进入工作状态，协调受力和变形，而本工程锚杆静压桩作为抗浮桩，则需要施加反向即向上的预拔力，使桩体提前进入下拉的工作状态。

4.3 梁柱节点修复

由于地下室上浮，区域内梁柱节点受到了较为严重的受拉、斜剪破坏。经专业检测单位检测，上浮区域梁柱裂缝宽度为0.1～3.2 mm，由此确定了修复区域（图3）。

图3 托梁换柱区域

综合考虑后决定采用托梁换柱方法对受损梁柱节点部位进行置换，梁下采用型钢支撑（图4），凿除原柱子及柱边1.1 m范围内梁板，支模并浇筑比原结构高一强度等级的灌浆料进行结构恢复。由于灌浆料水化热较大，故内掺一定比例的瓜子片，以减少开裂。

图4 梁下钢支撑示意

对受损的梁柱节点采用托梁换柱处理时，相邻的柱子采用分批间隔错开流水施工。柱周梁底换撑是本工程的关键，原柱子凿通后，上部结构自重将由梁底型钢传至基础底板，采用手动千斤顶顶紧时，上顶不足会使梁出现悬臂受力，上顶过多则会发生反顶现象。另外，柱子凿通后，柱子凿通部位以上的部分下挂在结构板下，应验算凿空的梁柱节点搭接钢筋的承载能力以及上部结构板抗拉承载能力，并尽量在上部凿通，以减少柱子下挂荷载，同时做好百分表变形观测。工程修复至混凝土养护完成前，中途降水不得间断。

4.4 底板破裂受损处修复

地下室渗漏点发生在西北面地下室区域与C座主楼的交界处，即 /Q、 /Q两处主楼柱子附近。

分析产生原因：底板上浮导致支座外移，近主楼边结构底板剪力大（类支座）导致超载破坏，裂缝沿着底板与承台交界处斜向发展最终贯穿承台至表面（图5）。破损混凝土凿除后，采取在界面植筋并浇捣高一等级的灌浆料进行了底板结构的恢复。

图5 承台裂缝贯穿示意

5 过程监测

事故发生后，委托专业监测单位进行了持续跟踪监测。为便于定位，观测点布置在柱根，事故发生时和稳定阶段上浮量如图6所示，表示方法为“编号（事故发生时上浮量，加固完成后残余上浮量）”，单位为厘米。

图6 上浮区沉降量示意

根据监测数据取上浮区域中心至边缘典型3个观测点（10#、6#、3#观测点）形成曲线（图7），图7中负值代表下沉。由图8可知：降水和覆土后底板面有较大回落；后期补打静压桩及托梁换柱施工阶段沉降浮动较小，处于正常变化范围内。

图7 典型观测点沉降量变化曲线

6 结语

此次加固工程从2019年7月14日进场施工至11月20日结构修复完成，竣工验收并投入正常使用至今，未发现任何异常。从本工程案例得出以下结论：

1）预应力管桩作为抗拔桩必须十分小心，尤其是截桩后，失去钢端板导致桩顶节点抗拉强度难以保障，易引发此类事故。

2）施工单位缺乏防范意识，在顶板未覆土时停止了降水，且对事故状况反应不及时，未在第一时间采取有效措施，等到发生上浮时，底板已破裂受损，梁柱节点裂缝已经产生。

3）本工程经加固后，梁柱结构尺寸无变化，对使用功能无影响。经后期跟踪监测，沉降稳定，少量渗漏点经注浆后修复完好。