某建筑地下室抗浮案例

一、引言   

某項目已完成地下室剪力墻及頂板澆筑，2019 年5月25日凌晨1點30分左右，貴陽市開始下陣雨，至3時許，開始下特大暴雨，市政管網排水不暢且堵塞，雨水無法及時排走，直接從西側高處直流向工地基坑，由于暴雨雨量過大，基坑在雨水的內灌之下迅速形成盆池，空心的地下室正位于盆池之內，早上6點項目管理人員到現場檢查情況時，基坑內及周邊仍有大量積水，地下室出現嚴重整體上浮及移位事故。

圖1 被淹沒的地下室 

圖2 建設項目所在地地形及方位圖

二、事故原因分析

1 地形及地質情況分析

 項目周邊建筑密集，道路狹窄。由圖1可以看出，整個地形呈西高東低的趨勢，高差約10m，同時，項目場地南北向長度大于西北向長度，發生降雨時，從西側高地流下的雨水更容易在項目場地匯集，從區域地形地貌整體來看，項目基坑地下室處于抗浮不利地形位置。

 根據勘察資料場地下伏基巖為泥灰巖，為透水性較差的巖層。場地內地下水為巖溶裂隙水，埋藏類型屬潛水，地下水埋深較大，勘察鉆探深度范圍內未遇地下水。

2 降雨情況分析

 根據貴陽市氣象局資料，5月24日夜間至25日上午10時，南明區突降大暴雨，降雨量最高達147.8毫米，部分老城區市政管網排水不暢，造成場地積水嚴重，是導致建設項目基坑地下室上浮移位事故的直接原因。

 另據“貴陽晚報”報道，5月25日早，貴陽市望城坡新村附近的一棟居民樓甚至被1米多深的積水包圍，多人被困。

3 市政設施排水情況分析

 項目場地周邊市政管網排水不暢也是造成此次基坑地下室上浮事故的重要原因，通過調查，建設項目附近的市政排水設施情況如下：

圖3項目周邊檢查井內排水管道直徑測量

通過測量，檢查井內部左右兩處排水孔直徑約為35cm，下方排水孔直徑約50㎝，由于設施老舊，在5月24日夜間至5月25日上午的暴雨的雨量之下，項目周邊的市政排水設施未能迅速排水，導致場地周邊積水嚴重。 同時經過觀察，周邊道路上的排水雨水蓋板也堵塞嚴重，同時雨水蓋板也偏少偏小，如圖4所示，這也是造成暴雨作用下場地積水嚴重的一個直接因素。

(a) 垃圾池位置

(b) 項目部正門口

圖4 項目周邊道路的雨水排水蓋板情況

4 浮力分析

地下室主體結構尺寸基于圖4，基坑深度6m，考慮暴雨時地面積水超過地表0.3m，則暴雨積水水深為6.3m；地下室結構整體高度6.1m，按地下室完全被暴雨積水淹沒考慮，即按地下室結構整體高度6.1m考慮浮力驗算：

浮力F=ρ_w×g×V=γ_w×V       

V=地下室底板面積×地下室結構整體高度

地下室底呈梯形平面，其面積為：

[(29.32-1.116+0.2)+(8.1×2+3.168+0.2)]×(8.1×3+0.6)/2 = 597.3 m² ，

則浮力F=10kN/m³×597.3m²×6.1m=36435.3kN

地下室結構自重G按實際結構的重量進行計算，實際完成的結構包括以下幾項：

① 地下室頂板：597.3 m²×0.1 m×25kN/m³ =1493.3 kN

 ② 地下室底板：597.3 m²×0.25 m×25kN/m³ =3373.1kN

圖5 地下室平面圖

③ 地下室外墻：

（29.32-1.116+8.1×5+3.168+25.9）m×0.4m×5.85m×25kN/m³=5719.7kN

④ 地下室內墻：

(8.1×2+8.9+5.9) m×0.3 m×5.85 m×25 kN/m³=1360.1kN

⑤ 地下室內柱、外柱：33.3 m³×25kN/m³=832.5kN

將以上5項相加，則地下室總的結構自重G=12778.7kN

則地下室結構自重G/地下室浮力F=12778.7/36435.3=35.1%

 對比地下室自重G與浮力F，可以G比浮力F明顯小很多，自重G僅占浮力的約1/3。

《建筑地基基礎設計規范》GB5007-2011 5.4.3規定，建筑地下室或地下構筑物存在上浮問題時，應按下式驗算抗浮穩定性：

ＧK/ＮW,K ≥1.05   式中：ＧK —建筑物自重及壓重之和（kN）；ＮW,K —浮力作用值（kN）

顯然，在暴雨作用下，基坑積水無法迅速排走，造成地下室所受浮力大于地下室結構自重，地下室產生了明顯的上浮位移事故。

圖6 地下室上浮位移