地下室结构底板抗浮不足局部失稳破坏实例分析（1）

利用地下空间建设地下室可满足人类日益提高的生活需要。在地下室的建设、使用过程中，因地下水作用、地下结构抗浮不足造成工程质量事故时有发生，部分案例也陆续被收录在各种文献资料中，以地下结构抗浮不足整体失稳破坏居多。近年来，国家及地方主管部门组织国内权威专家、学者对相关规范标准进行修订、制订新规范标准并相继发布实施，以保障地下室的工程建设质量。其中，对于地下水作用和影响的评价、预防及控制措施等，各规范标准均在不同章节作出了规定，不同规范侧重点略有不同，为工程技术人员更好地掌握地下水作用、控制地下水影响起到了显著效果。

2022年4月底，重庆某在建工程地下室结构底板被发现开裂、渗（涌）水严重，为查明原因、判断受损程度以及制订合理的解决方案，对地下室结构底板进行了检测鉴定。

1 工程概况

重庆某在建工程C2栋厂房平面呈矩形，地下1层，地上3层，总建筑面积约8000m2，建筑功能为污水处理站及动力站。该工程采用钢筋混凝土框架结构，其工程概况如下。

（1）结构安全等级为二级，抗震设防烈度为 6度，设计地震分组为第1组，抗震设防类别为丙类，建筑结构的设计使用年限为50年；基本风压为0.40kN/m2，地面粗糙度类别为B类。

（2）根据地勘报告，本工程以天然中风化岩石作为地基持力层，采用浅基础+防水板设计方案，地基基础的设计等级为丙级。柱下为独立基础、地下室周边墙体下为筏形基础，地基持力层为中风化砂质泥岩、粉砂岩或砂岩，地基承载力特征值1700kPa；独立基础、筏形基础及地下室底板采用C30混凝土浇筑，地下室外墙采用C40混凝土浇筑，混凝土抗渗等级均为P6。筏形基础配筋如图1所示。

图1 筏形基础配筋示意

2 现场调查

2.1 收集资料

现场调查收集到的资料主要包括地勘报告、设计文件、施工技术资料（含施工图片）、地下室结构底板开裂及渗（涌）水事件发生情况描述等。

2.2 查阅地勘报告

查阅地勘报告，将部分内容汇总归纳如下。

（1）地形地貌。项目所处场地原始地貌属于丘陵斜坡地貌（拟建8栋建筑），后经人工改造成开阔的场地，整体地势较为平坦，整体坡度为0°~5°，高程为302.98~307.79m，场地最大高程约4.8m，植被以杂草与农作物为主。场地北西侧存在人工填土斜 坡，斜坡坡度约25°~30°，高度约4~7m，目前无变形迹象，斜坡现状稳定性较好。其中，C2栋厂房所处位置场地更平坦，现状高程为304.74~305.88m。

（2）地层岩性。项目场地地表大多为填土掩盖。经地表地质调查和钻孔揭露，场地分布的地层为第四系全新统素填土、粉质粘土及侏罗系中统溪沙庙组地层（砂质泥岩、粉砂岩或砂岩）。场地范围基岩面受岩性、地质构造与地形地貌等因素控制，基岩面倾角总体起伏平缓，一般为3°~12°，基岩埋深一般约0.5~5.0m。场地基岩强风化带厚度一般为0.5~1.5m，局部地段基岩由于地表水影响，强风化带厚度较大，厚度达2.0m。基岩强风化带岩体破碎，风化裂隙发育。根据实地地质调绘以及钻探揭露、收集资料，岩体整体呈中厚层结构，砂、泥岩分界面偶有粘土充填，结合较差，属软弱结构面。局部夹厚层砂岩，基岩内裂隙较发育~不发育，岩体较完整。

其中，C2栋厂房基岩埋深一般约0.4~0.6m，厂房左上角、右下角位置基岩埋深相对较大，分别为4.9m、4.5m，厂房内邻近范围基岩埋深逐步减小。

C2栋厂房场地及邻近范围基岩出露点岩体内发育两组构造节理，性质如下。

节理1：产状为195°∠60°~80°，优势产状为60°，裂隙面平直，裂隙宽度1~3mm，延伸长度3~8m，无充填或粘性土充填，间距2~5m。偶见钙质充填，结合差，属硬性结构面。

节理2：产状为285°∠65°~75°，裂隙面平直，裂隙宽度2~4mm，无充填，间距1~3m，延伸长度5~10m。偶见泥质充填，结合差，属硬性结构面。

（3）水文地质条件。场地水类型分为地表水与地下水。场地西北侧发育1条地表径流，河流宽度为2~4m，水深1~2m，流速较缓，目前水位高度为295.43m，历史最高洪水位可达298.6m（C2栋地下室底板顶面标高298.200m），距拟建C2栋厂房最近距离约70.0m。

场地地下水类型主要为松散土层孔隙水和基岩裂隙水，场地较为平缓，储水条件差，不利于地下水赋存，且勘察期间少雨，经场地附近钻孔终孔水位量 测，24h后钻孔地下水位恢复缓慢，勘察期间场地地下水贫乏。 雨季施工时，局部低洼段可能会存在地下水，该地下水水量小、动态幅度大、水位埋深浅。风化裂隙水分布在浅表基岩强风化带中，为小区域潜水，水量小，受季节性影响大；构造裂隙水分布于基岩构造裂隙中，以层间裂隙水或脉状裂隙水形式储存，砂岩内裂隙水动态稍稳定，砂质泥岩相对隔水。基岩裂隙水主要赋存地势低洼的基岩中，局部裂隙贯通段较发 育，而地势较高区段基岩因其排泄条件较好，一般不含地下水。 地表径流主要受气象降雨及场地地下水补给，场地地下水最终于场地北西侧渗入河流。

按设计进行开挖后，场地内会形成3个高约6m的 基坑。西侧径流最高洪水位高程为298.600m，略高于剖面2–2地下室高程298.2m，河流渗流对场地拟建建筑物影响较小。降雨时大气降水通过填土渗流及地表汇水于基坑中，雨季施工时建议设置集水坑，以便于对积水进行抽排。

场地水文地质条件简单，地下水贫乏。勘察场区内人工填土层为中等透水层，砂岩为弱透水层，砂质泥岩为微透水层。根据场地岩性特征、邻近场地以及结合重庆地区经验判断：场地内地下水对建筑材料、混凝土体为微腐蚀性。

（4）不良地质作用。拟建场地岩土体稳定，未发现断层、滑坡、危岩、崩塌、泥石流等不良地质现象，也未发现岩溶、地裂缝、地面沉降、有害气体等不良地质作用。

（5）结论及建议。本场地水文地质条件较简单，适宜兴建拟建工程。

2.3 查阅设计文件

查阅设计文件，将部分内容汇总如下。

根据地勘报告，本工程以天然中风化岩石作为地基持力层，采用浅基础+防水板设计方案，地基基础设计等级为丙级；基础施工前应作好四周排水，无论基槽（坑）封底与否，基槽（坑）内均不得有积水（应及时排出），在有积水的情况下更不允许施工。

2.4 查阅施工技术资料

查阅施工技术资料，将部分内容汇总如下。

（1）原材料均为合格品，经见证送样复检，结果合格；各种试件含地基持力层中风化岩石经见证送样检测，检测结果满足设计及相关规范要求。

（2）地基基础隐蔽验收资料、验槽资料、基础施工完成后的分项验收资料以及施工期间的实况表明，C2栋厂房场地地质情况、基岩情况、地下水情况与地勘报告相符；基坑、地基基础施工期间地下水贫乏，仅采取简单的抽、排水措施，将雨天场地内地表积水抽排至场地外。

（3）坑底为中风化岩石，地下水贫乏，与地勘报告相符；基础、地下室结构底板及外墙布筋如图2所示。另外，垫层以上铺设卷材防水，施工单位为保护防水卷材又增加了1层30~40mm细石混凝土保护层，然后再布筋；独立基础、筏形基础混凝土分两层浇筑，第1次浇筑至地下室结构底板底标高。第2次连同地下室结构底板一起浇筑至底板（基础）顶面标高。

图2 基础、地下室结构底板及外墙布筋实况

2.5 事件发生情况

2021年6~7月C2栋厂房基坑施工，为清除基坑内岩石采用爆破施工，坑底破碎岩石被清理运出场外，然后基坑封闭施工基础，至2022年初主体结构封顶，继续进行围护体系施工。 2022年3~4月，施工单位在地下室周边回填碎石土，填至–1.000m标高左右，期间重庆地区持续下了很多次雨；4月下旬施工单位拟进行地下室附属工程施工，地下室积水深达1.0m。

随后，施工单位着手抽排地下室积水，在此过程中，现场人员发现地下室墙体有渗水不断流出，同时还发现地下室结构底板有3处明显柱边涌水，待底板大面积出露检查时发现这3处涌水点位置地下室结构底板已开裂、破损，渗（涌）水不断。建设单位组织参建各方就上述地下室结构底板开裂、破损及渗（涌）水事件开会讨论，寻求解决方法，最终决定由建设单位委托第三方进行检测鉴定。

3 现场检测

3.1 地下室结构底板开裂、破损情况检查

对地下室结构底板进行全面检查，共发现4处明显开裂、破损、渗（涌）水位置，即4/C、5/C、6/C、2/B轴柱边；前3个位置地下室结构底板开裂、破损相对严重，沿柱边呈环状，第4个位置地下室结构底板开裂相对轻微，为柱边单侧裂缝、未破损。地下室结构底板开裂、破损、渗（涌）水特点如下。

（1）底板开裂、破损位置位于柱边，呈环状。

（2）底板开裂与破损几乎同时发生，形成1~4cm破损条带、粗糙，手掏有石子、砂、泥化物等，破坏斜面与水平面夹角呈45°，属典型冲切破坏。从柱边地下室结构底板冲切破坏实况可以看出，地下室结构底板沿柱周边冲切破坏后被水浮力明显抬高2~3cm。

（3）底板开裂、破损位置渗（涌）水量有限，现场检查时破损位置渗（涌）水已趋于稳定。地下室结构底板表面有少量泥化物覆盖，跨中位置未发现明显开裂、渗水点。值得注意的是：检测时地下室底板尚未施工板面面层。

3.2 地下室结构底板相对高差检测

采用电子水准仪对地下室结构底板相对高差进行检测，检测结果底板跨中最高点与柱边最低点相对高差54.75mm，分布在4–5/C–D轴范围。检测结果表明，地下室结构底板跨中位置普遍高于柱边位置。

3.3 地下室结构底板钻芯检查与检测

在地下室结构底板上钻芯检查与检测，钻芯布置在柱边、独立基础边、筏形基础、底板跨中等位置，检查与检测结果如下。

（1）柱边。地下室结构底板层与基础下部有不同程度的水平面撕裂情况，与前期施工时水平分层浇筑面基本吻合，这种水平面撕裂情况以4/C、5/C、6/C 轴柱边位置较为严重。为验证钻芯检查结果，现场在5/C轴柱边凿开浅层混凝土进行检查，结果与钻芯检查结果一致。基础底面（含卷材保护层）、垫层与卷材交界处贴合良好，垫层与中风化岩石结合良好。

（2）独立基础边。一种情况是地下室结构底板与下部防水卷材保护层、防水卷材层均有分离现象。另一种情况则是地下室结构底板与下部防水卷材保护层未分层，两者与防水卷材层分离。

（3）筏形基础。前期施工时混凝土水平分层浇筑面未发现明显分层现象；基础底面（含卷材保护 层）、垫层与卷材交界处贴合良好，垫层与中风化岩石结合良好。

（4）底板跨中。钻芯检查结果与独立基础边检查结果相似，部分位置较前者分离更明显。

（5）绝大多数独立基础、筏形基础、底板厚度检测结果满足设计要求，个别厚度略小于设计值。混凝土芯样、岩石芯样送试验室切割、磨平、试压，检测结果混凝土芯样、中风化岩石芯样的抗压强度值满足设计要求。其中，底板实测混凝土抗压强度推定值符合C35。

3.4 地下室结构底板配筋情况检测

根据委托方提供的施工技术资料、施工实况图片以及现场复核检测结果，得出地下室结构底板的配筋情况满足设计要求。

3.5 地下室周边墙体最高水位线调查

现场检测时，地下室周边混凝土墙体大面积已干（墙脚少量位置潮湿），混凝土颜色基本恢复正常，无法准确找出浸润线位置。

根据现场人员介绍、委托方提供的影像资料以及墙面裂缝位置渗水痕迹，判断得出地下室周边墙体外参考最高水位线（图3）。从图3可以看出，以地下室结构底板顶面标高为起算面，则周边墙体外最大水头高度约2.0~3.0m；根据连通器原理，则地下室结构底板破坏前所遭受的水头压力2.0~3.0m，墙外不同位置的水头高度、连通路径（节理、裂隙走向及发育程度<含爆破松动>）决定不同位置地下室结构底板遭受的水头压力有所不同。当地下室结构底板破坏后，地下水大量涌出，则板底压力急剧减小，此时板底压力也与墙外水头高度、渗透路径长度、渗透系数等密切相关。

图3?地下室周边墙体外参考最高水位线

此外，需要说明的是，地下室周边墙体外最高水位线与原基坑坑底地质条件、周边地质条件或上层滞水赋存条件密切相关，工程建设形成的基坑即集水 坑，厂房地下室置于集水坑中。