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地下室受水浮力作用底板裂缝、起拱，顶板及上部建筑构件随之发生位移、裂缝及破坏的工程事故在我国各地屡有发生，由于事故发生地气候条件、水文地质与工程地质的不同，建筑物结构形式及施工方法等方面的差异，导致引起事故的原因及处理方案也有所不用。本文就某工业厂区地下室因水浮力作用发生的破坏现象和加固方法进行了探讨。
1工程及事故概况
1.1 工程概况
该项目位于某工业区，主要建筑物由五层的两栋厂房和一栋七层综合楼组成，全部为框架结构。三栋建筑在平面上的布置形成了半封闭的内院（建筑平面布置及地下室范围详见附图1）。三栋房屋地下室为连体结构，地下室的建筑面积为8000平方米左右。地下室基础形式为（19）-（26）轴区域采用挖孔灌注桩基础，其他区域采用柱下独立基础，基础底面标高在-7.850~-6.200米之间。持力层为中等风化基岩。地下室底板板面标高为-5.100米，底板厚度为250毫米。地下室顶板板面标高为-0.20毫米，顶板厚度为200毫米。
图1建筑平面布置及地下室范围图
1.2 工程地质与水文地质概况
建设场地经钻探揭露地层自上而下分别为：杂填土、含砾粘土、强风化泥钙质粉砂岩及中等风化钙质粉砂岩。场地地下水按赋存条件分为填土中的透镜状上层滞水和基岩风化裂隙水。地下水补给来源为大气降水。填土层透水性不一，含砾粘土层透水性差，可视为不透水层。
1.3 事故概况
因暴雨发现地下室顶板露天部分的地表有上抬现象，地下室底板起拱，相对最高点起拱约260毫米左右，地下室部分框架柱、梁、板出现大量裂缝；部分填充墙裂缝严重，尤其是门洞口附近更为突出。汽车坡道也出现了多条贯通裂缝，个别框架柱顶与框架梁间有明显错位达5厘米。
2 事故原因分析
根据现场检测情况及相关技术资料分析，该项目地下室局部起拱及部分结构构件受损是由于暴雨后地表水渗入基坑四周，使地下水位上升，导致地下室底板受到几倍于设计抗浮水位的水浮力。地下室露天的围合内院部分上部没有建筑物，只有绿化和篮球场，其自重不足以抵抗浮力，从而导致了该区域地下室上浮，地下室内局部的框架柱、梁、顶板、底板受损变形和内部的填充墙体破损。
地表水如何渗入地下室底板，又何以形成如此巨大的水浮力，在比较了图二、图三后可以得出如下结论：
图2原设计地下室侧壁、底板防水做法图3实际地板下水压形成示意图
(1) 由于工程还在施工期间，场地排水设施还未能发挥正常作用，施工单位又未采取有效的排水、降水措施。导致场地内暴雨中积水严重。
(2) 地下室四周回填时施工单位未按设计要求的拌合土分层夯实，为地表雨水提供了渗入地下室的通道。
(3) 前期施工中存在地下室超挖现象，采用了碎石块回填，没有及时压实，导致地下室底板下存在大量的空隙，水灌入后流动性强，浮力增大。
(4) 含砾粘土层透水性差，底板下的水没有其他释放方式。
3 地下室变形复位及加固维修方案
3.1 构件变形复位
事故当日经各方紧急协商后提出了应急方案，即连夜在地下室底板板底开贯通洞多处，（避开最高起拱点处，防止水高压涌出），涌入地下室水经5小时后稳定为40毫米左右，水泄压后地下室顶板、底板最高起拱点均下降20毫米，倾斜、偏离的框架柱、梁也基本复位。
3.2 加固维修的原则
3.2.1 加固方案简单易行，安全可靠，经济合理。
3.2.2 尽量保留原有结构构件，减少拆除量以防止作业中的振动对其他结构构件产生不良影响。
3.2.3 加固方案要保证加固后的效果。
3.3 加固维修方案
3.3.1 加固范围
根据对裂缝及受损梁、板、柱、墙损伤情况的跟踪调查分析，结合勘测部门的测绘报告，确定加固区域。
3.3.2 裂缝处理
所有结构构件必须在铲除混凝土酥松层后，若发现有裂缝跨度大于0.3毫米的结构裂缝，采用低压灌注裂缝修补胶的方法进行修补，以防止裂缝继续扩大给结构构件产生更大的影响。然后再进行结构补强。
3.3.3 柱加固
对于受损严重的柱采用湿式外包钢加固技术与粘钢加固技术结合起来进行加固。该方案不但便于实施，且型钢能与混凝土结构共同受力，同时发挥了外包钢加固技术与粘钢加固技术的优点（柱加固方案详见附图4）。
图4外包钢柱加固做法图5环向包裹碳纤维加固做法
对于受损一般的柱，采用环向包裹碳纤维的方法进行加固(见图5)，该方法混凝土在侧向约束的作用下，轴向抗压强度和延性均得到提高。
3.3.4 梁加固
梁侧面和梁底损伤较为严重，强度损失较大。故采用了外粘碳纤维进行加固。该方法将高强度的碳纤维片材粘贴于被加固的钢筋混凝土梁受弯和受剪集中部位，不仅能保证混凝土和碳纤维作为一个新的整体共同受力，而且能够最大限度的发挥原构件的抗弯、抗剪和抗压性能。
（梁加固方案详见附图6）
图6梁加固方案
3.3.5 顶板加固
楼板是损伤最为严重的构件，采用碳纤维对板进行双向加固，有效的提高了楼板的承载力。板的加固见图7
图7顶板的加固做法
3.3.6 增设抗浮措施
为防止加固后再次出现因水浮力的破坏事故，在加固时增设了抗浮措施，即采用全长粘结型普通砂浆锚杆来抵抗水浮力。
4 加固效果
该工程地下室加固处理后使用半年多来进行了跟踪调查，通过不同时期的沉降观测及实物外表观查，未发现基础沉降、底板变形及柱、粱、墙体裂缝等异常现象。由此表明，地下室加固是有效的，加固方案是可行的。该加固方案具有结果可靠、施工简单、速度快、费用低等特点，是一种较好的加固方案 。
参考文献
[1] 建筑工程施工手册:第二版[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2] 彭圣浩.建筑工程质量通病防治手册[M].北京:中国建筑出版社,2000.
[3] 王赫.建筑工程质量事故处理手册[M].北京:中国建筑出版社,1998.
[4] 刘群.房屋维修与管理[M].北京:高等教育出版社,2003.
1工程及事故概况
1.1 工程概况
该项目位于某工业区，主要建筑物由五层的两栋厂房和一栋七层综合楼组成，全部为框架结构。三栋建筑在平面上的布置形成了半封闭的内院（建筑平面布置及地下室范围详见附图1）。三栋房屋地下室为连体结构，地下室的建筑面积为8000平方米左右。地下室基础形式为（19）-（26）轴区域采用挖孔灌注桩基础，其他区域采用柱下独立基础，基础底面标高在-7.850~-6.200米之间。持力层为中等风化基岩。地下室底板板面标高为-5.100米，底板厚度为250毫米。地下室顶板板面标高为-0.20毫米，顶板厚度为200毫米。
图1建筑平面布置及地下室范围图
1.2 工程地质与水文地质概况
建设场地经钻探揭露地层自上而下分别为：杂填土、含砾粘土、强风化泥钙质粉砂岩及中等风化钙质粉砂岩。场地地下水按赋存条件分为填土中的透镜状上层滞水和基岩风化裂隙水。地下水补给来源为大气降水。填土层透水性不一，含砾粘土层透水性差，可视为不透水层。
1.3 事故概况
因暴雨发现地下室顶板露天部分的地表有上抬现象，地下室底板起拱，相对最高点起拱约260毫米左右，地下室部分框架柱、梁、板出现大量裂缝；部分填充墙裂缝严重，尤其是门洞口附近更为突出。汽车坡道也出现了多条贯通裂缝，个别框架柱顶与框架梁间有明显错位达5厘米。
2 事故原因分析
根据现场检测情况及相关技术资料分析，该项目地下室局部起拱及部分结构构件受损是由于暴雨后地表水渗入基坑四周，使地下水位上升，导致地下室底板受到几倍于设计抗浮水位的水浮力。地下室露天的围合内院部分上部没有建筑物，只有绿化和篮球场，其自重不足以抵抗浮力，从而导致了该区域地下室上浮，地下室内局部的框架柱、梁、顶板、底板受损变形和内部的填充墙体破损。
地表水如何渗入地下室底板，又何以形成如此巨大的水浮力，在比较了图二、图三后可以得出如下结论：
图2原设计地下室侧壁、底板防水做法图3实际地板下水压形成示意图
(1) 由于工程还在施工期间，场地排水设施还未能发挥正常作用，施工单位又未采取有效的排水、降水措施。导致场地内暴雨中积水严重。
(2) 地下室四周回填时施工单位未按设计要求的拌合土分层夯实，为地表雨水提供了渗入地下室的通道。
(3) 前期施工中存在地下室超挖现象，采用了碎石块回填，没有及时压实，导致地下室底板下存在大量的空隙，水灌入后流动性强，浮力增大。
(4) 含砾粘土层透水性差，底板下的水没有其他释放方式。
3 地下室变形复位及加固维修方案
3.1 构件变形复位
事故当日经各方紧急协商后提出了应急方案，即连夜在地下室底板板底开贯通洞多处，（避开最高起拱点处，防止水高压涌出），涌入地下室水经5小时后稳定为40毫米左右，水泄压后地下室顶板、底板最高起拱点均下降20毫米，倾斜、偏离的框架柱、梁也基本复位。
3.2 加固维修的原则
3.2.1 加固方案简单易行，安全可靠，经济合理。
3.2.2 尽量保留原有结构构件，减少拆除量以防止作业中的振动对其他结构构件产生不良影响。
3.2.3 加固方案要保证加固后的效果。
3.3 加固维修方案
3.3.1 加固范围
根据对裂缝及受损梁、板、柱、墙损伤情况的跟踪调查分析，结合勘测部门的测绘报告，确定加固区域。
3.3.2 裂缝处理
所有结构构件必须在铲除混凝土酥松层后，若发现有裂缝跨度大于0.3毫米的结构裂缝，采用低压灌注裂缝修补胶的方法进行修补，以防止裂缝继续扩大给结构构件产生更大的影响。然后再进行结构补强。
3.3.3 柱加固
对于受损严重的柱采用湿式外包钢加固技术与粘钢加固技术结合起来进行加固。该方案不但便于实施，且型钢能与混凝土结构共同受力，同时发挥了外包钢加固技术与粘钢加固技术的优点（柱加固方案详见附图4）。
图4外包钢柱加固做法图5环向包裹碳纤维加固做法
对于受损一般的柱，采用环向包裹碳纤维的方法进行加固(见图5)，该方法混凝土在侧向约束的作用下，轴向抗压强度和延性均得到提高。
3.3.4 梁加固
梁侧面和梁底损伤较为严重，强度损失较大。故采用了外粘碳纤维进行加固。该方法将高强度的碳纤维片材粘贴于被加固的钢筋混凝土梁受弯和受剪集中部位，不仅能保证混凝土和碳纤维作为一个新的整体共同受力，而且能够最大限度的发挥原构件的抗弯、抗剪和抗压性能。
（梁加固方案详见附图6）
图6梁加固方案
3.3.5 顶板加固
楼板是损伤最为严重的构件，采用碳纤维对板进行双向加固，有效的提高了楼板的承载力。板的加固见图7
图7顶板的加固做法
3.3.6 增设抗浮措施
为防止加固后再次出现因水浮力的破坏事故，在加固时增设了抗浮措施，即采用全长粘结型普通砂浆锚杆来抵抗水浮力。
4 加固效果
该工程地下室加固处理后使用半年多来进行了跟踪调查，通过不同时期的沉降观测及实物外表观查，未发现基础沉降、底板变形及柱、粱、墙体裂缝等异常现象。由此表明，地下室加固是有效的，加固方案是可行的。该加固方案具有结果可靠、施工简单、速度快、费用低等特点，是一种较好的加固方案 。
参考文献
[1] 建筑工程施工手册:第二版[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2] 彭圣浩.建筑工程质量通病防治手册[M].北京:中国建筑出版社,2000.
[3] 王赫.建筑工程质量事故处理手册[M].北京:中国建筑出版社,1998.
[4] 刘群.房屋维修与管理[M].北京:高等教育出版社,2003.