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浅谈地表水对地下结构的影响和预防

     针对近两年雨期特点:雨水多、时间长、雨量大,导致城市内涝、山洪暴发、黄河上涨,一些地方遇到多年没有的大暴雨;随着多天的连续降雨,导致地下水位上涨,对地下结构产生不同程度地影响,特别是一些地区本来没有地下水的工程,也因雨水等地表水渗入基坑或建筑物下面,导致车库底板上浮、渗漏、主楼与车库交界处渗漏、储藏室积水、回填土内积水、以及一些结构破坏等影响,各类投诉、媒体曝光等地下工程渗漏的案例逐渐增多,现通过几个工程案例进行剖析,做好地下结构施工质量和预防,确保结构安全。

一、典型案例

以三个不同类型、不同地区、不同阶段的工程、在雨期过程中发生不同程度地渗漏进行分析:

1.某项目一:海边城市住宅小区,图纸设计地下车库筏板抗浮设计为普通抗浮锚杆,施工过程中,因基底局部存在岩石层,抗浮锚杆不便于施工,经设计确认下发设计变更,筏板厚度及配筋满足要求,不需进行抗浮施工,主体结构施工后装修扫尾阶段,因下暴雨导致地下水位上涨,将部分底板顶起,局部柱帽因上浮导致结构破坏,经现场察看和鉴定,只有未施工抗浮锚杆区域出现上浮,其他地区结构未有任何影响和破坏;

2.某项目二:内陆一住宅工程,建设单位为了赶抢主楼销售节点,先进行主楼施工,后进行车库施工,根据勘察报告和图纸设计,本工程无地下水,清槽施工时也未见地下水,主楼地下室施工时,与车库交界处未设置止水钢板,且施工缝设在主楼筏板交界根部。交房两年来,地下车库未见任何渗漏,今年夏天因连续多次下雨,导致地下水上涨,导致车库与主楼交界处出现渗漏,且水位较高,压力较大,经对局部回填土剔凿发现,渗漏为浮力较大,在施工缝薄弱部位顶起导致破坏。

3.某项目三:内陆一住宅小区,地下车库较大,且地势较特别,为河沟回填强夯,地下一层,局部为地下两层,车库结构施工,无地下水,因部分地下一层比二层占地面积大,则局部为地下二层,为了不影响地下一层筏板地基承载力,在地下二层外围采用级配砂石回填,交付使用三年来,未发生任何渗漏问题,近期因连续下雨导致地下水位上涨,在地下二层外围砂石回填区域出现裂缝渗漏,局部渗漏较明显,开孔放水,压力很大,地下一层未发现任何渗漏现象。

二、原因分析

通过以上三个不同类型的工程,施工时间也不相同,但都在遇到连续降雨后,地表水下渗导致地下水上涨,超过结构承载力导致破坏和渗漏,影响结构安全和使用功能。通过对现场察看、研究图纸设计、勘察报告等研究发现,导致渗漏的原因分析如下:

1.抗浮设计不到位或未设计

根据勘察报告,没有地下水则没有考虑抗浮设计,无特殊情况时则没有影响,若地表水集中进入地下,导致建筑物外围整体地下水上涨,对结构产生影响,若地下水下降后,则整体趋于平衡状态;

根据勘察报告,有设计抗浮锚杆,其锚杆的施工质量以及防水施工质量,都非常关键,也可能导致渗漏或抗浮质量不能满足设计要求,特别是一些锚杆未施工或遗漏的,可能导致风险系数更大。

2.结构设计太经济化

车库防水板厚度设计较薄,局部应力变形或受力不均导致裂缝渗漏,一些工程主楼相对于车库底标高深一些(主楼地下两层、车库地下一层),车库筏板往往采取斜坡连接后采取回填级配砂石或素土,再做装饰面层;因浮力或侧压力大导致筏板断裂渗漏,以致车库与主楼交界处发生渗漏,特别是回填土内含水量导致侧墙或挡土墙(不是抗渗挡土墙)渗漏、发霉、情节严重的进入储藏室或辅助用房内。

3.施工缝设置不合理

按照规范要求,主楼及车库基础筏板施工缝应留设在沉降后浇带部位,特殊情况可以单独设置施工缝,但是往往为了抢主楼销售节点,甚至车库图纸都没有设计就进行主楼地下室施工,导致主楼外侧施工缝无法准确预留,直接留在根部,未设置止水钢板或正确预留钢筋等;导致后期施工缝部位发生渗漏现象;

4.结构施工质量通病

地下室结构施工质量通病导致的渗漏,针对地下室筏板、剪力墙、挡土墙、外墙等在混凝土浇筑施工中,因振捣不密实、孔洞、漏振、麻面、裂缝等导致的渗漏,关键是随着水压力增大,渗漏更明显;特别是后浇带、施工缝等处理不到位、施工不规范、给后期渗漏埋下隐患。

5.基坑外围肥槽回填不符合要求

基坑外围肥槽回填不符合要求,这是目前施工的通病:一是回填土不能有效分层夯实,压实系数也满足不了图纸设计要求;二是部分图纸设计靠近外墙部位的需要回填灰土,因施工不方便往往可能偷工减料直接回填素土;三是回填土部位的管道、绿化等排水滤水效果不好,导致渗漏下沉,管道断裂等形成恶性循环;

针对地下室渗漏,特别是无地下水的工程,其施工人员和管理人员容易不重视,都认为没有地下水,能有什么隐患,施工过程中标准降低、工艺流程简化、过程管控和隐蔽验收不认真等,当地表水进入坑底易导致各种情况的渗漏,而地下室设计复杂、标高比较多、施工缝随意等,更给维修处理增加难度。

三、处理方案

针对现场存在的问题,本着及时处理,降低损失,保证结构安全,不影响使用功能,无论是新房还是已交付使用,都第一时间去现场了解和查看,情节严重的要邀请监理、甲方、设计、勘察、第三方鉴定单位等都到现场,共同开会商讨,拿出相应的处理方案,根据现场分析和协商,大体有以下几种方案:

1.注浆处理:这是最简单也是最快的,往往是渗漏比较少,或水位不高,注浆很快就能达到效果,让混凝土密实,不再有渗漏、滴水、冒水等现象;

2.针对部分地下水可能水位比较高,甚至达到喷水的现象,仅仅注浆肯定不能满足要求,则需要进行剔凿、开孔、打眼等进行放水,同时找到位渗漏部位,再进行处理;

3.针对部分项目无抗浮设计,需要邀请第三方鉴定,出现相关处理方案,严格按照第三方出具的方案进行处理。

四、预防措施

针对地下室渗漏,作为质量通病,需要施工全周期进行管理和控制,包括勘察阶段、设计阶段、施工阶段,无论哪一个环节疏忽了,都有可能产生问题,甚至重大质量事件,为了避免和减少地下渗漏问题的发生,拟从以下几点进行预防:

1.勘察阶段:勘察阶段非常关键,直接给设计、施工提供参考依据,关于地下水勘察要求在《岩土工程勘察规范GB50021-2001(2009版)》中有明确要求,岩土工程勘察应根据工程要求,通过搜集资料和勘察工作,掌握下列水文地质条件:

(1)地下水的类型和赋存状态;

(2)主要含水层的分布规律;

(3)区域性气候资料,如年降水量、蒸发量及其变化和对地下水位的影响;

(4)地下水的补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及其对地下水位的影响;

(5)勘察时的地下水位、历史最高地下水位、近3—5年最高地下水位、水位变化趋势和主要影响因素;

(6) 是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度。

其中第(4)条虽然属于一般性条文,但是勘察时也要考虑工程施工建设对场地水文地质环境改变的影响,特别是雨后地表水进入基底导致底板开裂、隆起等结构影响。针对有地下水的工程往往都考虑全面,则无地下水的项目往往容易疏忽,甚至不进行抗浮考虑。

2.设计阶段:

设计基本都是根据《建筑地基基础设计规范(GB50007-2011版)》相关要求进行设计,但第(6)条的规定,“设计单位在设计时应当考虑地表水、地下水对建筑地基和建筑厂区的影响”,该条文属于强制性条款,必须要严格执行。同时不能仅局限于场地内是否有地下水,还应考虑在建筑物施工期间和使用期间是否有地表水从开挖的基坑周边渗入及渗入的水对地下室产生的影响。

根据《地下工程防水技术规范》GB50108-2008第3.1.7地下工程的防水设计,应根据工程的特点和需要搜集下列资料:

(1)最高地下水位的高程、出现的年代,近几年的实际水位高程和随季节变化情况;

(2)地下水类型、补给来源、水质、流量、流向、压力;

(3)工程地质构造,包括岩层走向、倾角、节理及裂隙,含水地层的特性、分布情况和渗透系数、溶洞及陷穴,填土区、湿陷性土和膨胀土层缝情况。

针对有地下水的工程往往可能在勘察报告中提供了相关资料和参数,但是对无地下水或在勘察期间无地下水时,提供的资料或参数不全时,设计需要了解和辨别,施工前也需要了解和明确,同时若设计防水施工等级和做法,建设单位或参建单位不可因造价高或材料调整降低防水等级和做法,增加风险。

关于地下室防水板厚度:根据《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011第4.1.19防水混凝土结构厚度不应小于250mm,则大部分项目都取最小值250mm,未考虑地下水位变化幅度及建筑设防水位要求,一旦地下水有补给或地表水影响则可能导致防水板厚度不满足,产生裂缝、隆起、渗漏等问题。则设计前需勘察提供数据,设计时需要进行验算和复核。

3.施工阶段:

施工质量非常关键,多处渗漏也是施工中的不足、缺陷、通病等原因导致,因此从以下几个方面进行管控:

(1)设计方面的不足

《建设工程质量管理条例》第二十八条规定:“施工单位必须按照工程设计图纸和施工技术标准施工,不得擅自修改工程设计,不得偷工减料。施工单位在施工过程中发现设计文件和图纸有差错的,应当及时提出意见和建议。”这方面往往做得不到位,不是施工单位不提出意见,要不就是提了意见建设单位也不让调整;

(2)施工方面的不足

1)施工冷缝设置不合理:一是施工前施工缝没有设置在后浇带部位,或施工缝处理不到位就进行继续施工;二是施工过程中因混凝土供应不及时、浇筑顺序不合理等,导致施工冷缝,不处理继续浇筑施工;三是因为养护不到位导致混凝土收缩裂缝;施工缝处理历来是控制的重点,但实际施工中因工序多、用工大、成本高等特点,无论是管理要求还是工人施工都打折扣,验收和把关不严,给后期渗漏埋下隐患,仍需高度重视,严格按照规范要求进行交底、过程跟踪、隐蔽验收、减少和避免后期质量隐患。

2)防水施工:按理来说应该是专业施工单位进行施工,重要工程或重大工程必须经过招投标确定施工单位,从技术、设备、人员、工艺、流程、材料等各方面均满足要求,且施工中必须满足各项验收规范要求;但实际中往往很难控制,包括关键的一些节点做法,也常见质量通病防治中的重点和难点、各个大型开发商都有自己的标准做法,甚至委托第三方专门进行检查来提高防水施工质量,因防水不符合要求导致质量问题或质量隐患重大,后期的维修、堵漏、处理缝费用极高,需要全过程重视和控制。

3)混凝土截面尺寸控制不精确:根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)中现浇结构位置和尺寸允许偏差及检验方法的要求,地下室部分的结构截面尺寸控制不精确,特别是基础筏板不易检查,往往取芯检查后发现负偏差现象,需要高度重视和关注。

4)混凝土施工:

① 根据《地下工程防水技术规范》GB50108-2008第4.1.16第6小条:防水混凝土采用预拌混凝土时,入泵坍落度宜控制在120—160mm,坍落度每小时损失不应大于20mm,坍落度总损值不应大于40,实际施工过程中,要求厂家提供的坍落度都在180±20mm,甚至有时间长都有私自加水现象,这些关键的原材料给后期质量埋下隐患。

② 混凝土施工过程中的浇筑振捣,看似很简单,但往往因交底不到位、旁站不认真、班组不听话、工人偷工减料等导致渗漏、麻面、狗洞、空洞等质量通病,特别是底板(筏板)因一面或多面与土接触,无法查看振捣的施工质量,都是在发生在渗漏、涌水或注浆时发现,其混凝土内部存在问题。混凝土浇筑振捣、养护、裂缝控制在控制渗漏最重要的分项内容,防水施工只是辅助,重点就是混凝土自防水,需要高度重视和把关。

5)回填土施工质量管控:回填土质量非常关键,往往好多项目施工难以达到图纸设计和规范要求,

无论是回填的材质和压实系数,都难以控制,再加上扬尘治理、雾霾管理、应急响应等导致现场无法搅拌灰土或分层夯实等;回填土质量和建筑现场排水措施是否到位等因素都能导致暴雨直接进入基坑形成积水进而造成对底板的破坏和影响;随着天气变化反常,北方地区的雨水增多可能会成为常态化,应高度重视回填土质量的重要性,建议全部改为灰土回填,且提高回填土施工质量,减少雨水进入地下(主楼及车库周边),特别是室外管网以下部分更为重要。

五、总结

无论是地下水还是地表水其影响和破坏都是非常大,其后期处理、堵漏、鉴定加固,满足结构安全和老百姓使用功能,是工程因具备的基本功能和要求,是各参建单位应具备的合同履约和社会责任,各参建从规范要求、过程控制、验收把关等各方面进行控制,减少和避免地表水进入基坑或建筑物底部,避免浮力增加产生破坏,确实是因河道整体水位上涨或突发自然灾害,也有预控措施,能满足承受其破坏力,满足建筑物使用功能,减少和杜绝重大财产损失和人员伤亡。

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