地下室上浮工程事故的分析与思考熊柱红，刘广均，罗苓隆，詹霖，刘强（四川省建筑科学研究院，四川，成都，610081）摘要：通过几个地下室整体上浮工程事故典型实例，分析了导致结构整体上浮的主要因素，并对整体抗浮安全系数及不透水土层中实际水压力问题进行探讨，提出泄压抗浮的新思路。

主题词：地下室，抗浮，整体上浮，可靠度，泄压抗浮。

Analysis and thinking on the engineering accident ofbasement floatingXiongzhuhong，liuguangjun，luolinglong，zhanlin liuqiang(Sichuan Institute of Building Research，sichuan，chengdu，610081）Abstract：Based on the case study of several basement floating engineering accidents, this thesis is dedicated to analyzing the main factors that result in the entire structure floating before discussing the overall anti-floating safety coefficient and the actual water pressure problems in the impermeable soil. Finally, it puts forward a new approach on depressurization and anti-floating.Key words: basement, anti-floating, floating, reliability, depressurization and anti-floating0.前言随着经济发展和城市建设的加速，人们对地下室空间的利用要求越来越高，地下室、人防地下室建设数量越来越多，面积越来越大，深度也越来越深，地下室上浮事故亦越发频繁，其经济损失严重，社会影响恶劣。

笔者近年来负责了数十起此类事故的现场检测调查，事故原因分析鉴定和后续加固抗浮设计。

现就工作中的心得体会与大家交流讨论。

1.地下室上浮工程事故列举及原因分析1.1. 工程实例一成都市东郊某小区，中庭设单层混凝土框架结构停车地下室，建筑高度为 4.6m，顶板上设计覆土厚度为1.2m，地基土为弱透水的粘土层，钻探时仅探井中有少量上层滞水，地勘报告中明确提出无抗浮水位要求。

2012年7月雨季时，大量雨水渗入基坑后无法排泄而导致上浮事故。

该工程设计人员仅按地勘报告考虑工程抗浮问题（未进行抗浮设计），未考虑到工程修建本身改变了原来的地形地貌、水流方向和汇聚条件，雨季时大量大气降水（地表水）汇集进入几乎无排泄条件的基坑而形成了很高的水浮力，从而造成了本次地下室整体上浮事故。

笔者处理的工程事故中，此类位于不透水土层的地下室，地勘、设计、施工均未考虑抗浮而最终发生上浮事故的工程有上十起，“脚盆效应”[1]是该类上浮事故的首要因素，不容忽视!1.2. 工程实例成都市新津区某工程，中庭设单层混凝土框架结构停车地下室，建筑高度为4.2m，顶板上设计覆土厚度为 1.0m，地基土为稍密卵石层，设计抗浮水位高于底部抗水板板底3.5m，基坑采用排桩加喷锚护壁。

设计文件明确要求顶板覆土前不得停止降水。

该工程基坑外设降水井若干，但底板施工完后，非雨季期间由于基坑内长期无水，降水井闲置未用。

当雨季来临时，部分降水井井壁已坍塌，水泵由于未定期维修保养而不能正常使用，结果地下室顶板上部覆土前重量不满足抗浮要求而导致了本次地下室整体上浮事故。

该工程地勘提出了抗浮水位，设计按抗浮水位进行了相应的抗浮设计，施工单位采取了降水措施。

但从实际工程分析，地下室施工期间传统的地下室外降水抗浮方法不够安全可靠，一旦出现如停电、水泵损坏、外部无排泄条件等意外，就会出现上浮结构损伤的严重后果。

1.3. 工程实例三成都城区某居住小区，建成后使用至今已近十年，中庭设单层混凝土框架结构停车地下室，建筑高度为4.2m，顶板上设计覆土厚度为0.8m，地基土为稍密卵石层,近邻一条河流，设计按地勘报告中的抗浮水位进行了抗浮设计。

2013年7月暴雨期间，近邻河流下游突然关闸而导致河流水位大幅上升，河水顺小区内的一条雨水管倒灌且发生暴管，大量河水迅速使该局部区域成汪洋而造成了本次地下室整体上浮事故，地下室底板上拱最大变形约0.5m，梁、板、柱严重损伤。

从直观分析，不可预见的偶然因素是造成该上浮事故的原因，但工程本身及管理上也存在一定的漏洞和疏忽。

1.4. 工程实例四成都南郊某小区，中庭设二层混凝土框架结构停车地下室,建筑高度8.6m，顶板上设计覆土厚度为1.2m，地基土上部为中密卵石层，下部为砂岩，设计按地勘报告中的抗浮水位在抗水板下设置了抗浮锚杆。

2013年7月雨季时，中庭地下室发生整体上浮，抗浮锚杆拔出。

现场检测发现，此时其周边的降水井中的水位已高过抗浮水位。

该工程最后大幅提高了抗浮水位，重新做抗浮设计及施工，经济损失及工程延期的后果严重。

该工程地勘报告提出了抗浮水位，设计按此进行了抗浮设计，但导致上浮事故的实际水位却超出抗浮水位很多。

虽然《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）[2]及《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ 72-2004 [3]对场地地下水抗浮设防水位的确定提出了要求和规定，但准确提出抗浮水位确实是一个非常复杂的问题，须考虑地质场地土层差异性，地下水复杂性、附近江河洪水位变化、区域性补给和排泄条件等因素；实地勘察水位时，周边施工降水影响亦使其很难得到准确结果；同时，从勘察到工程实施再到正常使用期间，其地下水位也极可能发生变化。

文献[4]指出“历史最高水位、近期最高水位，都不能直接作为抗浮水位提供。

要提供一个比较客观的设计抗浮水位标高，必须要有长期观测资料，了解各层地下水的赋存形态和运动规律”。

2.地下室抗浮设计中的几个问题讨论2.1. 国家规范中整体抗浮可靠度过低从诸多地下室上浮事故统计分析发现，近年来整体上浮事故频繁发生，而排除施工质量缺陷因素外，局部上浮事故却极为罕见。

笔者认为，与局部抗浮及结构构件强度计算相比，整体上浮事件频发和国家规范中整体抗浮可靠度较低相关。

（1）国家规范中关于抗浮的相关系数《建筑结构荷载规范》GB50009-2012[5]中第3.2.4条规定，抵抗水浮力的结构自重作为不应大于1.0，相应的条文说明提出考虑到经永久荷载，对结构有利时其组合分项系数γG=1.0。

地下水压力作为永久荷载时，亦建议取 1.0。

但实济和应用方便的因素，建议取γG取值不明确。

根据《给水排水工程构筑物结构际上地下水压力是可变荷载，其分项系数γQ设计规范》GB50069-2002[6]第5.2.2和5.2.3条规定，地表水或地下水作用是可变荷载,1)在进行结构构件的强度计算时(包括抗水板承载力的局部抗浮),水浮力的组合设计值为标准值乘 1.27；2）计算整体抗浮的稳定性时，抵抗力只计入永久荷载，水浮力采用标准值乘抗力系数1.05。

（2）整体抗浮计算中无其它安全裕度在进行结构构件的强度计算时(包括抗水板承载力的局部抗浮)，均与材料有关，其中的各项分项系数实际上保证了一定的安全裕度。

整体抗浮不同，仅与水浮力及结构自重二个因素相关，只要水浮力大于结构自重就必然上浮。

（3）发生局部上浮与整体上浮工程事故后，其后果的严重性完全不同。

若因抗水板承载力不足而发生局部上浮事故，后果仅为抗水板破损及渗漏水，结构处理往往增加叠合层即可。

而发生整体上浮事故后，将会导致柱、梁、抗水板、顶板、墙体损坏，其相应的安全及社会影响、加固费用、处理难度都大的多。

2.2. 不透水土层中实际水浮力大小许多设计者认为,在不透水土层中（如渗透系数K〈0.5m/d),由于底板和土层紧密接触,其底板下的水是不能联通传递压力的,故底板下的水压应远小于静水压力。

同时，《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ 72-2004 [3]第8.6.5条规定“地下室在稳定地下水位作用下所受的浮力应按静水压力计算，对临时高水位作用下所受的浮力，在黏性土地基中可以根据当地经验适当折减”。

笔者认为,上述看法不完全科学。

虽然在静水浮力小于地下室本身重量时，其大面积底板下的水可能未联通承压，当静水压力大于地下室本身重量时，硕大的地下室总会有局部区域其底板和地基土之间有缝隙，而该区域的轻微上浮或结构变形将使其联通区域扩大，最终使地下室所受水浮力达到100%静水压力。

笔者近年检测鉴定了多起粘性土中地下室整体上浮事故,在比较静水压力和地下室实体自重时,实际有差距很小的情况。

但若新建设计均按100%静水压力考虑抗浮，工程的抗浮成本将大幅度提高，这值得我们思考。

2.3. 提出并推广泄压抗浮的新方法工程界在地下室抗浮设计中，一般都选择“抗”的方法，如抗浮锚杆、抗拔桩、增加配重等，这样做直接可靠，且有规范可依，有经验可循。

其实在一定条件下，“抗”不一定是唯一选择，其显著的缺点是造价昂贵，根据笔者统计采用“抗”的方法一般成本为几百甚至上千元每平方米。

对位于不透水土层中的地下室，为防止因地表水流入基坑导致上浮，另一种选择是“堵”的方式，即用不透水材料在基底堵住水进入板底的通道，再在基坑顶采取措施堵住水进入基坑的通道。

但这种方法除了价格较高的缺点外，实际操作中要完全堵住，达到100%的可靠度是很难的。

和建筑抗震中逐步引进“隔震”“减震”一样，抗浮设计中也可利用泄压抗浮这种以柔克刚的方法，往往会达到安全可靠、价格低廉的目标。

这里所讨论的泄压抗浮法不是通过在在地下室外打井主动降水的方法，而是在有可能上浮的地下室区域底板下设盲沟和滤水层，使其局部范围内的水能自由流通，再修建若干泄压井（也可利用原有集水坑），其内设导流管与滤水层相通，再安装泄压装置，当实际水位达到预先设定的水压时，卸压装置自动打开排水泄压。

在前文所举的工程案例中，在后续处理方案设计时都采用了上述泄压抗浮的方法。

（1）案例一，上浮原因为地表水进入不能排泄的基坑。

采取了“泄”加“堵”的方式处理，即在地下室内安装泄压装置，同时在基坑顶采取措施封堵住大部分大气降水（地表水）进入基坑。

（2）案例二，上浮原因为施工期间上部覆土前重量不满足抗浮要求。

采取了“泄”加“抗”的方式处理，即充分利用其自身重量，在地下室内安装泄压装置，当水压接近结构自身重量时自动泄压。

（3）案例三，上浮原因为意外情况或极端天气使局部区域内涝。