（中国核工业华兴建设有限公司）
【摘 要】调节池施工期间在周边基坑刚回填后突遇连日暴雨，在周边积水浸泡下，池体上浮，后采取周边开挖及排水减浮的方法使池体回落，并在池底及池壁外侧下部周边浇筑C30细石混凝土稳固池体。
【关键词】回填土浸泡；池体上浮；周边开挖；抽水减浮；混凝土稳固
前言
对埋置于地下的构筑物如水池等，出现构筑物上浮现象时，是构筑物施工期间基坑积水不能及时排走情况下出现的，在基坑土方回填后，我们常常认为不会再出现构筑物上浮现象了，事实上，当积水使构筑物产生的浮力超过构筑物的抗浮能力时，构筑物出现上浮也是常有的现象。本文通过具体的工程事故，分析埋置于地下的池体在回填施工后产生上浮的原因，解决此事故的处理措施，旨在为类似系列工程避免此类事故的发生提供借鉴。
1、工程事故概况
宁德砂石场洗石水调节池位于宁德砂石场99.500m标高平台上，埋置于地下的池体平面长宽为16600mm×16600mm，池深4200mm，底板厚450mm，侧壁厚350mm。池内底板东南角有一平面长宽为6000mm×2000mm、深1000mm的集水坑，底板厚450mm，侧壁厚350mm、450mm放坡60º斜面。洗石水调节池的平面位置情况如图1所示。
图1 洗石水调节池平面位置
图2：1-1剖面
调节池大部分坐落于开挖的岩石基层上，三面为基岩，南侧为夹石的粘性回填土。
该调节池底板和池壁浇筑完，周边用夹石的粘性土回填（距池顶300mm），突遇连日暴雨，周边积水只能靠南侧回填土排水（另三面为岩石，无法排水），但因回填土为夹石的粘性土，不易及时排走，回填土受到浸泡，调节池区域（包括周边回填区域）形成粘粥的“泥池”，池体处于“泥池”里浮力超过重力出现上浮。
经测量，最大上浮高度达2230mm（1点），此时的最小上浮高度达940mm（3点），另外两角的上浮高度分别为2178mm（4点）、998mm（2点），池体上浮高度不均，出现倾斜现象。
2、事故原因分析
2.1 施工原因
2.1.1 池壁施工
池壁上设计有一个DN250(北侧)、一个DN500（东侧）的A型刚性防水套管，DN250位置为（池底以上2.7m，距西内侧墙5.0m)、DN500位置为（池底以上2.9m，距南内侧墙6.85m），施工时因进度因素影响未安装预留，并按池壁上无预留套管情形进行了土方回填，池壁外侧的积水不能透过池壁套管进入池内，这增大了池体上浮的可能。
2.1.2 回填施工
基坑底大部分为开挖爆破的基岩面，北面局部2000mm宽为山坡溪谷下部用较大的石块、上部用夹石的粘性土分层回填而成，这种回填为山水渗入下部峡谷提供了流动间隙。
池壁施工完回填时，因池壁周边空间相对较小，无法使用大型机械进行回填压实，只能使用小型机具进行夯实，而北面回填区较空旷，可以使用大型压路机进行碾压压实，相对于池壁周边压实情况而言更密实，这样，在连日暴雨下，雨水容易通过地表渗入池体所在部位的地下积水，使池体产生浮力。
爆破面的基坑外侧山坡上（东、南、西三面）设有排洪沟，以防山水涌入基坑或调节池内，而北侧山面下来的山水涌入回填的表面明沟（北侧坡脚下设有表面明沟），原溪谷上游方向下来的山水涌入回填山谷的山水一部分渗入回填层下部的石块间隙，一部分汇入回填层的表面明沟。回填层的表面明沟排水坡度较大，泄水较快，对池体上浮不产生危害。渗入回填层下部石块间隙的山水，由于石块间隙过小或部分孔隙被夹石的粘性回填土堵塞，致使此部分山水无法及时排走而滞留，渗向相对较松散的池体周边回填土层，并从回填土颗间隙向上渗。
2.2 池体浮力
由于连日暴雨，且周边积水无法及时排走，随着周边积水的增加与浸泡，池体如同浮在夹石回填层中的池体箱，当调节池所受的浮力大于池体抗浮力时，便会向上浮起，计算过程如下：
2.2.1 池体抗浮能力
池体抗浮能力为池内水重量、池体本身的抗浮力及施工荷载重量。
池内东南角集水坑已装满水。外部无施工荷载。
该调节池底板下为100mm厚C10素混凝土垫层，垫层位于爆破基岩面及夹石的粘性回填土层上，地下水从池体西、北面及池体北面底部浸润池体周边，当池体周边充分浸泡后，池体底部的粘着力和周边约束力很小，可忽略，仅考虑池体所受的浮力影响。
池体的抗浮力分池体浸泡在水中、池体外露（不在水中浸泡）两段计算。
经计算，池体在填土内部分结构体积为223.440m3、上部结构在填土以外部分（池壁自重）体积6.875m3，则
池体浸泡在水中部分为钢筋混凝土的有效重力，即
3、处理措施
3.1 周边开挖
事故发生后，经分析研究，决定采用先开挖池体北面回填区，再逐步向东、西两侧对称扩展开挖，最后开挖池体南面的周边开挖方案。为避免底板和池壁出现裂缝，土方开挖时，要求采用机械分层、远距离缓慢开挖，使池体均匀回落。
土方开挖前，排除池体周边剩余水。
土方开挖过程中，池体四角各设一个测量观察点，用水准仪观察并记录池体上下变化情况。池体回落明显时，可要求暂停开挖，待池体回落稳定后再行开挖，避免出现回落过快或池体平移现象发生。
由于池体上浮过大，池体周边回填土出现坍塌，池底垫有石块，故池体不能完全复位。
周边回填土方开挖完，池体回落完全稳定后，池体四角上浮值变化情况见表1所示。
3.2 抽水减浮
土方开挖过程中，采用水泵从基坑内抽水减浮，在池外抽水减浮的同时向池内注水加压，增加池体自重，从而使池体回落。
在向池内抽水加压的过程中，要适当控制池内外水深，避免影响池壁结构。
3.3 混凝土稳固
将基坑内的水排净，并将池壁外侧及池底淤泥用水冲洗干净，在池体底部及其周边浇筑塌落度稍大的C30混凝土稳固池体，以防止事故再次发生。
池体周边浇筑混凝土的高度，以1#观察点的池体侧壁在混凝土内的埋深600mm为准。混凝土上部的池壁侧面再采用原有的砂夹石回填料回填。
池体底部混凝土浇筑时，要求从池体的一端灌入混凝土并振捣，从池体其他侧端底部溢出，以确保池底混凝土浇筑密实。
3.4 池内底板找坡层处理
池内底板找坡层设计要求采用1：6水泥石粉找坡，坡度为10%，坡向集水坑，面层采用100mm厚C10混凝土。
由于池体无法复位且倾斜，找坡层施工时，其厚度扣除各侧上浮值即为此侧找坡层厚度，混凝土面层不变，以确保池内底板找坡坡度满足设计要求。
3.5 池壁处理
池体倾斜，池壁顶面不平，则以上浮值最大的池壁角点为池壁顶点,在各侧池壁顶面用MU10普通烧结砖及M10水泥砂浆砌筑平整，砌筑表面（内外及顶面）按设计要求抹面处理，即用1：2防水水泥砂浆抹面20mm厚。
砌筑前池壁顶面要求凿毛处理，并用水充分湿润，以确保混凝土池壁与砖砌体紧密结合。
3.6 预留洞口处理
以处理后的池壁顶标高为原设计标高，根据预留套管的定位尺寸及孔径大小，在新池壁上开孔留设。
4、处理效果
4.1 调节池经过处理，基本恢复其使用功能。
4.2 经外观检查和仪器检测，池壁和底板混凝土表面均未出现裂缝。
4.3 经过后续历次暴雨检验，池体未再出现上浮现象。
4.4 池体底部及周边采取浇筑混凝土稳固措施，池体注水加荷后，未发现池体有扭曲变形及结构损害情况。
5、结论
5.1 通过该工程事故处理实践，我们认为对埋置于地下的构筑物，特别是池体构筑物，施工期间除应重视基坑排水外，土方回填后注水使用前，还应重视回填区积水排泄问题，以防积水无法排走而浸泡构筑物，导致其上浮受损。
5.2 对包括此类特殊构筑物在内的系列工程，应精细编制施工计划，合理安排施工顺序，在施工条件允许及满足工期要求的前提下，尽量安排此类构筑物在非雨季期间进行施工。
5.3 施工现场应设专人负责测量工作，采用测量手段进行监测，并加强施工管理，随时掌握测量数据变化情况和施工动态信息，对施工过程中出现的测量数据异常变化情况，要仔细分析和查找原因，及时采取有效措施，避免事故的发生。
5.4 设计人员在进行此类特殊构筑物设计时，应尽量考虑施工过程中可能出现的各种情况，如出现基坑积水或回填土受到浸泡时，为防止事故发生而影响工程质量，应考虑在构筑物池壁的适当高度，即构筑物自重等荷载与浮力相等的临界水位线以下，设置预留入水孔，以便周边积水达到一定高度而构筑物还未上浮前，周边积水能通过预留入水孔流入池内增加构筑物重量，避免其上浮。
5.5 在设计上采取抗浮措施，如在基岩内设置钢筋锚杆、在基底回填区内设置钢筋混凝土抗拔桩等，利用其锚固力和抗拔力可稳定结构，提高构筑物的抗浮能力。
参考文献：
[1]《建筑施工手册》（第五版）编委会．北京：中国建筑工业出版社，2012年12月。
论文作者:屈礼武
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/25
标签：构筑物论文; 混凝土论文; 积水论文; 基坑论文; 浮力论文; 底板论文; 土方论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;