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摘要：本文从施工者的角度通过地下室上浮的工程实例，分析探讨地下室底板完成至上部结构施工期间和覆土完成前，地下室上浮的原因，并重点阐述发生上浮后应该采取的相应抗浮措施，为遇到类似问题的工程提供一定的参考。
关键词：上浮；抗浮；降水；加载；解压；洗砂
1 前言
当今城乡住宅小区及公共建筑大量开工建设，因人防、地下停车场、机器设备用房的需要，配套的地下室随处可见，少则一层多则好几层，随之带来了许多问题，其中地下室的抗浮是一个大问题，由于地下室水有它的隐蔽性，事故发生时，人们却浑然不知，又由于未充分估计它所带来的严重后果，给日后留下严重的隐患，其危害极大。
这里从施工者的角度，通过两个案例对地下室施工期间的抗浮问题与大家共同探讨。
2 工程实例地下室上浮的工程实例
1、工程A：某工程地处赣州，地面以上建有多栋小高层，地下为一层整体地下室，地下室顶板上部大部分为空旷绿化带，没有较大的压重。正当施工地下室顶板时却遇到连续降雨，随后地下室地面有明显隆起，最大隆起有三十余公分，呈明显的倒锅底形，且底板出现很多通长裂缝，部分柱子上、下端开裂，钢筋裸露。对照图纸，地下室隆起和裂缝处均在楼房之间的纯地下室范围。上面有楼房的地下室底板却无任何问题。了解施工情况，底板垫层为石子灌砂再做一点简易的找平层，侧墙外采用周围的建筑垃圾土快速推填，这些给后期留下了隐患。经现场底板钻孔，立即有水喷射出来，形成几米高的水柱，证明地下室底板下有水压，可想大雨内涝期间水压更高。后来通过在地下室四周挖坑抽水，室内小孔水柱高度才慢慢下降。地勘资料显示：该场地有很厚的淤泥层，透水系数也很小，本可看作不透水层，但地板下有强大水压力还是造成了上述事故。
2、工程B：本工程地处南昌，由3栋多层框架单体建筑和一个整体地下室组成，平面布置如图：左上为1#楼，左下为3#楼，右下为2#楼，中间是设有独立基础的箱式地下室，地下室长约107米，宽约19米，除1#楼东南角一框架柱布置在地下室北侧挡墙与汽车坡道交汇处（A点），同轴上另一框架柱布置在汽车坡道挡墙上（B点）外，其他部位与地下室没有相交。地下室顶板施工完成后，未进行顶板回填，待周边主楼施工时，已经发现1#、2#楼北侧（地下室南侧）回填土方上部硬化地面与地下室顶板错开数厘米，当时施工单位以为土方回填时，压实不够，未能引起注意。当1#楼二层梁板施工完成后，进行二层柱钢筋绑扎时，一天夜里暴雨持续不停，又未及时抽水，次日后发现：汽车坡道处B点框架柱砼碎裂、错位，可见柱内钢筋，同时，同时，地下室南侧回填土面与地下室顶面错位更大，设计单位到场后，当即确定为地下室上浮，后经实测，B点上浮4.5cm，地下室南侧上浮10.2cm，最大上浮在地下室东侧，达12cm。
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3 地下室施工期间上浮的原因
众所周知，物体在水中所受到的浮力等于物体排除的水的重量，即地下室所受到的浮力等于地下水位以下至底板底这部分的水重量。地下室底板和侧墙形成了一个密闭的空间，就像一条船，它的水浮力是它浸泡在水中的体积乘以水容量。例如，一个50×100m的地下室，水位浸泡高度假设为4m（考虑汛期），他的浮力为20000吨，而一般一层地下室结构自重约为1500吨，若不采用相应措施，必然上浮。
施工期间，引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物当时的上部荷载，造成这种情况是有些设计人员和施工人员忽视地下室抗浮的重要性，设计图纸对施工时抗浮措施只字未提，施工人员在施工过程中不关注降水，没有采取降水措施或抗浮结构未达到设计预定目标时就停止了降水，导致在施工期间产生地下室整体或局部上浮事件时有发生。
产生上现象的主要原因除经验外，主要是对我国现行的技术规范，规定不了解。例如《地下室防水技术规范》在第10章中明确规定了，“明挖法地下室防水施工时，地下水位应降至工程底部最低高程500mm以下，降水作用应持续至回填完毕”；建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》的第4.4.3条第8款中，规定了“地下室抗浮（防水）设计水位及抗浮措施，施工期间的降水要求及终止降水的条件等”应在结构设计说明中明示；这些规定是经验的总结，应严格按照相关规定做好地下室的抗浮设计和抗浮施工。
4 地下室施工期间抗浮措施
根据地下室浮力形成的机理，在施工期间，有限的抗浮措施首先是降低地下水位，减小地下室所受浮力，其次是增加压重，使得地下室所受重力大于浮力。
4.1 降低水位措施
地下室施工分为底板施工阶段，地下室墙板和顶板施工阶段，上部结构施工阶段及回填土施工。
各阶段水位变化和控制措施如下：
地下室底板施工阶段，水位在地下室底板以下500mm，降水措施有降水、排水、阻水，降水措施发挥主要作用。
地下室墙板和顶板施工阶段，水位在作业面以下变化，水位受降雨量影响较大，降水措施有明沟排水，部分基坑采用降水井和止水措施。阻水措施对雨水无影响，排水措施发挥重要作用。
上部结构施工阶段及回填土施工，水位在地表以下波动，水位受降雨影响和土体渗流影响较大，降水措施有回填前明沟排水，回填土后无降水措施、停止降排水措施或无有效的降排水措施，水位变化较大。
文中工程B处理，就是利用降低地下水位措施一个实例。根据宁波市一般的地质，浅层土为淤泥质粘土或粘土，土层中多为非承压水、潜水和滞水，且土层的渗透系数低。当安排两台潜水泵抽水24小时后，地下室下沉复位明显，除地下室东侧有3cm残余上浮，其他部位残余上浮均小于1cm，持续抽水并完成地下室底板上部回填后，各处残余上浮均小于1cm。
文中工程A，这种地质下的地下室施工期间，虽然地下室顶板和覆土未完成，但只要及时排出地下室基坑中的水，就不会产生上浮现象。其排水方法常采用排水沟加集水井，再用潜水泵排出。
地下室后浇带浇筑时间安排非常关键，地下室顶板覆土、地下室内砌体施工前，保持底板后浇带不浇筑，实际就是降低水位的抗浮措施。
4.2 增加压重措施
地下室顶板的覆土是对抗浮力的有效措施，但多数项目的地下室顶板覆土是在地下室完成较长时间后，基本是在项目竣工验收前2~3个月进行覆土施工，期间有可能因为雨水的影响地下水位发生较大的变化，造成地下室的整体上浮或局部上浮，但很少有项目会在地下室覆土前进行检测。有些项目出现回填前不渗水的地下室，覆土后发生顶板或底板渗水现象，又或者发现已经堵漏的部位及附近产生新的裂缝。
为此采取如下改进措施很有必要：
（1）后浇带施工完成后1个月内完成地下室顶板的防水堵漏施工，当强度达到设计要求立即进行地下室顶板的覆土施工。
（2）做到分层均衡镇压，建议采用小型履带式推土机和轻型运土车进行地下室顶板覆土作业。
（3）覆土作业前进行地下室顶板的抗浮情况检测，测量地下室周边地下水位和地下室顶板沉降变形情况，确认无抗浮失效情况发生。
地下建筑物施工过程中，只要上部自重（包括顶板及覆土重）大于地下水的浮力，就可达到抗浮的目的。
5常用的抗浮失效应急措施
5.1抽水
地下室上浮乃因地下水位过高所引起，因此可于现场重新启动原有的降水井或另行设置降水井以降低水压。但因地下室上浮后常卡在地层中，仅将地下水位降低并不足以使地下室下沉，需配合加载或洗砂等措施方能见效。但但抽水的确是处理地下室上浮的基本动作，消灭上浮的动力后其他配套动作方可达到事半功倍的效果。
5.2加载
加载即是设法快速增加地下室的重量，以克服水浮力及地下室侧墙与土壤间的摩擦力，使卡在土层中的地下室可沉回原位。简单的加载方式可于一楼楼板上堆置重物，包括钢筋或尚未运离现场的支撑、钢板桩等有分量的物品，主要放置于翘起的角落，但要注意核算楼板的承载能力。另一种快速加载的方法则是直接往地下室灌水，利用水重加压。但加载并不保证能达到所需的效果，增加的载重或许能克服水浮力及侧墙与土壤间的摩擦力，但淤积与底板与基地土之间的泥砂则阻止地下室下沉。继续增加载重只会是淤积的泥砂更紧密，进一步的下沉难以实现。
5.3解压
某些上浮的案例因地层特性或场地限制以致无法抽水，此时蓄积于基础底板下方的地下水压可籍解压消除。所谓解压孔即是于地下室底板以钻机或破碎机凿孔，底板下方的地下水即可由此泄出。某些运气较好的案例上浮的地下室在底板解压后即回沉至可接受的程度，否则仍需采用加载或洗砂等措施。此外若地下室外侧有足够使用空地，可考虑将周边土塌方部分挖除，如此可自行解除作用于地下室侧墙的摩擦力，使地下室较易于下沉。
5.4洗砂
若抽水、解压及加载等较简单的补救措施无法达到预期效果，则可考虑进行洗砂作业。洗砂的方法有二，一是利用高压水扰动地下室侧墙边的土壤，以降低其摩擦阻力，但扰动后的土可能顺势流入底板下方，造成底板下方淤泥沉积众多，反而不利于后续作业，采用侧壁洗砂需加倍谨慎。洗砂的另一方法则是利用高压水经由洗砂孔冲散并洗出基础底板下方淤积之泥砂，使地下室得以顺利下沉。洗砂作业前需评估底板下方淤积的范围，并于该范围内选取数个或十数个适当位置，凿穿基础底板作为洗砂孔，或利用已凿出的洗砂孔，放入污水泵抽除以高压水由侧壁或底板下方洗出的泥砂、洗砂作业需有耐心，持续作业可观察到地下室稳定而缓慢的下沉。
6 结束语
随着建筑行业的发展，高层建筑的数量在不断增加，地下室则作为高层建筑的重要的组成部分，极大的丰富了高层建筑的功能性及实用性。但由于施工过程中未及时覆土加上连续降雨，排水不及时等因素以至于地下室水位升高，致使地下室存在一系列的安全隐患。地下室上浮是其中常见的安全事故之一，产生的主要原因是施工单位对地下室上浮的重视不够，过程中对地下水位的控制、排水措施及回填土等施工技术存在严重不足。本文从施工的角度分析地下室抗浮的措施，仅供参考。
参考文献
[1] 任力勇. 《高层建筑地下室抗浮设计的几个问题》. 黑龙江科学, 2014
[2] 李广信, 吴剑敏. 《关于地下结构浮力计算的若干问题》. 土工基础, 2003
[3] 曾国机.王贤能.胡岱文.《抗浮技术措施应用现状分析》.地下空间.2004