疏水設(shè)計(jì)方法在地下室抗浮設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

■蘇文章 ■廈門中建東北設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門 361012

1 工程概況

某項(xiàng)目建設(shè)工程場(chǎng)地位于福建省莆田市，為坡地建筑，總體呈現(xiàn)西北角高東南角低的地勢(shì)。場(chǎng)地設(shè)計(jì)整平高程為17.00～27.10m，場(chǎng)地最高點(diǎn)在地下室西北角，最低點(diǎn)在地下室東南角，場(chǎng)地南側(cè)有地勢(shì)更低的市政管網(wǎng)和溪河，西北角到東南角的高差約為10.1m。該工程上部建筑為33 層住宅樓，設(shè)有二層整體地下室(局部為單層地下室)，地下室總建筑面積約為8 萬(wàn)m2，地下室南北向總稱約215m，東西向總長(zhǎng)約為263m。地下室層高均為3.6m，地下室的景觀覆土厚度為1.2～1.4m。地下室平面示意圖如圖1 所示。

圖1 地下室平面示意圖

根據(jù)該項(xiàng)目的地勘報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)的土層分布主要為雜填土、粉質(zhì)黏土、殘積土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中(微)風(fēng)化花崗巖。地下室底板底的土層主要為粉質(zhì)粘土和殘積土，該土層含少量孔隙潛水，為相對(duì)隔水層，透水性弱。經(jīng)過(guò)專家論證，地勘報(bào)告關(guān)于地下室抗浮水位的描述為:“A 區(qū)地下室抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)高22.50m，B 區(qū)地下室抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)高17.50m，C 區(qū)地下室抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)高16.50m。為保證地下室周邊地下水徑流通暢，建議在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可沿地下室外墻布設(shè)疏水盲溝，有組織的使地下水向標(biāo)高較低處排泄，保證抗浮水位不高于上述要求”。因此該項(xiàng)目決定采用疏水設(shè)計(jì)方法解決地下室的抗浮問(wèn)題。

2 地下室抗浮以“抗”為主的傳統(tǒng)思路

地下室抗浮以“抗”為主的傳統(tǒng)思路為:根據(jù)地勘報(bào)告描述的抗浮水位，利用地下室自身的重量和地下室頂板上的覆土重量，以及上部結(jié)構(gòu)的壓重來(lái)抵抗水頭壓力。當(dāng)壓重不足水頭壓力時(shí)，要采取有效的抗浮措施(如抗浮錨桿、抗拔樁等)，會(huì)相應(yīng)增加工程造價(jià)和延長(zhǎng)建設(shè)周期。

該項(xiàng)目大部分為二層地下室，地下室埋深約為7.6m，如按地勘報(bào)告?zhèn)鹘y(tǒng)的提法:“室外下0.5m 作為抗浮水位”，考慮到設(shè)計(jì)整平標(biāo)高是個(gè)變數(shù)，將無(wú)法較準(zhǔn)確確定用于地下室抗浮設(shè)計(jì)的水位取值，也會(huì)因?yàn)樗^壓力太大導(dǎo)致嚴(yán)重增加工程的抗浮造價(jià)。

3 地下室抗浮以“疏”為主的疏水設(shè)計(jì)新思路

考慮到該項(xiàng)目場(chǎng)地地勢(shì)整體由西北角向東南角傾斜，且地下室方案也是設(shè)計(jì)成順著地勢(shì)降標(biāo)高的三個(gè)臺(tái)地，該場(chǎng)地地下室底板底的土層基本上是弱透水層，而且南面有更低的地勢(shì)和溪河，可以將地下水向標(biāo)高較低處排泄，綜合以上幾個(gè)特點(diǎn)，決定采用沿地下室外墻布設(shè)排水盲溝，以滿足地勘報(bào)告提供的抗浮水位要求。

3.1 疏水設(shè)計(jì)思路

疏水設(shè)計(jì)的主要思路為在地下室外墻周圈設(shè)置疏水盲溝，利用重力排水將地下水引至南側(cè)更低地勢(shì)的市政管網(wǎng)和溪河。具體為在地下室外墻外側(cè)，標(biāo)高不高于地勘報(bào)告提出的抗浮水位黃海高程處分兩路設(shè)置疏水盲溝，分水點(diǎn)位于場(chǎng)地西北角最高點(diǎn)。設(shè)置以上疏水通道后，將地下水降至地勘報(bào)告提出的抗浮水位高程以下，從而減少地下室的抗浮造價(jià)。

3.2 疏水計(jì)算

該項(xiàng)目地下室層高均為3.6m，頂板上考慮1.2～1.4m 的覆土厚度，根據(jù)地勘報(bào)告關(guān)于地下室抗浮水位的描述為:“A 區(qū)地下室抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)高22.50m，B 區(qū)地下室抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)高17.50m，C 區(qū)地下室抗浮設(shè)計(jì)標(biāo)高16.50m”，因此該項(xiàng)目按各區(qū)室外地面標(biāo)高到各區(qū)相應(yīng)的抗浮水位標(biāo)高之差的最大值作為抗浮水頭進(jìn)行總涌水量的計(jì)算。基坑降水總涌水量按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》附錄E 公式:

考慮到利用重力排水，疏水盲溝坡度設(shè)為1%～1.5%，根據(jù)上述公式計(jì)算出的基坑降水總涌水量Q 值，根據(jù)公式Q=A·V，取非滿流狀態(tài)計(jì)算，并考慮排水管的最大設(shè)計(jì)充滿度因素，最終得出疏水盲溝內(nèi)排水管的管徑大小。

3.3 疏水措施及構(gòu)造做法

經(jīng)計(jì)算，并考慮一定的安全系數(shù)，疏水盲溝中的排水管管徑大小為4Φ200，該項(xiàng)目采用專用軟式透水管作為排水管。具體構(gòu)造作法為:軟式透水管用濾水土工布包裹，埋置于由粒徑5～20mm 卵石層組成的回填濾料中，盲溝坡度為1%～1.5%，濾料外圈也用濾水土工布包裹。濾料層外側(cè)采用粘性土夯填以隔絕地表水。每隔一定水平距離且在外墻疏水盲溝拐角處設(shè)置檢查井及觀測(cè)井，以便后期檢查維護(hù)。地下室外墻疏水盲溝剖面示意圖如圖2 所示:

圖2 地下室外墻疏水盲溝剖面圖

3.4 疏水抗浮設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

本工程地下室抗浮設(shè)計(jì)采用疏水設(shè)計(jì)方法，將地下室水位降至較低的水位高程，并設(shè)置一定坡度利用重力排水由西北角最高處向東南角最低處將地下水引至更低地勢(shì)的市政管網(wǎng)和溪河中。該方法后期維護(hù)的投入很少，是一種可行的綠色技術(shù)方法。采用了疏水設(shè)計(jì)方法，以地勘報(bào)告提供的抗浮水位為依據(jù)，經(jīng)計(jì)算，該項(xiàng)目地下室的重力壓重大于水浮力，無(wú)需采取如抗拔樁的抗浮措施，純地下室區(qū)域底板均采用天然獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板的結(jié)構(gòu)形式，施工工藝簡(jiǎn)單，極大縮短了施工工期，也免除了抗浮措施的工程造價(jià);而且由于水頭壓力小了很多，也大大減少了底板的工程造價(jià)。該項(xiàng)目地下室抗浮采用疏水設(shè)計(jì)方法具有極大的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)和建設(shè)工期優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合某擬建工程實(shí)例，針對(duì)該工程坡地建筑現(xiàn)有場(chǎng)地情況，采用疏水設(shè)計(jì)方法降低抗浮水位，該方法綜合應(yīng)用了土木工程專業(yè)、巖土工程專業(yè)、給排水專業(yè)的知識(shí)范疇，該技術(shù)極大節(jié)省地下室抗浮方面的工程造價(jià)并縮短了施工工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。該方法可為類似工程提供有效的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

［1］本書編委會(huì)工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］JGJ120-2012 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［3］GB50014-2006 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.