一種排水技術(shù)在坡地建筑地下工程防排水設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用

徐健波

（中衡卓創(chuàng)（重慶）工程設(shè)計(jì)有限公司，重慶 400020）

0 引言

我國(guó)國(guó)土幅員遼闊，其中山區(qū)約占比為三分之二。隨著城市的快速發(fā)展，用于建設(shè)的平地越來(lái)越少，近年來(lái)在坡地上進(jìn)行城市建設(shè)發(fā)展迅速。特別是西部城市，地形條件復(fù)雜、起伏較大，坡地建筑相當(dāng)普遍，重慶號(hào)稱“山城”，更是依山就勢(shì)而建。坡地建筑造價(jià)成本相比平地建筑要高，但卻能塑造豐富的建筑立體層次感，結(jié)合空間變化，更易打造宜居環(huán)境。

坡地建筑[1]屬于建筑形態(tài)的一種，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合地型地勢(shì)特征，依照坡度變化進(jìn)行建筑布局，豐富了建筑師的創(chuàng)造力。坡地建筑設(shè)計(jì)需要尊重自然、依山就勢(shì)、考慮經(jīng)濟(jì)性與建筑美學(xué)原則。依山就勢(shì)原則運(yùn)用較多，但也會(huì)引起原始場(chǎng)地形態(tài)的變化。新建設(shè)后的場(chǎng)地條件，會(huì)形成新的地域小環(huán)境，對(duì)新建或改建的建筑地下室防水和排水處理有相應(yīng)要求，如何實(shí)現(xiàn)有效的防排水處理，使得功能舒適，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，是設(shè)計(jì)師需要認(rèn)真解決的技術(shù)問(wèn)題。

目前設(shè)計(jì)行業(yè)關(guān)于地下工程的防排水[2]研究大多是基于平地的研究，也有一部分以坡地建筑為基礎(chǔ)。地下工程的防排水在平地上時(shí)，多數(shù)采用以“堵”“防”為主，結(jié)合抗浮抗?jié)B[3]，形成完整封閉防水空間；坡地建筑地下工程防排水設(shè)計(jì)則是“堵”與“疏”結(jié)合處理，迎水面防排結(jié)合，于坡面進(jìn)行組織排水處理。在決策方案時(shí)，均需以現(xiàn)有場(chǎng)地的水文條件及修建后的場(chǎng)地狀況為依據(jù)。如圖1 所示。

本文分析坡地條件下地下工程的防排水處理方式；重點(diǎn)分析地型地勢(shì)條件下，如何選擇合適防排水處理方案解決場(chǎng)地內(nèi)地下工程的防排水問(wèn)題，如何考慮依據(jù)水文條件與地型地勢(shì)來(lái)減少工程造價(jià)，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。坡地建筑地下工程的防排水形式，如圖2 所示。

圖2 坡地建筑中兩種常規(guī)防排水處理方案

本文創(chuàng)新使用大氣壓力與自重力流排水結(jié)合形式，利用虹吸現(xiàn)象與連通管原理，進(jìn)行自然排水處理地下工程防排水問(wèn)題。坡地建筑地下工程的防排水形式，如圖3 所示。

圖3 坡地建筑新式防排水處理方案

1 工程概況

某項(xiàng)目位于重慶市萬(wàn)州區(qū)，建筑面積約12 萬(wàn)m2，各樓均按辦公設(shè)計(jì)，其中需將13#樓會(huì)議室部分進(jìn)行改造，作為運(yùn)動(dòng)培訓(xùn)場(chǎng)地（需要向下挖3.2m 增加層高），經(jīng)結(jié)構(gòu)分析及行政申報(bào)后，工程先做支撐防護(hù)，然后向下開挖3.2m，樁轉(zhuǎn)柱進(jìn)行加固處理，場(chǎng)地根據(jù)情況進(jìn)行了盲溝布設(shè)，下挖完后進(jìn)行擋墻處理。13#樓原設(shè)計(jì)層高為6.9m，原設(shè)計(jì)地坪絕對(duì)標(biāo)高為197.600m，原設(shè)計(jì)室外標(biāo)高為197.300m，靠山體設(shè)計(jì)，背側(cè)為車庫(kù)，頂上覆土為上一標(biāo)高室外平臺(tái)。改造后設(shè)計(jì)層高為10.1m，設(shè)計(jì)地坪為194.400m，在室外地坪（197.300m）以下于四面設(shè)置擋墻，并處理改造處防水搭接與加強(qiáng)，形成圍合防水。因整體地型為坡地，在建筑體外約50～60m 為小區(qū)道路（絕對(duì)標(biāo)高192.200m），可接入排水管網(wǎng)，在建筑體外設(shè)置集水井收集水體。整體關(guān)系圖如圖4 所示。

圖4 13#樓處理前后平面圖

根據(jù)原始地勢(shì)情況，建筑所處位置常年水位應(yīng)在地坪以下，即使改造后，地下室工程地面標(biāo)高為194.400m，比整體工程不遠(yuǎn)處外部場(chǎng)地標(biāo)高更低（不遠(yuǎn)處小區(qū)道路絕對(duì)標(biāo)高192.200m），由此可判斷該項(xiàng)目下挖后，地下室周邊不會(huì)形成大量浸泡水，該工程宜采用“防排結(jié)合”的防水處理方式。排水組織條件既定的情況下，排水方式則變成機(jī)械提排與自然排水方式的選擇。坡地防排水處理方案選擇的目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、適用性，既要考慮前期投資的成本情況，又要考慮長(zhǎng)期使用的經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性等要求。

2 方案及分析對(duì)比

2.1 方案一：機(jī)械提排形式

按照前文所述及圖2（防排水處理方式一）所示，機(jī)械提排形式[4]可用于平地場(chǎng)地條件和坡地場(chǎng)地條件，在進(jìn)行合理的排水組織水體收集后，采用集中或分散提排方式，保證地下工程水位水壓情況。

方案一的優(yōu)點(diǎn)：

（1）地下工程場(chǎng)地狀況不受限制；

（2）場(chǎng)地內(nèi)的管網(wǎng)埋設(shè)及集水井設(shè)置較為靈活；

（3）排水流量容易滿足；

（4）地下工程設(shè)置面積不受限制。

方案一的缺點(diǎn)：

（1）前期投入成本較高；

（2）后期維護(hù)成本較高；

（3）在一用一備條件下有小概率機(jī)械事故使地下工程室外水壓造成滲漏。

2.2 方案二：自重力流排水形式

坡地建筑地下工程根據(jù)地型關(guān)系，利用場(chǎng)地高差，在合理的排水組織水體收集后利用坡度關(guān)系，形成自重力流的排水關(guān)系[5]，如圖5 所示。

圖5 13#樓自重力流形式（A-A 剖面圖）

方案二的優(yōu)點(diǎn)：

（1）前期投入成本一般；

（2）后期維護(hù)成本低；

（3）排水流量容易滿足；

（4）地下工程設(shè)置面積不受限制。

方案二的缺點(diǎn)：

（1）地下工程場(chǎng)地狀況受限制；

（2）場(chǎng)地內(nèi)的管網(wǎng)埋設(shè)及集水井設(shè)置不夠靈活；

（3）市政出水點(diǎn)距離集水點(diǎn)不宜過(guò)遠(yuǎn)[6]；

（4）地下工程面積過(guò)大，市政出水點(diǎn)距離過(guò)遠(yuǎn)會(huì)造成成本相應(yīng)增加。

2.3 方案三：大氣壓結(jié)合虹吸現(xiàn)象與連通管自重力流排水形式

坡地建筑地下工程根據(jù)地型關(guān)系，利用場(chǎng)地高差，在合理的排水組織水體收集后利用坡度關(guān)系，利用虹吸現(xiàn)象與連通管原理形成自重力流的排水關(guān)系[7]，如圖6 所示。

圖6 13#樓連通管原理形成自重力流形式（A-A 剖面圖）

方案三的優(yōu)點(diǎn)：

（1）前期投入成本較低；

（2）后期維護(hù)成本低；

（3）排水流量容易滿足；

（4）市政出水點(diǎn)距離自力流集水點(diǎn)可放寬到一定距離。

方案三的缺點(diǎn)：

（1）地下工程場(chǎng)地狀況受限制；

（2）場(chǎng)地內(nèi)的管網(wǎng)埋設(shè)及集水井設(shè)置不夠靈活；

（3）地下工程面積不宜過(guò)大，市政出水點(diǎn)距離過(guò)遠(yuǎn)會(huì)造成成本相應(yīng)增加；

（4）因連通管大氣壓原理，地下工程提升埋深不能過(guò)深（H≤10m，不超過(guò)8m 為宜）且連通漏水口需做防蒸發(fā)處理；

（5）需定期檢查連通管部段水柱充盈情況（設(shè)置低于限制水位報(bào)警裝置）。

該項(xiàng)目13#樓因是改造工程，場(chǎng)地雖有坡度，但由于地下工程外擋土墻集水井距離市政接水口相對(duì)較遠(yuǎn)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，方案三的排水設(shè)施工程總造價(jià)約為16.6 萬(wàn)，實(shí)施周期為12 天；以方案三作為參照，按方案一實(shí)施時(shí)，需要增設(shè)電路管線工程與潛水泵設(shè)備，造價(jià)上會(huì)增加10%，同等施工條件下工期會(huì)增加約3 天左右；按方案二實(shí)施時(shí)，因需要進(jìn)行大開挖，距離較遠(yuǎn)以及深度較深，開挖及鋪設(shè)的難度大，造價(jià)上會(huì)增加20%左右，同等施工條件下工期會(huì)增加15 天左右。在與業(yè)主進(jìn)行了多次討論后，基于工程場(chǎng)地關(guān)系、工程水文條件預(yù)設(shè)、施工便捷度、使用穩(wěn)定性、實(shí)施造價(jià)等多方面因素，最終決策采用方案三作為最后的實(shí)施形式，整個(gè)項(xiàng)目為業(yè)主縮短了施工周期，節(jié)約了成本造價(jià)，受到業(yè)主的好評(píng)。

根據(jù)以上對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)叵鹿こ谭琅潘娣e不大，地下室埋深不太深，采用方案三可獲得較好的綜合效益。

3 結(jié)語(yǔ)

地下工程的防排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則，根據(jù)場(chǎng)地標(biāo)高與水文狀態(tài)，結(jié)合地形地質(zhì)條件及使用要求，因地制宜[6]，以取得較好的使用要求與經(jīng)濟(jì)效益為目的。

本文結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)地下室防排水處理方式分析及三種排水方案的對(duì)比，分析了坡地式地下室工程防排水的不同處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，采用合理的防排水方案，可以節(jié)省工程周期，為項(xiàng)目節(jié)省工程造價(jià)，取得良好的綜合效益。案例的研究對(duì)相關(guān)工程的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、建筑專業(yè)負(fù)責(zé)人與給排水專業(yè)負(fù)責(zé)人，在項(xiàng)目初期對(duì)地形條件較復(fù)雜的地下工程防排水方案選擇與成本控制具有借鑒意義。