主動(dòng)泄水減壓抗浮技術(shù)在普通民用住宅建筑地下室運(yùn)用技術(shù)研究

劉詩(shī)舟

摘 要：分析傳統(tǒng)被動(dòng)式抗浮設(shè)計(jì)的原理與施工優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合武漢地區(qū)湖北廣電項(xiàng)目的地質(zhì)條件，根據(jù)地下室外墻及底板的泄水減壓裝置，檢驗(yàn)主動(dòng)泄水減壓的實(shí)際運(yùn)用效果，將成功案例作為抗浮設(shè)計(jì)的實(shí)際依據(jù)與技術(shù)支持，為地下室抗浮設(shè)計(jì)提供一條新思路，做出新嘗試。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)；泄水；減壓；抗浮；地下室

中圖分類號(hào)：TU7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2024）02-0058-03

0引言

地下空間資源的開發(fā)，提高了城市的可使用空間，解決了活動(dòng)空間不足等諸多問(wèn)題。地下空間擴(kuò)大的同時(shí)也凸顯了地下結(jié)構(gòu)的各類問(wèn)題，其中因受地下水浮力引起地下室底板大面積開裂、底板隆起，導(dǎo)致地下建筑整體上浮等問(wèn)題尤為明顯。提高抗浮設(shè)防水位設(shè)計(jì)，增加了工程建設(shè)成本，增大了施工難度，延長(zhǎng)了地下室施工階段的工期。因此，開展地下室結(jié)構(gòu)抗浮問(wèn)題的研究具有重要的意義[1，2]。

1傳統(tǒng)抗浮設(shè)計(jì)特點(diǎn)

傳統(tǒng)抗浮技術(shù)主要有加重法、降截排水法、抗浮錨桿、抗拔樁以及多項(xiàng)聯(lián)合使用的方法等。其中加重法以增加地下室頂板、底板的覆土厚度，或增加底板厚度、底板外挑長(zhǎng)度、頂板厚度等，即增加結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量。但是此方法有一定的局限性，僅能用于水浮力與自身質(zhì)量相差不大的情況下，且增加了不必要的建設(shè)成本。

抗浮錨桿以及抗拔樁的技術(shù)方法最為常見，幾乎所有工程都能適用，但采用此項(xiàng)措施提高了基礎(chǔ)施工的建設(shè)成本?？垢″^桿或抗拔樁與基礎(chǔ)銜接部位，需要單獨(dú)考慮防水處理，底板滲水問(wèn)題成為此項(xiàng)技術(shù)難以掌控的質(zhì)量缺陷，影響后期地下室的使用。在基礎(chǔ)施工階段，需要單獨(dú)在施工關(guān)鍵線路中編排抗浮錨桿或抗浮樁的施工計(jì)劃?？紤]到檢測(cè)時(shí)間，施工期間需要進(jìn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備，對(duì)基底土層的擾動(dòng)大，延長(zhǎng)了基礎(chǔ)的施工工期。考慮到基礎(chǔ)施工的諸多不確定性，無(wú)疑增加了更多的安全和成本風(fēng)險(xiǎn)[3-5]。

2主動(dòng)泄水減壓抗浮技術(shù)原理及特點(diǎn)

主動(dòng)泄水減壓法包含泄水減壓系統(tǒng)和匯排水系統(tǒng)，通過(guò)在地下室外墻和底板設(shè)置引水孔位（圖1），并在地下室內(nèi)排水溝匯集至集水井，在引水孔位端部設(shè)置一定面積的反濾裝置，讓地下水有組織地進(jìn)入室內(nèi)排水系統(tǒng)并排出至雨水管網(wǎng)，來(lái)降低地下水水位，釋放地下室底板的基底水浮力。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）[6]中基礎(chǔ)抗浮穩(wěn)定性應(yīng)符合式（1）要求。

Gk/Nw，k≥Kw? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：Gk為建筑物自重和壓重之和，單位為kN；Nw，k為抗浮作用值，單位為kN；Kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下可取1.05。

2.1 工藝流程

基礎(chǔ)墊層施工→測(cè)量放線→底板套筒埋設(shè)→基礎(chǔ)防水→筏板基礎(chǔ)及外墻第一道混凝土澆筑→外墻套筒埋設(shè)→排水導(dǎo)管預(yù)埋→地下室地面建筑面層及排水溝施工→濾水裝置安裝→使用及維護(hù)。

2.2 技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)

一是造價(jià)低。通過(guò)泄水減壓的方式降低了作用在底板下的水浮力，在設(shè)計(jì)中可取消或減少抗浮錨桿、抗拔樁。

二是施工加工周期短。隨基礎(chǔ)墊層施工階段同步埋設(shè)，安裝簡(jiǎn)單，方便快捷，不影響整體施工進(jìn)度。相對(duì)錨桿或樁的施工工藝，取消了大型機(jī)械化施工對(duì)場(chǎng)地的要求，并減少了單獨(dú)施工抗浮措施所需要的時(shí)間，用于抗浮補(bǔ)救時(shí)能夠很快將地下室底板下地下水排出。

針對(duì)普通民用住宅地下室層數(shù)一般不超過(guò)2層，深度不超過(guò)15 m。為解決大型商業(yè)綜合體地下室停車及空間問(wèn)題，地下室通常為3～5層甚至更多，地下室深度往往達(dá)到20 m及以上，所面臨的地下水問(wèn)題更復(fù)雜，抗浮設(shè)計(jì)要更高。

2.3 實(shí)施的關(guān)鍵問(wèn)題

為防止地基土顆粒不被地下滲流帶出，從而造成侵蝕后果，或者反濾裝置堵塞，影響地下水正常滲流，對(duì)過(guò)濾材料要定期檢查并更換。

泄水孔的布置和泄水裝置的制作安裝，需根據(jù)抗浮水位的抽排水量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并確定孔徑、位置以及相關(guān)要求。

對(duì)地下室周圍土體要求較高，要求為滲透性較差的黏土等。地下水類型主要為上層滯水、潛水且水量不大時(shí)。對(duì)于地下室周圍土體為淤泥質(zhì)土，或地下水賦存為承壓水地質(zhì)條件不適用。

回填土的夯實(shí)程度直接關(guān)系回填土中水的入滲流量及地下水位的高低?；靥钔猎矫軐?shí)，入滲流量越小，排水效果越好，地下室底板水頭越小。相反，回填土受到擾動(dòng)，密實(shí)程度越小，入滲流量越大，地下室水位越高即地下室底板水頭越大。夯實(shí)上層回填土能夠較大幅度降低地下室底板水頭，降低地下室底板的水浮力，為此需在地下室外墻回填過(guò)程中盡可能夯實(shí)上層回填土[7]。

3工程實(shí)際應(yīng)用情況

3.1 工程概況

湖北廣電住宅項(xiàng)目由13棟單體、2層地下室組成，包含兩棟超高層（120 m）。地下室單層面積約5.5萬(wàn)m2，外墻周長(zhǎng)約1 200 m。地基與基礎(chǔ)形式為天然地基、樁基及樁復(fù)合地基+筏板，以天然地基為主。地下室為框架結(jié)構(gòu)，最大柱網(wǎng)為7.8 m×6.6 m。

土層結(jié)構(gòu)自上而下為雜填土、素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、黏土、粉質(zhì)黏土、泥巖，持力層主要為黏土或粉質(zhì)黏土以及泥巖等，地下水類型主要為上層滯水，其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水及地表水滲透，水位埋深在0.9～5.3 m左右，地下室底板位于設(shè)計(jì)地面標(biāo)高-6.5～11.9 m，對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)物，地下水對(duì)其具有上浮作用，需考慮抗浮措施。本項(xiàng)目采用的是主動(dòng)泄水減壓的抗浮措施。

3.2 泄水抗浮裝置設(shè)置

外墻預(yù)埋泄水減壓過(guò)濾筒，總數(shù)量約454個(gè)，泄水裝置間距約2.5～3 m。埋設(shè)高度為地下二層外墻止水鋼板上沿。固定φ89鍍鋅套管，套管設(shè)置止水環(huán)，地下室內(nèi)側(cè)一端的管頭留設(shè)絲扣，套管長(zhǎng)度同地下室外墻厚度。待地下室外墻混凝土澆筑完畢后，采用人工洛陽(yáng)鏟掏土，掏土?xí)r盡量避免擾動(dòng)周邊土體。在孔后回填配套碎石濾水包，濾水包直徑300 mm，厚100 mm。在預(yù)留的鍍鋅套管內(nèi)安裝濾水裝置，長(zhǎng)度同地下室外墻厚度。濾水裝置采用不銹鋼制作，內(nèi)設(shè)三級(jí)分層過(guò)濾料。濾水裝置安裝完畢后，鍍鋅套管靠地下室內(nèi)側(cè)一端的管頭，采用絲扣連接同直徑的彎頭套筒，使地下水直接滴入排水溝內(nèi)，不損傷墻壁。側(cè)墻泄水裝置如圖2所示。

底板泄水裝置采用預(yù)埋方式，直接設(shè)置在后期排水溝內(nèi)。在底板鋼筋綁扎時(shí)同時(shí)埋設(shè)并固定φ89無(wú)縫鋼套管，套管設(shè)置止水環(huán)，套管長(zhǎng)度根據(jù)底板實(shí)際厚度施工。底板泄水裝置如圖3所示。關(guān)口封堵，防止底板混凝土澆筑時(shí)堵死套管。泄水裝置使用期間每?jī)赡隀z查一次并進(jìn)行維護(hù)，大量降雨后也進(jìn)行檢查。

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1底板套管埋設(shè)

墊層施工后放線定位，在排水溝位置安裝墊層施工后放線定位，在排水溝位置安裝底板套管，套管間距約 2.5 m，套管宜高出排水溝底面 5～10 cm，避免后期使用期間溝底積水回流、積灰或沉積物堵塞排水孔。底板套管預(yù)埋完成后，即可進(jìn)行防水層鋪設(shè)。底板套管埋設(shè)如圖4所示。

3.3.2外墻套管埋設(shè)

外墻第一道混凝土澆筑完成后，將套管安裝固定在剪力墻止水鋼板上部。套管間距約 2.5 m，長(zhǎng)度同剪力墻的厚度，套管兩端均有封閉蓋，外墻防水施工前，進(jìn)行外墻直接頭安裝施工。

3.3.3打開泄水孔

地下室后澆帶封閉后，間隔打開部分泄水孔，降低抗浮水位，防止地下室上浮。

3.3.4排水導(dǎo)管預(yù)埋

地下室建筑面層和排水溝施工時(shí)，根據(jù)側(cè)墻泄水裝置的位置進(jìn)行外接排水導(dǎo)管的預(yù)埋工作，將導(dǎo)管預(yù)埋進(jìn)入底板建筑面層里，排水口預(yù)留在排水溝的側(cè)壁。

3.3.5濾芯安裝

利用地下室排水系統(tǒng)將肥槽積水排放完畢后，進(jìn)行濾水包和濾芯安裝。通過(guò)預(yù)埋的套管掏出部分土體并填入碎石進(jìn)行夯擴(kuò)，然后在套管內(nèi)安裝成品不銹鋼濾芯筒，最后完成孔蓋安裝及側(cè)墻導(dǎo)管恢復(fù)。

3.3.6其他

地下室外墻防水層的保護(hù)層不可采用透水的泡沫塑料板，應(yīng)采用砂漿抹面或1/4磚墻作為保護(hù)層，避免形成透水通道。

地下室底板以下施工時(shí)，超挖部分及地下室一層與二層分界處超挖部分均應(yīng)采用C15素混凝土回填，不可采用碎石、砂等透水性材料。

基坑回填完成后，地下室周邊應(yīng)做好地面硬化處理及完善地面排水系統(tǒng)，進(jìn)行有組織的排水，避免長(zhǎng)期積水導(dǎo)致上層滯水大量滲入地下。

3.4 實(shí)施效果

本項(xiàng)目自基礎(chǔ)施工期間已投入此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，墊層施工完成后與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)同步施工，極大地節(jié)省了地基與基礎(chǔ)的施工工期，降低了地下施工階段的不可控風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)踐證明，泄水減壓抗浮技術(shù)應(yīng)用效果較好。自基礎(chǔ)施工以來(lái)至地下室結(jié)構(gòu)封閉，再到結(jié)構(gòu)封頂，歷時(shí)一年半的時(shí)間，經(jīng)歷了武漢地區(qū)秋季暴雨以及3～6月份的連續(xù)降雨，經(jīng)長(zhǎng)期對(duì)比觀察，未發(fā)生向上位移和變形現(xiàn)象。對(duì)本項(xiàng)目臨近同類型抗浮設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研，也處于正常狀態(tài)。本項(xiàng)目未采用抗浮錨桿和抗拔樁設(shè)計(jì)，極大地降低了項(xiàng)目建設(shè)成本，也縮短了基礎(chǔ)施工工期，帶來(lái)諸多便利。

4結(jié)束語(yǔ)

主動(dòng)泄水減壓抗浮法是對(duì)地下室抗浮技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要補(bǔ)充，針對(duì)泄水減壓抗浮法的推廣還有許多工作要做，需要對(duì)影響其效果的因素及規(guī)律進(jìn)行更深入的思考，研究不同地質(zhì)條件、抗浮設(shè)防水位、不飽和土體等方向的理論分析與實(shí)際運(yùn)用情況。

EPC項(xiàng)目中，其能夠減少在抗浮方面的工程投入費(fèi)用，可將概算資金用于其他建設(shè)項(xiàng)目中，以提高相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)效益擴(kuò)大化。在項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)中，可結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目情況，考慮此技術(shù)的運(yùn)用。

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