摘要：地下室抗浮设计常需平衡安全与经济性。地下室抗浮措施一般造价较高，对于设防水位不高且周边有适合引排的市政排水系统或收集系统，应用泄水减压抗浮技术是一个不错的选择。
关键词：地下室；泄水减压；抗浮
前言
随着地下空间的开发，越来越多的问题伴随着地下工程的发展而产生，其中地下结构因为水浮力造成破坏的事例不乏少数。有些工程在施工过程中就出现地下室底板大面积的开裂月，底板隆起；有些工程的地下建筑物整体浮起，造成了严重的经济损失。因此，抗浮问题应该引起设计人员的足够重视。
目前，针对地下室抗浮问题主要有“被动”和“主动”两种抗浮措施，其中“被动”抗浮措施有增加地下室工程自重、在地下室底板增设抗浮锚杆以及布置抗拔桩；相比于“被动”抗浮“主动”抗浮主要是在地下室周围或者底部盲沟自然排水法排水措施，通过泄水减压降低地下室水位来实现地下室抗浮，泄水减压法是通过一个室内外相结合的排水系统，有效地将地下水位降低至目标水位以下，可主动解决建筑物在施工过程中和正常使用过程中不同工况下的抗浮要求，减小水浮力对结构的影响，达到地下室抗浮目的。
一、泄水减压技术的定义及类型
1泄水减压，通过盲沟排水或降水井有效主动的组织排水，降低地下室抗浮水位，达到释放部分（或全部）地下室水浮力的目的。
2泄水加压抗浮设计有以下优点：
（1）造价低，泄水减压的方法降低了作用在底板下的水压力，因此在设计时，可通过取消或减少大部分的抗拔锚杆、抗拔桩；或通过减少底板厚度和配筋，造价大大降低。
（2）施工周期工期短。若采用疏水垫层或排水盲沟的方法，施工工艺简单。相对于桩或抗浮锚杆，垫层或盲沟的施工不存在龄期上的要求，一般使用机械化施工，工期短，经济效益好。
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图 1 外置式排水大样图 图 2 内外结合式排水大样图
（3）泄水减压的排水系统分为外置式和内外结合式。在地下结构以外的土体和岩体内布置盲沟、集水井等排水设施（图1），排水均为室外完成，此方式即为外置式；内外结合式是将室外盲沟与室内排水两个系统连接起来共同作用，地下水的疏导和排放由两个系统配合完成。而“泄水减压法”采用的就是这种内外结合式更有效的排水方式。排水孔位置设置在地下室侧壁及底板上，将室外地下水与地下室内排水沟两个排水系统形成一体的自由排水渠道（图 2），并将这些地下水汇集后集中排入室外集水井，再进入雨水管网中。常用于处理已有地下室浮起事故的降低地下水位法。
3 泄水减压法的适用条件：
（1）建筑场地位于坡地或建筑物地下室两侧埋深存在一定高差。
（2）具备自流出水条件，如周边存在河渠等天然出口，若无天然出口而采用市政管道作为出口时，应设置备用出口以防回灌。
（3）地下室底部位于不透水层，渗透系数k≤10-5 cm/s，且为较坚硬土层。
（4）当地下室底部位于透水层，地下室四周的围护结构必须设置永久性止水帷幕，地下室底部至围护结构底部必须有厚度大于2.0m、渗透系数k≤10-5 cm/s的土层。
（5）渗流水量Q必须≤0.03m3 /m 2 /d。
二、泄水减压技术的设计及施工工艺
1泄水减压组成：预埋排水管、泄水孔的布置、节点构造、室内排水沟、抽排水设备等。泄水孔布置时应首先根据土中水的渗流理论计算最大排水量，并结合设计基准期内可能出现的洪水位以及当地工程经验确定孔径及间距。地下水在土体中的渗流量与土的孔隙比、粒径、饱和度、温度、矿物组成等诸多因素相关，计算误差往往比较大。渗流量的估计值应乘以一个5~10的安全系数，并建议通过现场抽水试验确定场地土的渗透系数。考虑到建筑物的后期运营，室内排水沟与地下室内排水系统宜一并考虑。同时要求周边土回填满足相关规范的要求。
2排水系统的施工工艺流程如下：预留泄水孔→掏土并施工反滤层→滤水网制作→填充滤水材料→填塞钢丝球或尼龙丝→室内排水沟设置。具体施工方法如下：
（1）在浇筑地下室侧壁及底板时预留泄水孔，安装止水环。
（2）待地下室施工完成后，采用洛阳铲从孔内掏土，深度离结构外表面约 400mm，随即用碎石填实。
（3）滤水管采用不锈钢制作，长度依据现场预留孔深度确定，为外墙厚 + 防水层厚 + 50 mm。
（4）滤水装置制作完毕后，往网筒内灌入不同级配的过滤料，并分隔成不同的层。最后在排水口填塞钢丝球或尼龙丝。
（5）水孔的位置设室内排水沟和集水井。
（6）根据最大排水量选择排水泵。将收集起来的地下水排入雨水排放管网。
三、泄水减压抗浮技术在工程中的具体应用
1工程实例
项目位于广东肇庆四会凤凰半岛内。拟建场地总用地面积约28993.84m2，车库面积21055.37m2。拟建建筑物为4栋28F住宅楼，1栋29F住宅楼，1栋1F电房，1栋2F电房，1栋垃圾房，1F地下车库，其中1栋1F电房位于地库外；地库为全埋地下室。
拟建场地属低丘缓坡地貌类型。拟建场地位于抗震设防烈度6度区，场地无液化砂土层，其稳定性较好；因此，可判断为稳定的，属于地质环境一般场地。
2工程排水设计
根据地勘，拟建场地抗浮水位高程取31.200m（绝对标高），考虑地下室顶板覆土重和顶板结构梁板及底板的自重后可满足地下室抗浮要求。但由于现场地形北高南低，地库以南的地面有被填高的可能，考虑这个因素，需采用抗浮措施。
抗浮措施：地下室底板采用泄水减压措施，通过渗流作用将高于抗浮水位高程31.200m的水引排至市政管道或收集系统，达到自重可抗浮的效果。
经济性对比：抗浮措施采用抗拔锚杆方案的费用1483904元，采用泄水减压措施方案的费用1025430元，泄水减压措施节省458474元。
具体设计如下：
（1）孔径的都为10.0cm，泄水孔距离控制在2.5-3.0m之间，侧面高与室内底板顶面距离30.0cm。利用填充级配陶粒对泄水管进行填充。
（2）排水沟沿着泄水孔、挨着排水孔侧壁进行室内布置，最浅处的深度约为40.0cm，净宽为40.0cm，在布置沟内纵坡为3%，通过自动方式，完成对水的自动排放。
（3）排水沟单坡长度应当控制在40m以内，并且要设置相应的集水井，井内配置水泵，通过机械完成相应的排水操作、水泵的停止启动要依据井内积水深度进行，实现对水的合理排放。
（4）应当在泄水孔下的外墙与基坑边进行混凝土浇筑，浇筑工作采用C15素混凝土完成。完成建筑后，利用基坑开挖时的原位素黏土进行分层回填，并且做好相应的夯实工作，在该过程中，夯实系数要超过0.92。
（5）钢筋混凝土排水沟的布设要沿着地下室周边的场地进行，建筑地面四周的洒水宽度取值为2m，从而确保场地地面水可以在规定的时间排除，避免发生大面积积水现象。
（6）将收集起来的地下送如到雨水收集系统中，用于浇灌植被，达到最对水资源的合理应用。
（7）考虑到水土流失，明确系统的保养与维护。每五年对排水管料及反滤层进行一次更换。
（8）应按设计要求布置地下水位实时监测装置。
（9）在建筑必要的位置处，安置备用水泵，并且要收集排水的时间和排水量等各项信息；在降水影响半径范围内，设置地面沉观测点，对排水对地面造成的影响进行动态观测、通过对上述措施的合理应用，确保整个系统运行的安全性与可靠性。
四 结语
本工程综合考虑场地、地质以及水文特征等条件，采用了排水水减压的方案，目前，该工程已通过竣工验收，施工快、造价低、工期短且取得较好的经济效益。
随着地下结构规模的迅速增大，采用泄水减压抗浮方法的地下室工程越来越多。加上对地下水运动规律的认识逐步加深，越来越多的地下结构将另辟蹊，找到新的设计思路应用泄水减压的抗浮方案。
提醒：对基底存在深厚软土的弱透水层地层且周边环境要求严格时，应慎重采用排水减压抗浮措施；当对环境要求不高时应用排水减压抗浮措施的条件可适当放宽。条件适合时，可采用机械排水。
参考文献：
[1]袁帮玉，安鹏.地下室泄水减压抗浮体系应用初探[J].城市建筑，2019，16（09）：145-146.
[2]毛振华.研究地下室泄水减压抗浮技术[J].低碳世界，2017（12）：59-60.
论文作者:田海南
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
标签：地下室论文; 底板论文; 排水沟论文; 措施论文; 场地论文; 地下水论文; 工程论文; 《基层建设》2020年第2期论文;