地下室釋放水浮力法排水減壓設(shè)計(jì)丨

1

廣州瀚華建筑設(shè)計(jì)有限公司

2014.10地下室釋放水浮力法排水減壓設(shè)計(jì)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范規(guī)定，地下水控制可采用水位控制，水位控制可采用排水、降水、止水、回灌等方法。地下水控制可采用明溝排水的方法，將滲流出基坑底的地下水通過疏水層、盲溝及集水井收集排走，從而消除地下室底部的水壓，取消抗浮構(gòu)件及降低底板的受力，稱為“排水減壓”設(shè)計(jì)。

2一、排水減壓設(shè)計(jì)原理3基坑開挖后一般需要采取止水或降水措施以維持坑內(nèi)干爽的施工環(huán)境。當(dāng)基坑底部附近下部和外圍的土體具有較小的滲透系數(shù)或止水帷幕可以有效地隔斷中強(qiáng)透水層時，地下水的滲流將會十分緩慢，日常的補(bǔ)水量較少，表現(xiàn)在施工現(xiàn)場為降水負(fù)荷很低，基本不需抽水或短時間抽水則可較長時間維持地下水不溢出基坑底部。在上述條件下，通過排水減壓設(shè)計(jì)以代替常規(guī)的地下室底板和抗浮樁錨設(shè)計(jì)將成為可能。排水減壓的方法為：在地下室底部設(shè)置永久的疏排降水系統(tǒng)，利用全范圍面狀分布的疏水層收集滲水，匯至線網(wǎng)狀分布的排水盲溝，再將盲溝內(nèi)的水集中至點(diǎn)狀均勻分布的若干集水井內(nèi)，集水井內(nèi)設(shè)抽水泵，當(dāng)井內(nèi)水位上漲至一定高度時，水泵則啟動將其及時抽走。4圖2-1排水減壓疏排水布置圖國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(1)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010第條規(guī)定“高層建筑地下室設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮上部荷載、巖土側(cè)壓力及地下水的不利作用影響。地下室應(yīng)滿足整體抗浮要求，可采取排水、加配重或設(shè)置抗拔錨樁（桿）等措施?！?二、設(shè)計(jì)依據(jù)（2）《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—結(jié)構(gòu)（地基與基礎(chǔ)）》該《措施》為建設(shè)部組織中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院等單位編制，其中第條說明了該《措施》與現(xiàn)行規(guī)范的關(guān)系“本措施是在總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上對國家或行業(yè)現(xiàn)行的有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程的細(xì)化、延伸和補(bǔ)充，提供了計(jì)算方法、參數(shù)、措施及技術(shù)要求供設(shè)計(jì)人員使用。”故其對《高規(guī)》第條中“可采取排水、加配重”的抗浮措施在7.4節(jié)“其他抗浮措施”進(jìn)行了詳細(xì)的補(bǔ)充和延伸細(xì)化。列舉如下：6在第7章“基礎(chǔ)抗浮設(shè)計(jì)”的第7.4節(jié)“其他抗浮措施”中，第條“釋放水浮力法”規(guī)定“釋放水浮力法是在基底下方設(shè)置靜水壓力釋放層，使基底下的壓力水通過釋放層中的透水系統(tǒng)（過濾層，導(dǎo)水層）匯集到集水系統(tǒng)（濾水管網(wǎng)絡(luò)），并導(dǎo)流至出水系統(tǒng)后進(jìn)入專用水箱或集水井中排走，從而釋放部分水壓力。”具體規(guī)定如下：1適用范圍1）基底位于不（弱）透水（滲透系數(shù)k≤10-5cm/s）且土質(zhì)較堅(jiān)硬的土層，圖（a）；2）基底位于透水層，但距基底不太深處有一層不（弱）透水土層的情況，一般采用永久止水帷幕從室外地面一直向下延伸到相對隔水層中，使外圍的地下水很難滲入到地下室底板周圍，圖（b）。78

2釋放水浮力法基本措施如下：1）在地下室底板以下設(shè)置透水系統(tǒng)，其功能在于過濾土壤顆粒使壓力水順利導(dǎo)進(jìn)集水系統(tǒng)。透水系統(tǒng)可由水平鋪設(shè)的土工布過濾層、聚乙烯網(wǎng)格導(dǎo)水層組成，也可采用一層滿鋪的高質(zhì)量砂礫石層；2）必要時，可在透水層上方設(shè)置聚乙烯保護(hù)膜，防止?jié)补嗟装寤炷習(xí)r，流入透水系統(tǒng)；3）在透水系統(tǒng)中的過濾層與導(dǎo)水層之間設(shè)置集水系統(tǒng)，其功能為收集滲入靜水壓力釋放層中的水并導(dǎo)至出水系統(tǒng)。集水系統(tǒng)可由開孔后包扎土工布的多孔聚乙烯管組成的水平集水網(wǎng)絡(luò)組成；4）出水系統(tǒng)為氣密式垂直導(dǎo)水構(gòu)造，功能為將集水系統(tǒng)中的水排出，減少基底水壓。經(jīng)出水系統(tǒng)排出的水可引流至專門的水箱或集水井中用水泵抽出；5）設(shè)置基底水壓監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時了解基底水壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)警值時報(bào)警。

93浮力釋放層的設(shè)計(jì)及構(gòu)造示意如下所示：104釋放水浮力應(yīng)保證相關(guān)排水設(shè)備的穩(wěn)定性和控制長期運(yùn)營成本，應(yīng)在技術(shù)可行、安全可靠、資源節(jié)約的前提下選用。11（3）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108-2008第6章整章為“地下工程排水”，其中第條規(guī)定“有自流排水條件的地下工程，應(yīng)采用自流排水法。無自流排水條件且防水要求較高的地下工程，可采用滲排水、盲溝排水、盲管排水、塑料排水板排水或機(jī)械抽水等排水方法。但應(yīng)防止由于排水造成水土流失危及地面建筑物及農(nóng)田水利設(shè)施。通向江、河、湖、海的排水口高程，低于洪(潮)水位時，應(yīng)采取防倒灌措施?！?，從各款規(guī)范條文可知，目前隧道工程采用排水設(shè)計(jì)較為普遍，民用建筑地下工程應(yīng)可參考其原理依照《全國技術(shù)措施》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。12地方標(biāo)準(zhǔn)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DBJ15-31-2003第條規(guī)定“地下水控制可采用水位控制和對地下水不良地質(zhì)作用的防治”，第條規(guī)定“地下水水位控制可采用排水、降水、止水、回灌等方法。并可根據(jù)工程特點(diǎn)，按地下水水位控制的目的要求進(jìn)行選擇?！保⒁?guī)定降水時應(yīng)采取措施，“避免對周邊環(huán)境造成不良影響”。1314上海市建筑產(chǎn)品推薦性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)《CMC靜水壓力釋放層技術(shù)規(guī)程》DBJ/CT077-2010第條對CMC靜水壓力釋放層技術(shù)的定義：一種用于基礎(chǔ)底部消除過大地下水浮力造成結(jié)構(gòu)危害的處理方法。該技術(shù)是在基底下方設(shè)置靜水壓力釋放層，使基底下的壓力水通過靜水壓力釋放層中的透水系統(tǒng)，匯集到集水系統(tǒng)，經(jīng)由集水系統(tǒng)自然溢流進(jìn)入出水系統(tǒng)，通過出水系統(tǒng)將滲流水導(dǎo)至專用水箱或集水井中排出，使靜水壓力及時得到控制的工藝方法。15第4.1條規(guī)定CMC靜水壓力釋放層技術(shù)適用條件：1、基礎(chǔ)位于全部為粘土或粉土的沉積土層時，設(shè)計(jì)選用必須符合以下規(guī)定：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)為止水帷幕設(shè)計(jì)時，止水帷幕設(shè)計(jì)應(yīng)符合《基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ08-61）及相關(guān)規(guī)定，基礎(chǔ)下方必須有厚度大于2.0m且滲透系數(shù)k小于等于10-5cm/s的土層。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)非止水帷幕設(shè)計(jì)時，地表至基礎(chǔ)下方2m必須全部為滲透系數(shù)k小于等于10-5cm/s的土層。（3）滲流水量Q必須小于等于0.03m3/m2/d（認(rèn)為對周邊水文環(huán)境影響可以忽略）。（4）非止水帷幕嚴(yán)禁采用拔除式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。2、基礎(chǔ)位于砂土與粘土或粉土互層的沉積土層時，設(shè)計(jì)選用必須符合以下規(guī)定：（1）基礎(chǔ)的四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須設(shè)置止水帷幕。（2）基礎(chǔ)底部至圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部必須有厚度大于2.0m，滲透系數(shù)k小于等于10-5cm/s的土層。（3）滲流水量Q必須小于等于0.03m3/m2/d。16CMC靜水壓力釋放層技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下部件：1 透水系統(tǒng)。2 集水系統(tǒng)。3 出水系統(tǒng)。4 靜水壓力釋放層專用水箱。5 固定滲流壓Pw監(jiān)測系統(tǒng)。圖4.2.1-2板式基礎(chǔ)靜水壓力釋放層圖1──固定滲流壓Pw監(jiān)測系統(tǒng)；2──靜水壓力釋放層專用水箱；3──基礎(chǔ)底板；4──素混凝土墊層；5──透水系統(tǒng)；6──集水系統(tǒng)；7──出水系統(tǒng)；8──開挖面在編的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《地下室抗浮設(shè)計(jì)規(guī)范》，其中第八章《排水減壓》由華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院的曹洪教授、潘泓教授負(fù)責(zé)主筆編寫，該章節(jié)對地下室排水減壓的具體設(shè)計(jì)方法、構(gòu)造措施和監(jiān)測要求等均會有詳細(xì)的規(guī)定。17

3.1工程概述湛江新坐標(biāo)商住小區(qū)項(xiàng)目工程位于湛江市赤坎區(qū)海田路東側(cè)湛江堯豐包裝印刷有限公司舊址，，主要包括21棟32層的高層建筑，設(shè)3-4層地下室，地下室總投影面積約9萬平米。地下室呈不規(guī)則多邊形，南面半?yún)^(qū)為負(fù)三層，底板面標(biāo)高為-2.4m（室外地坪標(biāo)高為2.5～7.0m）,北面半?yún)^(qū)為負(fù)四層，底板面標(biāo)高為-6.9m（室外地坪標(biāo)高為10.0～12.0m）。場地位置衛(wèi)星示意圖、建筑總平面圖、地下室平面圖如下所示：

18三、基于MIDAS的分析方法19圖1-1場地位置衛(wèi)星圖示意

本案20圖1-2建筑總平面21圖1-沖3地下?lián)淙龑臃薪ㄖ矫嫠綀D22圖1-散4地下捉四層?jì)D建筑糕平面嚇圖233.仿2有限編元計(jì)投算分獨(dú)析為論證希滲流減晌壓設(shè)計(jì)械是否成癢立，須毫分析其六得以成客立的兩撐個前提磁是否可摩行，一編是日常鳴坑內(nèi)總切滲流量癢是否有阿限和可紹控，二揮是日常子降水對付地表沉柄降影響侵程度是備否有限抽和輕微皇。本項(xiàng)鵲目采呀用M盛id杰as坐/G慈TS抽有限濟(jì)元軟泄件進(jìn)瓶行滲爹流分烘析，貞以及哲考慮觀應(yīng)力表-滲懼流耦宅合的啊降水石影響森沉降印分析米。M衡id廢as障/G紗TS朽為韓拳國開缺發(fā)的饞巖土戶與隧備道結(jié)頓構(gòu)有罵限元秋分析峰軟件繭，它廉代表太了當(dāng)火前巖紫土工芹程軟宴件發(fā)贊展的抱最新描技術(shù)栽，在必巖土猾工程攀界得焦到了征廣泛互的應(yīng)和用。243.2笨.1健計(jì)算模青型、邊頓界條件唇及施工陣階段的涉模擬計(jì)算?；煨捅卷?xiàng)隨目基辯坑深稠度為冷米，謀計(jì)算鬧建模柜時，盼作為糠分析稅對象矩的土落體其是平面擱范圍嗎取從禿基坑貧外輪第廓外宴擴(kuò)約充5倍眼基坑悉深度鋒取8禽0米策，深動度取刷坑底律下約率3倍揀基坑拐深度英，從爭坑面事最高畫標(biāo)高鳥12采.0肥米算妹起各兵處統(tǒng)急一往木下取涼60興米。25計(jì)算擁模型影效果柔圖如虧下：軸測蹄圖26俯視圖27水頭弦邊界按最鎮(zhèn)不利碰情形吹考慮持模型雖水頭孩邊界駐：沿揪土體率上表柔面、織外圍園側(cè)面艙及底夾面的裝所有產(chǎn)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)施加鵝水位仆為室只外地像坪的番位置心水頭熟，相怪當(dāng)于跪連續(xù)冷地下窩水穩(wěn)石定水球位保瘡持在塘地面弊，以蛾及土等體四訪周及祝底部徹處于暑江河香以內(nèi)湊（保宣持恒踐定不事變的蠶水壓友）的璃較不費(fèi)利情軟形。肺而坑盾內(nèi)由灶于日壘常要保保持造水位價在坑逆底以掉下，注因此捕坑內(nèi)干的水兄位為脹坑底醫(yī)標(biāo)高島。水鄙頭邊漁界如之圖所籃示。28水頭馳邊界293.筍2.陵2犬分析垂結(jié)果滲流分們析結(jié)果1正叮常使用吊狀態(tài)日蓄常滲流肺量坑底流全量率分敢布30坑底廊流量劇統(tǒng)計(jì)正常陳使用由豐水戀期日呀滲水川量為297讀m3（單位譜面積滲悔水量0.朱00漢33書m3/m2/d，約齒僅為去上海毒規(guī)范解限值茶的1/逃10，相蔑當(dāng)于咽每臺想水泵厭每天著工作26分鐘悔的抽耐水量筒）31可見日琴常滲水膛量非常膠有限，哨對周圍辭水文環(huán)創(chuàng)境的影爸響可以活忽略，于即使極疾端情況憂發(fā)生其犯對環(huán)境良影響也鳥是滿足后上海規(guī)記范要求翅的。同兼時疏排堅(jiān)水系統(tǒng)慘設(shè)計(jì)的民抽水及摸儲水能脾力應(yīng)付重極端的雁滲水工箱況是綽貌綽有余吃的，不飽需要再滾采取額宗外的應(yīng)詢急措施崇。當(dāng)極睜端情形墊發(fā)生，減降水后禽進(jìn)行止悅水帷幕階的加固瞎修復(fù)即里可恢復(fù)格正常使倦用狀態(tài)礎(chǔ)。32考慮滲墊流影響舞的地表掘變形考慮滲焰流影響互的地表瀉沉降3334上述旱結(jié)果猾可知制，降豎水引誤起的圈最大低沉降屠位于脈坑邊愁約為醬8-令24承mm父，平名均1枕5m貪m，據(jù)隨著桂離開境坑邊擊距離騾的增撐大沉夾降迅表速減隔小，詢距坑晨邊約準(zhǔn)8米壁時，鐵平均負(fù)沉降版約1剝5.銀1m鑰m；立距坑聽邊約醫(yī)24蛋米時政，平擴(kuò)均沉嫂降約凍10船mm垃；距趁坑邊杰約3戰(zhàn)2米核時，兆平均蠶沉降小約8及.3薪5m狗m；屋4剖5米曲以外葛則沉佩降減紫至小朵于3事mm押，基鼠本可由忽略茫其影海響。徒而且梅目前還基坑纏處于戒施工扣降水觸階段罷，估脆計(jì)會吹持續(xù)李約半廟年，替可以申判斷漏期間渠因降票水引膝起的崗沉降散有較記大部鵲分已緣瑞經(jīng)完已成，割后續(xù)鐮沉降詠對周闖邊環(huán)漢境的壺影響隨應(yīng)該厲是輕燥微和嚴(yán)有限缺的。353.佩2.畏3封計(jì)算賓分析渴結(jié)論以上譽(yù)分析件表明秩，坑陣底滲孝水量予有限錢而可敵控，來降水喊對地購表沉削降的批影響放輕微效而有捕限，獨(dú)因此逝本工釣程地雅下室和進(jìn)行脅排水技減壓涌設(shè)計(jì)村是可眠行的摔。363.3、技張術(shù)經(jīng)熊濟(jì)效糠益分們析排水惜減壓秒方案加取消棕了抗叉拔樁知、底陷板柔忍性防師水層察，底腦板厚眉度由切原6創(chuàng)00全-9煮00鋸mm臟變薄椅至2怎00例-3塔00插mm犧，但踩增加裙了碎晝石疏淋水層肆、疏王水盲叨溝和搞少量銀鋼筋杰混凝派土地旨梁，彼并增百加了那日常略抽水紐奉的電長量消覽耗。技術(shù)效候益由于檔取消愧了抗墳拔樁住及底接板柔伍性防武水層贏等施駁工難屋度相阿對較丙大、喇工藝褲相對灘復(fù)雜適的工拐程項(xiàng)歡目，醬相比探增加偉的碎昆石疏刷水層加和少碰量的拾地梁俘，施僵工工密期應(yīng)蜜會有柏明顯遇的縮偽短。373.愿3.2經(jīng)濟(jì)效貍益表3.3.1減少的風(fēng)工程量晚和造價報(bào)估算38表3.3.2增加的壁工程量萬和造價增估算（1公）麗兔濤花銳園六曬期商尾住樓1）工因程概況項(xiàng)目位馬于廣東濤省茂名兔市電白潑縣水東洋鎮(zhèn)，總量建筑面繁積約3防7.4嘆萬平方致米，由撥1棟（補(bǔ)1#樓境）6層昏住宅、頓2棟2爪9層（退13#蔽14#侮樓）及針11棟默31層稿住宅組敞成。設(shè)響3層地阻下室，腫地下室襖底板面可標(biāo)高為羅-9.量00米皆，地下段室占地包面積約張為2.階7萬平?jīng)Q方米。欄建筑總鋤平面、飯地下三資層平面業(yè)圖及地夸下室局絨部剖面圍圖詳見選下圖。39四、梅已實(shí)糧施工訓(xùn)程案鑰例40建筑設(shè)總平央面圖41地下三結(jié)層建筑膏平面圖42地下蠟室局窯部剖志面示榆意圖43地下室忠排水減配壓疏排終水系統(tǒng)疑布置圖44碎石疏嗓水層鋪辣設(shè)2）現(xiàn)場葡施工及床完成照滴片45混凝土期墊層46土工健布分肢隔47集水齊井48完成竿后的計(jì)地下正三層涉（完箏工半磚年，逃地面礦保持昆干爽房誠）493）完工賴后的抽晶水情況地下室講疏排水鄰系統(tǒng)完胳工至今練約有半鈔年?，F(xiàn)勵地下三餐層尚有2棟塔鴉樓的罪位置腫未完熱成封恥頂，洪即尚旗未完赤全隔莊絕大藝氣降顧雨從復(fù)基坑滋上方威直接丟補(bǔ)水績的因蹈素，務(wù)另還枝包括幕部分鏈?zhǔn)┕し鲇盟撸倞实某橛匏闃I(yè)況現(xiàn)割場統(tǒng)脈計(jì)結(jié)傭果為:現(xiàn)每天寨啟動6臺30m3/小時朗水泵圓抽水源，每茶臺水醬泵每忽天約景工作68分鐘，廉即每天明的抽水沫總量約京為20情5立方。肥現(xiàn)場反篩映，即測使下雨揀天水量拼也未見懂明顯增穴大。該項(xiàng)目諒滲流分慘析的日寬滲水量說為178接m3/日，應(yīng)若扣傷除施遲工用廉水，辯現(xiàn)場毛實(shí)際訓(xùn)抽水進(jìn)量與袋分析回結(jié)果敬接近窮或低蘆于計(jì)姓算分蘆析的拒結(jié)果粒?？山鹨妼?shí)岡際抽圍水情殿況與聚分析漸結(jié)果古基本步吻合赴。50（2）曹洪污教授團(tuán)嫌隊(duì)所設(shè)薄計(jì)排水貸減壓項(xiàng)嫁目簡介曹洪駕教授尊簡介征：華南理葉工大學(xué)禁土木與胳交通學(xué)脂院巖土施工程研株究所所拋長博士腦教授蚊博士生稀導(dǎo)師中國力祝學(xué)學(xué)會慣巖土力夠?qū)W專業(yè)傅委員會矩委員中國巖伸石力學(xué)眨與工程勸學(xué)會理建事廣東省成巖土力斷學(xué)與工面程學(xué)會鉤副理事浪長兼秘裳書長曹教伶授多果年來脹一直震專注削于滲以流方獵面的恰研究千，其攪團(tuán)隊(duì)尿成功酬設(shè)計(jì)估并實(shí)震施了豆多個歡排水稱減壓廈項(xiàng)目澤，部蘋分列錯舉如定下：1）20榜12年，廣誤州南方胡電網(wǎng)生陣產(chǎn)科研腳綜合基膀地(南區(qū))項(xiàng)目齊地頑下室朱抗浮蚊滲流杠分析閣及抗成浮方盡案設(shè)藍(lán)計(jì)2）201般2年，吉肇慶套四會碧市高否新開雞發(fā)區(qū)讀大旺偷項(xiàng)目駱抗浮露滲流粘分析3）20梳11年，廣約州大一助山莊“臥白云種咬雞地塊律”項(xiàng)目護(hù)自編G-段3會所地島下室減移壓抗浮腳方案及讓效果論隆證分析4）200鉆9年，怖廣州烤峻和庸商住樣小區(qū)姜工程晚地下項(xiàng)水滲鏈流及素地下正室抗功浮分夏析515）20持07年，泡廣州節(jié)保利分世界