疏水設計方法在地下室抗浮設計中的應用

■蘇文章 ■廈門中建東北設計院有限公司，福建 廈門 361012

1 工程概況

某項目建設工程場地位于福建省莆田市，為坡地建筑，總體呈現西北角高東南角低的地勢。場地設計整平高程為17.00～27.10m，場地最高點在地下室西北角，最低點在地下室東南角，場地南側有地勢更低的市政管網和溪河，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m2，地下室南北向總稱約215m，東西向總長約為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

根據該項目的地勘報告，場地內的土層分布主要為雜填土、粉質黏土、殘積土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中(微)風化花崗巖。地下室底板底的土層主要為粉質粘土和殘積土，該土層含少量孔隙潛水，為相對隔水層，透水性弱。經過專家論證，地勘報告關于地下室抗浮水位的描述為:“A 區地下室抗浮設計標高22.50m，B 區地下室抗浮設計標高17.50m，C 區地下室抗浮設計標高16.50m。為保證地下室周邊地下水徑流通暢，建議在結構設計時可沿地下室外墻布設疏水盲溝，有組織的使地下水向標高較低處排泄，保證抗浮水位不高于上述要求”。因此該項目決定采用疏水設計方法解決地下室的抗浮問題。

2 地下室抗浮以“抗”為主的傳統思路

地下室抗浮以“抗”為主的傳統思路為:根據地勘報告描述的抗浮水位，利用地下室自身的重量和地下室頂板上的覆土重量，以及上部結構的壓重來抵抗水頭壓力。當壓重不足水頭壓力時，要采取有效的抗浮措施(如抗浮錨桿、抗拔樁等)，會相應增加工程造價和延長建設周期。

該項目大部分為二層地下室，地下室埋深約為7.6m，如按地勘報告傳統的提法:“室外下0.5m 作為抗浮水位”，考慮到設計整平標高是個變數，將無法較準確確定用于地下室抗浮設計的水位取值，也會因為水頭壓力太大導致嚴重增加工程的抗浮造價。

3 地下室抗浮以“疏”為主的疏水設計新思路

考慮到該項目場地地勢整體由西北角向東南角傾斜，且地下室方案也是設計成順著地勢降標高的三個臺地，該場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和溪河，可以將地下水向標高較低處排泄，綜合以上幾個特點，決定采用沿地下室外墻布設排水盲溝，以滿足地勘報告提供的抗浮水位要求。

3.1 疏水設計思路

疏水設計的主要思路為在地下室外墻周圈設置疏水盲溝，利用重力排水將地下水引至南側更低地勢的市政管網和溪河。具體為在地下室外墻外側，標高不高于地勘報告提出的抗浮水位黃海高程處分兩路設置疏水盲溝，分水點位于場地西北角最高點。設置以上疏水通道后，將地下水降至地勘報告提出的抗浮水位高程以下，從而減少地下室的抗浮造價。

3.2 疏水計算

該項目地下室層高均為3.6m，頂板上考慮1.2～1.4m 的覆土厚度，根據地勘報告關于地下室抗浮水位的描述為:“A 區地下室抗浮設計標高22.50m，B 區地下室抗浮設計標高17.50m，C 區地下室抗浮設計標高16.50m”，因此該項目按各區室外地面標高到各區相應的抗浮水位標高之差的最大值作為抗浮水頭進行總涌水量的計算。基坑降水總涌水量按《建筑基坑支護技術規程》附錄E 公式:

考慮到利用重力排水，疏水盲溝坡度設為1%～1.5%，根據上述公式計算出的基坑降水總涌水量Q 值，根據公式Q=A·V，取非滿流狀態計算，并考慮排水管的最大設計充滿度因素，最終得出疏水盲溝內排水管的管徑大小。

3.3 疏水措施及構造做法

經計算，并考慮一定的安全系數，疏水盲溝中的排水管管徑大小為4Φ200，該項目采用專用軟式透水管作為排水管。具體構造作法為: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置檢查井及觀測井，以便后期檢查維護。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 疏水抗浮設計的優點

本工程地下室抗浮設計采用疏水設計方法，將地下室水位降至較低的水位高程，并設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的市政管網和溪河中。該方法后期維護的投入很少，是一種可行的綠色技術方法。采用了疏水設計方法，以地勘報告提供的抗浮水位為依據，經計算，該項目地下室的重力壓重大于水浮力，無需采取如抗拔樁的抗浮措施，純地下室區域底板均采用天然獨立基礎+防水板的結構形式，施工工藝簡單，極大縮短了施工工期，也免除了抗浮措施的工程造價;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。該項目地下室抗浮采用疏水設計方法具有極大的經濟效益優勢和建設工期優勢。

4 結束語

結合某擬建工程實例，針對該工程坡地建筑現有場地情況，采用疏水設計方法降低抗浮水位，該方法綜合應用了土木工程專業、巖土工程專業、給排水專業的知識范疇，該技術極大節省地下室抗浮方面的工程造價并縮短了施工工期，具有良好的經濟效益。該方法可為類似工程提供有效的借鑒經驗。

［1］本書編委會工程地質手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2007.

［2］JGJ120-2012 建筑基坑支護技術規程［S］.北京:中國建筑工業出版社，2012.

［3］GB50014-2006 室外排水設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，2011.