基于盲溝排水的泄水減壓法在某項目中的應用分析

鄭志全，朱 亮，陳抒睫

1.南通華榮建設集團有限公司南京建筑設計分公司，江蘇 南京 210000

2.南京金宸建筑設計有限公司，江蘇 南京 210000

1 基于盲溝排水的泄水減壓法技術可行性分析

1.1 項目概況

某項目位于安徽省某市，由2幢高層商住樓及1座整體式地下車庫組成。其中，1號、2號商住樓主樓均為32層，為框剪結構，裙樓為多層框架結構；項目設計室外地坪標高為46.75～51.30m。地下車庫整體2層，其中1號樓地下局部增設1層商業夾層。地下車庫底層整體總面積約為8400m2。

該項目基地高程與周邊現狀相比差異較大。規劃紅線內地塊東南側沿線道路規劃高程為51.75m，地塊北側沿線道路規劃高程為51.75～46.75m。紅線外場地現狀高程：東南側沿線道面高程約為51.65～50.00m，地塊北側沿線道路高程約為51.65～46.00m，相鄰地塊現狀高程約為45.00～40.00m。項目建成前后整個場地及周邊均維持南高北低，東西兩側高、中間低的自然地勢環境。

勘察期間，場地標高為52.50～43.00m，鉆孔揭露深度內部分鉆孔見有地下水，地下水水位埋深為0.80～1.60m，水位標高為51.29～41.73m，為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，其中第四系孔隙潛水主要賦存于1層填土和3層粉質黏土混碎石中，富水性較弱，主要接受大氣降水及生活污水的補給。基巖裂隙水主要賦存于4層強風化炭質、鈣質頁巖和5層中風化炭質頁巖中，富水性弱，主要接受區域地下水的側向補給。

1.2 工程原理

（1）地下盲溝排水泄水減壓法。當地下水位高于建筑物底部時，由于水壓力作用，會對建筑物底部產生地下水浮力。地下室浮力與地下水位（抗浮水位）相關，有效降低地下室抗浮水位是地下室抗浮設計最有效的方法。盲溝排水是利用主動排除地下室的靜水壓力的方法，降低地下室抗浮水位，從而釋放部分（或全部）地下室水浮力。

地下室抗浮設計主要需進行建筑整體抗浮穩定性驗算、地下水壓力作用下局部構件承載力和正常使用極限狀態驗算。傳統工程大多采用回填材料或結構自重，以平衡地下水浮力，或設置抗拔錨桿、抗拔樁阻止結構上浮，也有部分工程將上述兩者相結合。該方案的排水盲溝泄水減壓法是在地下結構周邊設置永久使用的疏排水措施，將地下水位控制在預定的標高范圍內，從而減小或消除地下水對建筑的浮力影響。

（2）相關設計依據。《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）表6.5.1抗浮治理措施及其適用性中指出，排水限壓法通過設置排水井和抽水井、盲溝、排泄溝、水壓釋放層等降低水位。該方法的適用條件為具有自排水條件或允許設置永久性降排水設施且配置自動控制降排系統的工程，可與隔水控壓法聯合使用，需要長期運行控制和維護管理。

1.3 盲溝技術在該項目中的適用性

該項目地下室抗浮所需考慮的地下水來源主要為潛水而非承壓水，為盲溝排水提供了有利條件。首先，通過底面排水措施，將地表的大氣降水和生活污水排走，避免其補給至巖土中。其次，通過回填的黏性土避免地下水位上升，確保盲溝排水具有較高的效率。再次，通過施工階段設置的止水帷幕，限制周邊土地中的地下水向建筑周邊匯集。最后，通過中砂、卵石等透水反濾層，將剩余的地下水排走，實現降低地下水位，進而滿足地下室抗浮的要求。

2 基于盲溝排水的泄水減壓法方案

2.1 滿足承載力條件

（1）盲溝平面布置圖。該工程設計盲溝管中心最低點標高為43.0m，盲溝管坡度0.5%，沿地下室周圍布置。

（2）單獨地下室部位抗浮驗算。該工程基礎底標高為38.8m，基礎下存在2層硬塑狀粉質黏土、3層粉質黏土混碎石及4層強風化炭質、鈣質頁巖。西側盲溝標高43.0m，設置排水盲溝解決抗浮問題。通過對比結構自重與設置盲溝后的最大水浮力，驗算地下室抗浮能力。以下為最不利點處抗浮驗算。

第一點處抗浮計算（2層地下室部分，排水盲溝最低點標高43.0m）。經計算，考慮頂板及附土自重、柱自重、負一層梁板自重、地板自重后的合計自重為46.8kN/m2，通過盲溝排水后的水浮力為42kN/m2，可滿足承載力要求。

第二點處抗浮計算（有夾層地下室部分，排水盲溝最高點標高44.0m）。經計算，考慮頂板及附土自重、柱自重、負一負二層梁板自重、地板自重后的合計自重為65.41kN/m2，通過盲溝排水后的水浮力為52kN/m2，可滿足承載力要求。

第三點處抗浮計算（純商業部分，排水盲溝最高點標高43.5m）。經計算，考慮上部板自重、地下室梁板自重、底板自重后的合計自重為54.5kN/m2，通過盲溝排水后的水浮力為47kN/m2，可滿足承載力要求。

（3）匯水量計算。取最高水頭51.9-1.0-43.9=7.0m計算，2層土滲透系數為5×10-5cm/s（0.0432m/d），3層土滲透系數為3×10-4cm/s（0.26m/d），根據《堤防工程設計規范》（GB 50286—2013）附錄E計算滲流量。

匯水總長為246m，則最大排水量為Q=0.340×246=83.64m3/d=9.65×10-4m3/s。盲溝泄水能力可根據以下公式計算：

式中：Q為流量，m3/s；v為流速，m/s；A為過水面積，m2；n為粗糙系數；R為水力半徑，m；I為渠道底坡度。

由此可得，R=39mm。

2.2 滿足正常使用條件

（1）盲溝相關構造簡述。盲溝管外由土工布包裹，土工布反濾、隔離，限制沙土顆粒的進入和流失。同時，其外為卵石反濾層，空隙率較大，使盲溝內地下水滲流阻力小，滲流暢通，速度快。其外為中砂反濾層，主要作用是濾水層，可以過濾地下水中的泥沙，阻止泥沙進入盲溝，保證盲溝內地下水滲流通道通暢。在整體結構下部設有碎石夯實層，是盲溝的基層，在盲溝底部形成一個相對堅實的地基持力層，防止盲溝不均勻沉降。

（2）盲溝耐久性措施。①合理設置濾水層和其他保護措施，確保施工階段與相鄰的地下室混凝土墻板澆灌時漿液滲入盲溝中。②除盲溝外，地下室底板下層還應設置濾水層、導水層，以及相應的集水井、集水坑、釋放口等積水系統，實現完整的排水限壓法設計。③延排水盲溝管間隔一定距離設置檢查井，并設置水壓檢測與預警系統，進行地下排水系統的全建筑壽命周期檢測。④地面設置相應的排水系統，疏排地表水，防止和減少地表水下滲等措施。設置的地面排水設施應該與盲溝排水系統聯合作用。

3 基于盲溝排水的泄水減壓法推廣應用

3.1 適用條件及適用范圍

（1）通過系列驗算，該項目在地下室周邊43.0m標高處設置地下盲溝排水后，地下室完全可以通過自重平穩地下水浮力，以確保結構穩定。

（2）由于該項目的自然地貌條件，與盲溝出水口連接的市政排水管及西邊地形高程不到40m，可以確保盲溝自然排水，同時反映了該方法的特殊性與局限性。

（3）該工程地下室及裙樓均貼近主樓外周布置，地下室最外側出主樓邊也僅1～2跨，主樓重量大，且裙樓周邊基礎外挑，外挑板有部分土壓重，均可作為地下室抗浮壓重的安全儲備。

（4）在借助盲溝實現排水抗浮的同時，建筑室外地表應當做好排水措施，將地表水及時排走，避免不必要的雨水下滲。

（5）沿排水盲溝每隔一定距離及建筑拐角處，應當設置檢查井。檢查井可作為地下水位觀測及管道檢修使用，使用期間應當定時監測，需注意在豐水期增加監測次數，確保地下水的順利排出和室內結構構件的正常狀態。

（6）以盲溝排水為基礎的泄水減壓法在實際使用過程中仍有諸多限制，且其可靠性與耐久性仍有待試驗研究，因此應當采用多種抗浮措施，并將盲溝及其附屬設施列為需要隨著建筑全生命周期進行監測的工程設施。

3.2 技術優缺點

經各方綜合分析，該項目通過使用基于盲溝排水的泄水減壓法，結合地下室自重，有效地解決了地下室抗浮的問題，具有一定的合理性和可行性。

該方法采用盲溝排水降低抗浮水位，因此需將水壓檢測與預警系統納入后期建筑全壽命周期的檢測范圍，在一定程度上會增加維護成本。但是，隨著BIM技術的應用和項目全周期管理技術的逐步推廣，水壓檢測與預警系統等措施將在更多項目中得以運用。

4 結束語

在項目抗浮的設計與實現過程中，采用基于盲溝排水的泄水減壓法避免了大量抗拔錨桿或抗拔樁的使用，在借助項目自身地理優勢的情況下，可以有效降低工程造價，縮短工程周期，具有良好的經濟效益，可以在類似工程中推廣和應用。