主動泄水減壓抗浮技術在普通民用住宅建筑地下室運用技術研究

劉詩舟

摘 要：分析傳統被動式抗浮設計的原理與施工優缺點，結合武漢地區湖北廣電項目的地質條件，根據地下室外墻及底板的泄水減壓裝置，檢驗主動泄水減壓的實際運用效果，將成功案例作為抗浮設計的實際依據與技術支持，為地下室抗浮設計提供一條新思路，做出新嘗試。

關鍵詞：主動；泄水；減壓；抗浮；地下室

中圖分類號：TU7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）02-0058-03

0引言

地下空間資源的開發，提高了城市的可使用空間，解決了活動空間不足等諸多問題。地下空間擴大的同時也凸顯了地下結構的各類問題，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，導致地下建筑整體上浮等問題尤為明顯。提高抗浮設防水位設計，增加了工程建設成本，增大了施工難度，延長了地下室施工階段的工期。因此，開展地下室結構抗浮問題的研究具有重要的意義[1，2]。

1傳統抗浮設計特點

傳統抗浮技術主要有加重法、降截排水法、抗浮錨桿、抗拔樁以及多項聯合使用的方法等。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、底板外挑長度、頂板厚度等，即增加結構整體的質量。但是此方法有一定的局限性，僅能用于水浮力與自身質量相差不大的情況下，且增加了不必要的建設成本。

抗浮錨桿以及抗拔樁的技術方法最為常見，幾乎所有工程都能適用，但采用此項措施提高了基礎施工的建設成本。抗浮錨桿或抗拔樁與基礎銜接部位，需要單獨考慮防水處理，底板滲水問題成為此項技術難以掌控的質量缺陷，影響后期地下室的使用。在基礎施工階段，需要單獨在施工關鍵線路中編排抗浮錨桿或抗浮樁的施工計劃。考慮到檢測時間，施工期間需要進場機械設備，對基底土層的擾動大，延長了基礎的施工工期。考慮到基礎施工的諸多不確定性，無疑增加了更多的安全和成本風險[3-5]。

2主動泄水減壓抗浮技術原理及特點

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

根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）[6]中基礎抗浮穩定性應符合式（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為抗浮穩定安全系數，一般情況下可取1.05。

2.1 工藝流程

基礎墊層施工→測量放線→底板套筒埋設→基礎防水→筏板基礎及外墻第一道混凝土澆筑→外墻套筒埋設→排水導管預埋→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。

2.2 技術的主要優點

一是造價低。通過泄水減壓的方式降低了作用在底板下的水浮力，在設計中可取消或減少抗浮錨桿、抗拔樁。

二是施工加工周期短。隨基礎墊層施工階段同步埋設，安裝簡單，方便快捷，不影響整體施工進度。相對錨桿或樁的施工工藝，取消了大型機械化施工對場地的要求，并減少了單獨施工抗浮措施所需要的時間，用于抗浮補救時能夠很快將地下室底板下地下水排出。

針對普通民用住宅地下室層數一般不超過2層，深度不超過15 m。為解決大型商業綜合體地下室停車及空間問題，地下室通常為3～5層甚至更多，地下室深度往往達到20 m及以上，所面臨的地下水問題更復雜，抗浮設計要更高。

2.3 實施的關鍵問題

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，對過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，需根據抗浮水位的抽排水量進行設計計算，并確定孔徑、位置以及相關要求。

對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。對于地下室周圍土體為淤泥質土，或地下水賦存為承壓水地質條件不適用。

回填土的夯實程度直接關系回填土中水的入滲流量及地下水位的高低。回填土越密實，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，密實程度越小，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程中盡可能夯實上層回填土[7]。

3工程實際應用情況

3.1 工程概況

湖北廣電住宅項目由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m2，外墻周長約1 200 m。地基與基礎形式為天然地基、樁基及樁復合地基+筏板，以天然地基為主。地下室為框架結構，最大柱網為7.8 m×6.6 m。

土層結構自上而下為雜填土、素填土、淤泥質粉質黏土、粉質黏土、黏土、粉質黏土、泥巖，持力層主要為黏土或粉質黏土以及泥巖等，地下水類型主要為上層滯水，其補給來源為大氣降水及地表水滲透，水位埋深在0.9～5.3 m左右，地下室底板位于設計地面標高-6.5～11.9 m，對于地下室結構物，地下水對其具有上浮作用，需考慮抗浮措施。本項目采用的是主動泄水減壓的抗浮措施。

3.2 泄水抗浮裝置設置

外墻預埋泄水減壓過濾筒，總數量約454個，泄水裝置間距約2.5～3 m。埋設高度為地下二層外墻止水鋼板上沿。固定φ89鍍鋅套管，套管設置止水環，地下室內側一端的管頭留設絲扣，套管長度同地下室外墻厚度。待地下室外墻混凝土澆筑完畢后，采用人工洛陽鏟掏土，掏土時盡量避免擾動周邊土體。在孔后回填配套碎石濾水包，濾水包直徑300 mm，厚100 mm。在預留的鍍鋅套管內安裝濾水裝置，長度同地下室外墻厚度。濾水裝置采用不銹鋼制作，內設三級分層過濾料。濾水裝置安裝完畢后，鍍鋅套管靠地下室內側一端的管頭，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，不損傷墻壁。側墻泄水裝置如圖2所示。

底板泄水裝置采用預埋方式，直接設置在后期排水溝內。在底板鋼筋綁扎時同時埋設并固定φ89無縫鋼套管，套管設置止水環，套管長度根據底板實際厚度施工。底板泄水裝置如圖3所示。關口封堵，防止底板混凝土澆筑時堵死套管。泄水裝置使用期間每兩年檢查一次并進行維護，大量降雨后也進行檢查。

3.3 操作要點

3.3.1底板套管埋設

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。底板套管預埋完成后，即可進行防水層鋪設。底板套管埋設如圖4所示。

3.3.2外墻套管埋設

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排水導管預埋

地下室建筑面層和排水溝施工時，根據側墻泄水裝置的位置進行外接排水導管的預埋工作，將導管預埋進入底板建筑面層里，排水口預留在排水溝的側壁。

3.3.5濾芯安裝

利用地下室排水系統將肥槽積水排放完畢后，進行濾水包和濾芯安裝。通過預埋的套管掏出部分土體并填入碎石進行夯擴，然后在套管內安裝成品不銹鋼濾芯筒，最后完成孔蓋安裝及側墻導管恢復。

3.3.6其他

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

地下室底板以下施工時，超挖部分及地下室一層與二層分界處超挖部分均應采用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，地下室周邊應做好地面硬化處理及完善地面排水系統，進行有組織的排水，避免長期積水導致上層滯水大量滲入地下。

3.4 實施效果

本項目自基礎施工期間已投入此項技術的應用，墊層施工完成后與基礎結構同步施工，極大地節省了地基與基礎的施工工期，降低了地下施工階段的不可控風險。

實踐證明，泄水減壓抗浮技術應用效果較好。自基礎施工以來至地下室結構封閉，再到結構封頂，歷時一年半的時間，經歷了武漢地區秋季暴雨以及3～6月份的連續降雨，經長期對比觀察，未發生向上位移和變形現象。對本項目臨近同類型抗浮設計項目進行調研，也處于正常狀態。本項目未采用抗浮錨桿和抗拔樁設計，極大地降低了項目建設成本，也縮短了基礎施工工期，帶來諸多便利。

4結束語

主動泄水減壓抗浮法是對地下室抗浮技術發展的一個重要補充，針對泄水減壓抗浮法的推廣還有許多工作要做，需要對影響其效果的因素及規律進行更深入的思考，研究不同地質條件、抗浮設防水位、不飽和土體等方向的理論分析與實際運用情況。

EPC項目中，其能夠減少在抗浮方面的工程投入費用，可將概算資金用于其他建設項目中，以提高相應標準，實現效益擴大化。在項目前期設計中，可結合實際項目情況，考慮此技術的運用。

參考文獻

[1] 鄭偉國.地下結構抗浮設計的思路和建議[J].建筑結構，2013， 45（5）：88-91.

[2] 蒙瑜，趙軒.地下室抗浮設計中的問題研究[J].建筑結構， 2021，51（S1）：2173-2176.

[3] 趙海平.地下室抗浮設計方法的應用研究[J].建筑技術開發， 2020，47（6）：13-14.

[4] 黃健，光軍.建筑結構的抗浮設計探討[J].建筑結構，2021，51 （10）：135-139.

[5] 劉文珽，尤天直，張濤.大型地下停車庫的抗浮設計[J].建筑結構，2011，41（S1）：1326-1330．

[6] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012．

[7] 干泉，楊博進，劉偉，等.地下室泄水減壓抗浮技術的探討與應用[J].建筑結構，2016（2）：86-90.