地下室释放水浮力法排水减压设计丨

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广州瀚华建筑设计有限公司

2014.10地下室释放水浮力法排水减压设计现行相关规范规定，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沟排水的方法，将渗流出基坑底的地下水通过疏水层、盲沟及集水井收集排走，从而消除地下室底部的水压，取消抗浮构件及降低底板的受力，称为“排水减压”设计。

2一、排水减压设计原理3基坑开挖后一般需要采取止水或降水措施以维持坑内干爽的施工环境。当基坑底部附近下部和外围的土体具有较小的渗透系数或止水帷幕可以有效地隔断中强透水层时，地下水的渗流将会十分缓慢，日常的补水量较少，表现在施工现场为降水负荷很低，基本不需抽水或短时间抽水则可较长时间维持地下水不溢出基坑底部。在上述条件下，通过排水减压设计以代替常规的地下室底板和抗浮桩锚设计将成为可能。排水减压的方法为：在地下室底部设置永久的疏排降水系统，利用全范围面状分布的疏水层收集渗水，汇至线网状分布的排水盲沟，再将盲沟内的水集中至点状均匀分布的若干集水井内，集水井内设抽水泵，当井内水位上涨至一定高度时，水泵则启动将其及时抽走。4图2-1排水减压疏排水布置图国家和行业标准(1)《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第条规定“高层建筑地下室设计，应综合考虑上部荷载、岩土侧压力及地下水的不利作用影响。地下室应满足整体抗浮要求，可采取排水、加配重或设置抗拔锚桩（杆）等措施。”5二、设计依据（2）《全国民用建筑工程设计技术措施—结构（地基与基础）》该《措施》为建设部组织中国建筑标准设计研究院等单位编制，其中第条说明了该《措施》与现行规范的关系“本措施是在总结工程经验基础上对国家或行业现行的有关法规、标准、规范及规程的细化、延伸和补充，提供了计算方法、参数、措施及技术要求供设计人员使用。”故其对《高规》第条中“可采取排水、加配重”的抗浮措施在7.4节“其他抗浮措施”进行了详细的补充和延伸细化。列举如下：6在第7章“基础抗浮设计”的第7.4节“其他抗浮措施”中，第条“释放水浮力法”规定“释放水浮力法是在基底下方设置静水压力释放层，使基底下的压力水通过释放层中的透水系统（过滤层，导水层）汇集到集水系统（滤水管网络），并导流至出水系统后进入专用水箱或集水井中排走，从而释放部分水压力。”具体规定如下：1适用范围1）基底位于不（弱）透水（渗透系数k≤10-5cm/s）且土质较坚硬的土层，图（a）；2）基底位于透水层，但距基底不太深处有一层不（弱）透水土层的情况，一般采用永久止水帷幕从室外地面一直向下延伸到相对隔水层中，使外围的地下水很难渗入到地下室底板周围，图（b）。78

2释放水浮力法基本措施如下：1）在地下室底板以下设置透水系统，其功能在于过滤土壤颗粒使压力水顺利导进集水系统。透水系统可由水平铺设的土工布过滤层、聚乙烯网格导水层组成，也可采用一层满铺的高质量砂砾石层；2）必要时，可在透水层上方设置聚乙烯保护膜，防止浇灌底板混凝土时，流入透水系统；3）在透水系统中的过滤层与导水层之间设置集水系统，其功能为收集渗入静水压力释放层中的水并导至出水系统。集水系统可由开孔后包扎土工布的多孔聚乙烯管组成的水平集水网络组成；4）出水系统为气密式垂直导水构造，功能为将集水系统中的水排出，减少基底水压。经出水系统排出的水可引流至专门的水箱或集水井中用水泵抽出；5）设置基底水压监测系统，实时了解基底水压，当压力达到预警值时报警。

93浮力释放层的设计及构造示意如下所示：104释放水浮力应保证相关排水设备的稳定性和控制长期运营成本，应在技术可行、安全可靠、资源节约的前提下选用。11（3）《地下工程防水技术规范》GB50108-2008第6章整章为“地下工程排水”，其中第条规定“有自流排水条件的地下工程，应采用自流排水法。无自流排水条件且防水要求较高的地下工程，可采用渗排水、盲沟排水、盲管排水、塑料排水板排水或机械抽水等排水方法。但应防止由于排水造成水土流失危及地面建筑物及农田水利设施。通向江、河、湖、海的排水口高程，低于洪(潮)水位时，应采取防倒灌措施。”，从各款规范条文可知，目前隧道工程采用排水设计较为普遍，民用建筑地下工程应可参考其原理依照《全国技术措施》的相关规定进行排水设计。12地方标准广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003第条规定“地下水控制可采用水位控制和对地下水不良地质作用的防治”，第条规定“地下水水位控制可采用排水、降水、止水、回灌等方法。并可根据工程特点，按地下水水位控制的目的要求进行选择。”，并规定降水时应采取措施，“避免对周边环境造成不良影响”。1314上海市建筑产品推荐性应用标准《CMC静水压力释放层技术规程》DBJ/CT077-2010第条对CMC静水压力释放层技术的定义：一种用于基础底部消除过大地下水浮力造成结构危害的处理方法。该技术是在基底下方设置静水压力释放层，使基底下的压力水通过静水压力释放层中的透水系统，汇集到集水系统，经由集水系统自然溢流进入出水系统，通过出水系统将渗流水导至专用水箱或集水井中排出，使静水压力及时得到控制的工艺方法。15第4.1条规定CMC静水压力释放层技术适用条件：1、基础位于全部为粘土或粉土的沉积土层时，设计选用必须符合以下规定：（1）围护结构为止水帷幕设计时，止水帷幕设计应符合《基坑工程技术规程》（DG/TJ08-61）及相关规定，基础下方必须有厚度大于2.0m且渗透系数k小于等于10-5cm/s的土层。（2）围护结构非止水帷幕设计时，地表至基础下方2m必须全部为渗透系数k小于等于10-5cm/s的土层。（3）渗流水量Q必须小于等于0.03m3/m2/d（认为对周边水文环境影响可以忽略）。（4）非止水帷幕严禁采用拔除式围护结构。2、基础位于砂土与粘土或粉土互层的沉积土层时，设计选用必须符合以下规定：（1）基础的四周围护结构必须设置止水帷幕。（2）基础底部至围护结构底部必须有厚度大于2.0m，渗透系数k小于等于10-5cm/s的土层。（3）渗流水量Q必须小于等于0.03m3/m2/d。16CMC静水压力释放层技术系统设计包括以下部件：1 透水系统。2 集水系统。3 出水系统。4 静水压力释放层专用水箱。5 固定渗流压Pw监测系统。图4.2.1-2板式基础静水压力释放层图1──固定渗流压Pw监测系统；2──静水压力释放层专用水箱；3──基础底板；4──素混凝土垫层；5──透水系统；6──集水系统；7──出水系统；8──开挖面在编的相关标准广东省标准《地下室抗浮设计规范》，其中第八章《排水减压》由华南理工大学土木与交通学院的曹洪教授、潘泓教授负责主笔编写，该章节对地下室排水减压的具体设计方法、构造措施和监测要求等均会有详细的规定。173.1膨工不程概胖述湛江新硬坐标商茅住小区腾项目工碎程位于兰湛江市柔赤坎区鸟海田路系东侧湛编江尧丰压包装印鸡刷有限特公司旧忙址，，蚁主要包猫括21穿栋32顽层的高称层建筑禾，设3男-4层架地下室亡，地下轮室总投距影面积光约9万艺平米。史地下室漏呈不规戏则多边轧形，南似面半区小为负三偿层，底朗板面标慰高为-甚2.4芦m（室订外地坪福标高为和2.5蜂～7.惕0m）烫,北面吨半区为剪负四层庭，底板兽面标高批为-6飞.9m端（室外朴地坪标掌高为1糟0.0洞～12川.0m期）。场鞠地位置灯卫星示盒意图、帅建筑总昨平面图伏、地下灭室平面欺图如下熟所示：18三、旺基于忽MI暮DA虏S的贯分析形方法19图1-揉1场地依位置蛮卫星施图示百意本案20图1-2建筑肤总平当面21图1-妇3地下蒜三层水建筑品平面河图22图1-构4地下隔四层瓜建筑蜻平面宣图233.挽2有限元忆计算分棵析为论便证渗鲜流减浆压设茅计是丈否成程立，复须分盯析其戴得以许成立装的两生个前没提是掀否可巾行，夺一是绝日常修坑内势总渗职流量腐是否慈有限琴和可上控，原二是吼日常这降水秤对地沿表沉策降影犁响程折度是使否有倒限和院轻微阅。本项目室采用M副ida揪s/G拾TS有肠限元软牲件进行毙渗流分歌析，以题及考虑思应力-再渗流耦禾合的降何水影响闻沉降分购析。M欣ida源s/G动TS为体韩国开中发的岩油土与隧钳道结构孩有限元伶分析软病件，它镇代表了相当前岩杯土工程默软件发提展的最爆新技术香，在岩煌土工程耽界得到翼了广泛灯的应用劝。243.愿2.韵1叹计算摊模型锄、边燥界条券件及特施工查阶段诵的模攻拟计算映模型本项洋目基灯坑深复度为岸米，桌计算禾建模帽时，龄作为收分析爽对象姥的土绒体其勾平面记范围坦取从绪基坑搏外轮秋廓外瓶扩约蒙5倍样基坑忠深度球取8粒0米寄，深役度取泉坑底圾下约勒3倍游基坑住深度示，从拒坑面乐最高状标高变12善.0部米算第起各兵处统庸一往朱下取滔60爷米。25计算模浇型效果壳图如下宫：轴测图26俯视图27水头边汗界按最恭不利惠情形况考虑条模型岛水头立边界耽：沿闯土体还上表圈面、牵外围摧侧面恢及底猾面的死所有多节点抹施加赠水位哲为室绣外地哨坪的他位置笔水头秀，相论当于带连续猎地下攀水稳絮定水继位保词持在花地面顿，以辉及土励体四炊周及波底部旗处于粉江河常以内脊（保鸣持恒含定不状变的偶水压营）的羽较不但利情节形。污而坑聋内由锄于日葡常要耐保持议水位钥在坑危底以天下，田因此释坑内佳的水桃位为林坑底绑标高宗。水步头边拣界如渠图所栗示。28水头边净界293.2思.2步分析结寄果渗流分薯析结果1链正常牵使用丧状态拉日常锹渗流抚量坑底流洽量率分周布30坑底流丽量统计正常使泊用丰水角期日渗业水量为297蓄m3（单盗位面柔积渗忙水量0.0每033困m3/m2/d，约尊仅为藏上海榨规范违限值樱的1/1狭0，相表当于坊每台悲水泵赶每天音工作26分钟的历抽水量毫）31可见日台常渗水息量非常你有限，森对周围货水文环染境的影妈响可以薄忽略，妻即使极贩端情况吨发生其匀对环境碍影响也框是满足零上海规歇范要求厦的。同检时疏排野水系统改设计的佩抽水及队储水能仰力应付胆极端的榆渗水工党况是绰斧绰有余敌的，不援需要再刊采取额祸外的应香急措施方。当极蔽端情形值发生，脖降水后润进行止魔水帷幕巷的加固察修复即眼可恢复茧正常使元用状态药。32考虑缎渗流瞒影响击的地等表变井形考虑坦渗流唱影响损的地赠表沉思降3334上述凝结果核可知尖，降船水引腿起的膝最大桶沉降愧位于著坑边啄约为计8-岁24贞mm伤，平饭均1泥5m概m，凯随着涨离开汤坑边帆距离公的增会大沉股降迅使速减德小，之距坑嘱边约末8米荡时，泛平均叠沉降捎约1洞5.愉1m添m；志距坑筋边约俱24梅米时猴，平格均沉连降约啊10苏mm斯；距谜坑边饥约3舱2米竭时，摸平均挪沉降垄约8辟.3朴5m裹m；询4密5米肾以外僚则沉横降减族至小期于3励mm录，基吊本可耻忽略铁其影者响。洒而且兴目前勿基坑淋处于黎施工呢降水耗阶段锅，估绞计会伍持续致约半运年，摘可以林判断朴期间眠因降愧水引耕起的请沉降法有较障大部拉分已背经完面成，萌后续渠沉降丘对周锋边环土境的并影响只应该阴是轻吗微和葡有限用的。353.2稀.3榨计算分谷析结论以上酿分析射表明思，坑翁底渗洪水量止有限纪而可旨控，李降水模对地肾表沉件降的储影响索轻微究而有放限，必因此趋本工剧程地眼下室颠进行乱排水导减压虚设计洗是可秀行的赶。363.3、技肉术经家济效着益分深析排水锹减压阅方案吵取消阴了抗撤拔桩时、底色板柔锻性防吨水层树，底含板厚叙度由挤原6冻00台-9国00总mm眨变薄禁至2嗽00王-3拖00显mm即，但活增加述了碎盏石疏束水层嘴、疏飞水盲瘦沟和社少量衡钢筋哨混凝花土地已梁，秒并增屋加了仍日常辅抽水盲的电尝量消险耗。技术柳效益由于庸取消葬了抗蜓拔桩月及底愤板柔自性防胸水层炒等施扣工难品度相灶对较师大、建工艺谎相对值复杂照的工慌程项组目，每相比拍增加瓜的碎魔石疏夸水层扔和少牙量的拴地梁节，施驴工工度期应钥会有睡明显次的缩独短。373.3.2经济效厚益表3.3.1减少环的工踢程量福和造男价估跳算38表3.3.2增加但的工蛮程量贫和造苹价估盟算（1）线丽涛花禾园六期盾商住楼1）羽工程诵概况项目移位于穿广东溪省茂筒名市谎电白验县水美东镇担，总莫建筑猪面积食约3俯7.反4万蚀平方锈米，昏由1吓栋（嘉1#钻楼）米6层愁住宅征、2炮栋2局9层截（1娇3#日14催#楼吧）及榴11甜栋3预1层夕住宅榨组成休。设搬3层庄地下即室，拼地下零室底蜂板面争标高赠为-愉9.射00姨米，誉地下哨室占伪地面侄积约求为2奋.7颜万平裕方米斩。建述筑总义平面晌、地滚下三妈层平阅面图高及地扔下室窄局部已剖面童图详缺见下共图。39四、陶已实待施工把程案距例40建筑总戴平面图41地下三办层建筑笔平面图42地下猴室局坑部剖屯面示昼意图43地下浪室排义水减辆压疏孩排水券系统贺布置撒图44碎石芒疏水东层铺倍设2）现优场施瞧工及膊完成钢照片45混凝土主垫层46土工鉴布分美隔47集水井48完成后饭的地下歪三层（兔完工半夜年，地酿面保持骡干爽）493）完仅工后迟的抽握水情串况地下僵室疏沾排水蔽系统趟完工窄至今榨约有醒半年祸。现泽地下罚三层另尚有2栋塔楼闭的位置奸未完成各封顶，香即尚未店完全隔毯绝大气舍降雨从爸基坑上蜓方直接香补水的舍因素，械另还包裤括部分就施工用呢水，总厉的抽水纺情况现括场统计昂结果为:现每天冷启动6台30m3/小时水栽泵抽水乎，每台清水泵每膊天约工感作68分钟炭，即帽每天宽的抽疮水总央量约攀为20统5立方俊。现纯场反独映，下即使狼下雨竞天水涉量也徒未见颗明显若增大隆。该项巷目渗停流分园析的子日渗斯水量哪为178笼m3/日，若驳扣除施仅工用水字，现场违实际抽左水量与胁分析结庆果接近即或低于剑计算分搂析的结略果。可战见实际脊抽水情议况与分膏析结果览基本吻网合。50（2）曹绵洪教艇授团佛队所铜设计旁排水数减压浅项目束简介曹洪庙教授乖简介包：华南跳理工任大学内土木凝与交育通学僚院岩戒土工薄程研夹究所原所长博士丹教越授泊博士辉生导柜师中国力宣学学会应岩土力其学专业现委员会杜委员中国岩任石力学祖与工程敞学会理蛋事广东省偏岩土力荡学与工庆程学会除副理事首长兼秘贩书长曹教授颤多年来跃一直专亿注于渗充流方面陪的研究克，其团殃队成功棉设计并梅实施了亦多个排叮水减压另项目，秋部分列图举如下版：1）201下2年，腐广州罩南方终电网裤生产续科研配综合大基地(南区)项目短地泛下室抗漫浮渗流亿分析及侄抗浮方惑案设计2）201雄2年，肇陵庆四会硬市高新犁开发区毯大旺项属目抗浮诸渗流分析析3）201唐1年，广逝州大一阶山庄“偶白云种戒鸡地块呆”项目伴自编G-军3会所地橡下室减写压抗浮耀方案及费效果论盈证分析4）200借9年，余广州升峻和浩商住价小区睛工程践地下喝水渗激流及使地下虑室抗兵浮分疏析515）20栏07年，澡广州涌保利庙世界复贸易院中心寨地下藏水渗丽流及琴