深圳地區(qū)地下室泄水降壓抗浮技術(shù)應(yīng)用示范▲

摘 要：介紹在深圳地區(qū)采用地下室泄水降壓抗浮技術(shù)的實(shí)踐案例，從方案比選、可行性論證、地下水回收利用及系統(tǒng)維護(hù)等方面全面闡述技術(shù)要點(diǎn)，確保地下水泄水降壓抗浮技術(shù)有效應(yīng)用。應(yīng)用該技術(shù)可取消或減少抗拔樁和抗拔錨桿，節(jié)約大量鋼筋混凝土，地下水可有效回收利用，極大促進(jìn)傳統(tǒng)高能耗建筑走向綠色低碳建筑。結(jié)合示范案例，論述其成功應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵，為后續(xù)該技術(shù)推廣應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：泄水降壓；抗浮；低碳建筑；地下水回收

中圖分類號(hào)：TU71" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：2096-6903（2025）02-0108-03

0 引言

地下室泄水降壓抗浮技術(shù)在深圳地區(qū)實(shí)踐應(yīng)用逐漸成熟，多年疏排水實(shí)踐發(fā)現(xiàn)深圳地下水水質(zhì)普遍較好。泄水降壓抗浮示范項(xiàng)目增加了地下水回收利用設(shè)計(jì)和論證環(huán)節(jié)，為配合相關(guān)規(guī)范對(duì)土工布反濾選型要求，增加土工顆粒篩分試驗(yàn)，論證疏水層的安全可靠性[1]。為了更好地長(zhǎng)期觀測(cè)疏水層的可靠性，增加了反濾層外的水頭觀測(cè)點(diǎn)和反沖洗管，為泄水降壓項(xiàng)目提供新的經(jīng)驗(yàn)。

1 項(xiàng)目概況

深圳市某城市更新項(xiàng)目擬建場(chǎng)地位于深圳市龍華區(qū)片區(qū)觀瀾河畔。項(xiàng)目建設(shè)用地由多個(gè)地塊組成，建設(shè)用地面積約5.0萬(wàn)m2。主要建（構(gòu)）筑物為3棟辦公樓、5棟高層住宅建筑、局部2層商業(yè)裙樓建筑以及1棟3層幼兒園，設(shè)2～4層地下室。場(chǎng)地地勢(shì)整體略有起伏，呈西北高，東南低，巖土工程勘察報(bào)告建議抗浮設(shè)防水位沿周邊地面以下3.0～5.0 m設(shè)置。本項(xiàng)目地下室擬采取泄水抗浮專項(xiàng)研究和設(shè)計(jì)，以期達(dá)到減少常規(guī)地下室抗拔措施工程量，減少工期和降低工程造價(jià)目的。

2 泄水抗浮方案

2.1 總體策劃

因示范項(xiàng)目位于河道旁，且抗浮調(diào)整水頭高度仍大于鄰近一側(cè)市政道路，該項(xiàng)目采用了3個(gè)梯度的泄水方案，首先，采用水位上漲至一定高度后自行感應(yīng)啟動(dòng)室外排水泵抽排地下水滲水通過(guò)雨水管網(wǎng)匯集至雨水回收池。第二梯度，地下滲水在重力作用下溢流至鄰近市政雨水管網(wǎng)中。第三梯度，滲水通過(guò)穿外墻泄水管泄水至室內(nèi)非人防區(qū)，通過(guò)非人防區(qū)抽排水至室外雨水管網(wǎng)中。三個(gè)梯度泄水任然無(wú)效（戰(zhàn)時(shí)或無(wú)人管理）等特殊條件下，室外滲水淹沒(méi)地下室，地下室結(jié)構(gòu)浮力和自重依然能保持平衡。地下室泄水降壓抗浮方案示意圖如圖1所示。

2.2 結(jié)構(gòu)抗浮方案

示范項(xiàng)目地下室抗浮設(shè)施使用年限50年。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)考慮為1.0，地下室抗浮設(shè)計(jì)安全系數(shù)為1.10。經(jīng)過(guò)初步測(cè)算，該項(xiàng)目基坑地下室在調(diào)整后設(shè)防水位標(biāo)高條件下，最大滲水量約900 m3/d，排水系統(tǒng)最大排量≥2000 m3/d。根據(jù)本項(xiàng)目周邊地形條件和排水環(huán)境，結(jié)合本項(xiàng)目地下水滲水量情況，采用抽排水降壓抗浮方案。

2.2.1 地板下疏水層

在地下室底板下設(shè)計(jì)一個(gè)疏水層，將底板下的地下滲水形成匯集流通通道，目的是便于地下水匯集和均衡地下室底板水壓力。疏水層以碎石為主，碎石下面與坑底土之間采用土工布進(jìn)行反濾碎石上面與底板墊層采用復(fù)合土工膜進(jìn)行密封隔離，確保碎石層不遭受施工雜物和墊層砼水泥漿的污染。在每個(gè)結(jié)構(gòu)跨之間布置1～2根盲管，嵌入碎石層中，形成盲溝以增強(qiáng)地下水的連通性。

2.2.2 室外泄水措施

在地下室肥槽內(nèi)設(shè)置的16口室外泄水井為本項(xiàng)目主要的泄水方式，其中有7口泄水井為暗井不出地面，4口泄水井分別與本項(xiàng)目四個(gè)地塊的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)連接，并配備了水泵和相應(yīng)的連接管網(wǎng)。5口泄水井出地面設(shè)置井蓋，方便后期對(duì)抗浮系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、檢修，并在井內(nèi)設(shè)置備用水泵，作為抗浮系統(tǒng)的安全儲(chǔ)備。各抗浮井間采用一根內(nèi)徑300 mm的混凝土雨水管進(jìn)行連接，自西向東排入地勢(shì)較低的地塊，最終通過(guò)兩根直徑500 mm的混凝土最后用兩根直徑0.5 m的雨水管排入市政雨水系統(tǒng)。

3 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

地下室泄水抗浮材料及施工綜合單價(jià)約100元/m2，本項(xiàng)目需要抗浮的面積約1.9萬(wàn)m2，預(yù)計(jì)費(fèi)用190萬(wàn)元，此外考慮泄水井3 000 m2/口布置的方式，共計(jì)9口，每口建安及水泵費(fèi)用為6萬(wàn)元，綜合費(fèi)用18萬(wàn)元。抗浮涉及的全部費(fèi)用為208萬(wàn)元。工期僅需6～7日且不占關(guān)鍵線路工期。

取消錨桿1 800根，地下室底板厚度平均減薄200 mm，面積29 000 m2，節(jié)約造價(jià)1 200萬(wàn)元，工期30～50日，且需要考慮檢驗(yàn)工期和相關(guān)費(fèi)用。泄水減壓抗浮方案比傳統(tǒng)抗拔方案節(jié)約造價(jià)近1 000萬(wàn)元。泄水降壓方案綜合經(jīng)濟(jì)效益具有明顯優(yōu)勢(shì)。

4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及方案論證

4.1 水質(zhì)取樣和測(cè)試

基坑滲水回收利用前提是水質(zhì)滿足一定要求，回收后主要用于澆花洗地用水，水質(zhì)檢測(cè)成果如表1所示，除個(gè)別點(diǎn)可能因石灰和混凝土污染導(dǎo)致pH值過(guò)高外，總體水質(zhì)較高，回收利用范圍較多，可以節(jié)約項(xiàng)目運(yùn)維期用水。

4.2 土顆粒刷分試驗(yàn)

對(duì)土樣進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，能夠定量描述土粒中各個(gè)粒組的含量，為坑底保土反濾，防淤堵選材提供依據(jù)。土顆粒粒徑分布圖如圖2所示。

4.3 反濾保土性

土工織物濾層為了達(dá)到保土性要求，必須防止土顆粒的過(guò)量流失。在實(shí)際工程中，可以允許小的土顆粒的遷移，只要這些遷移不影響土體結(jié)構(gòu)的變化，土體能夠保持整體的穩(wěn)定，便能夠滿足工程的需要[2]。大多數(shù)保土準(zhǔn)則都是基于兩個(gè)重要參數(shù)：①濾層的過(guò)濾孔徑，用其等效孔徑參數(shù)O95來(lái)表示。②被保護(hù)土的粒徑分布，尤其是組成土體骨架的顆粒粒徑，如d85。疏水層土工布保土性判定如表2所示。

現(xiàn)在主要參考《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GBT 50290—2014）和《火力發(fā)電廠灰渣筑壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T 5045—2006）兩種[3，4]，并對(duì)系數(shù)B的取值做了更為詳盡的規(guī)定。O95的范圍如式（1）所示。

O95≤Bd85" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （1）

式中：O95為土工織物的等效粒徑，單位是mm；d85為被保護(hù)土中小于該粒徑的土粒質(zhì)量占土粒總質(zhì)量的85%；B為與被保護(hù)土的類型、級(jí)配、織物品種和狀態(tài)等有關(guān)的系數(shù)。

4.4 透水準(zhǔn)則

在濾層透水性方面，一般要求濾層必須有足夠的滲透性，以允許水盡可能自由地通過(guò)。目前的大多數(shù)透水準(zhǔn)則都可歸納為兩種類型：一是通過(guò)比較土工織物有效孔徑（OF）與土體特征粒徑（dn）的大小，要求OF不得小于某一與dn有關(guān)的參數(shù)；二是通過(guò)比較土工織物滲透系數(shù)（KF）和基土滲透系數(shù)（Ks）來(lái)確定。參考《火力發(fā)電廠灰渣筑壩設(shè)計(jì)規(guī)范》中，土工布反濾層設(shè)計(jì)應(yīng)滿足式（2）準(zhǔn)則。

Kg≥25Ks" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2）

式中：Kg為土工布的滲透系數(shù)，單位是cm/s；Ks為被保護(hù)土的滲透系數(shù)，單位是cm/s。

本項(xiàng)目泄水抗浮保土性判定，疏水層土工布采用無(wú)紡?fù)凉げ迹渥钚B透系數(shù)3.9×10-2cm/s。底面土層滲流透水性判定如表3所示。

4.5 防淤堵準(zhǔn)則

到目前為止，尚未建立完善的防淤堵準(zhǔn)則判定土工織物在反濾過(guò)程中是否發(fā)生了淤堵以及淤堵的程度。淤堵試驗(yàn)一般要進(jìn)行較長(zhǎng)的時(shí)間，達(dá)1 000 h甚至更長(zhǎng)時(shí)間，觀測(cè)滲透流量隨時(shí)間的變化，檢驗(yàn)是否能穩(wěn)定在某一數(shù)值附近。按照《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290T—2014）4.2.4條要求，對(duì)保護(hù)土級(jí)配良好，水力梯度底，流態(tài)穩(wěn)定時(shí)，等效孔徑應(yīng)符合式（3）。

O95≥3d15" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " nbsp; " " " " " " " " " " " " （3）

示范項(xiàng)目坑底土Cu=25.0＞5.0，Cc=1.56∈（1，3），級(jí)配良好，水頭較低疏水層土工布采用無(wú)紡?fù)凉げ迹O(shè)計(jì)取O95＞0.25。底面土層滲流淤堵性判定如表4所示。

5 水壓觀測(cè)和反沖洗

為掌握土工布長(zhǎng)期反濾效果。水頭觀測(cè)點(diǎn)（左）和反沖洗（右）管施工照片如圖3所示。在示范項(xiàng)目坑底多處開(kāi)挖小坑，埋置測(cè)壓管，端頭0.5 m為有進(jìn)水細(xì)孔的花管，四周填碎石掩埋，填平后再施工土工布和濾水層。

當(dāng)疏水反濾層出現(xiàn)淤堵時(shí)，如下圖所示，設(shè)置在通水主干道盲管側(cè)預(yù)埋反沖洗花管，后續(xù)通過(guò)壓力回灌，反沖洗疏通可能存在的機(jī)械淤堵。

6 維護(hù)管養(yǎng)

項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)階段，室外泄水井設(shè)置液位報(bào)警器，按液位報(bào)警設(shè)備進(jìn)行定期檢查，排除故障。應(yīng)在地下室最下一層設(shè)置的U型水管進(jìn)行室外水壓觀測(cè)，雨季每周不少于2次。其余每周不少于一次，記錄觀測(cè)水位地下室U型進(jìn)水觀測(cè)管，通過(guò)觀測(cè)水位高度，校核室外液位觀測(cè)器是否運(yùn)營(yíng)正常，如異常應(yīng)排除液位報(bào)警器故障。室外泄水井水位報(bào)警器報(bào)警時(shí)，應(yīng)打開(kāi)所有U型水管進(jìn)行，啟動(dòng)室內(nèi)排水泵進(jìn)行抽水。每個(gè)季度應(yīng)進(jìn)行地下水頭與U型管水頭對(duì)比，在U型管附近和水壓觀測(cè)管進(jìn)行高度比對(duì)，必要反濾層反沖洗操作。沖通過(guò)管網(wǎng)接口灌入清水，地面無(wú)壓灌入即可，視水質(zhì)情況可添加適當(dāng)?shù)那逑磩┑取?/p>

7 結(jié)束語(yǔ)

示范項(xiàng)目經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)條件論證分析，在底板下采取疏排水層將底板下水壓進(jìn)行疏通，拉平水頭高度。論證的項(xiàng)目采用的疏排水措施適用性，地下水回收的可行。結(jié)合需求，設(shè)置多種泄水方式，優(yōu)先考慮地下水回收利用，其次是重力自排，最后確保安全做了強(qiáng)排措施，確保泄水通暢且穩(wěn)定，地下室結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期抗浮安全穩(wěn)定。即節(jié)約當(dāng)前工程造價(jià)和工期，又為后續(xù)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)提供水源，極大的推進(jìn)建筑綠色化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1] 龐小朝，顧問(wèn)天，肖文海，等.排水減壓抗浮技術(shù)在深圳地區(qū)的實(shí)踐[C]//第五屆全國(guó)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)暨首屆全國(guó)青年結(jié)構(gòu)工程師論壇論文集.2015：777-780.

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[4] DL/T 5045-2006，火力發(fā)電廠灰渣筑壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

收稿日期：2024-07-04

▲基金項(xiàng)目：廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃“繁華城區(qū)地鐵暗挖車站關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目（ASZ19S013）

作者簡(jiǎn)介：肖文海（1983—），男，江西贛州人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：巖土工程設(shè)計(jì)咨詢。