主动泄水减压抗浮技术在普通民用住宅建筑地下室运用技术研究

刘诗舟

摘 要：分析传统被动式抗浮设计的原理与施工优缺点，结合武汉地区湖北广电项目的地质条件，根据地下室外墙及底板的泄水减压装置，检验主动泄水减压的实际运用效果，将成功案例作为抗浮设计的实际依据与技术支持，为地下室抗浮设计提供一条新思路，做出新尝试。

关键词：主动；泄水；减压；抗浮；地下室

中图分类号：TU7                                    文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）02-0058-03

0引言

地下空间资源的开发，提高了城市的可使用空间，解决了活动空间不足等诸多问题。地下空间扩大的同时也凸显了地下结构的各类问题，其中因受地下水浮力引起地下室底板大面积开裂、底板隆起，导致地下建筑整体上浮等问题尤为明显。提高抗浮设防水位设计，增加了工程建设成本，增大了施工难度，延长了地下室施工阶段的工期。因此，开展地下室结构抗浮问题的研究具有重要的意义[1，2]。

1传统抗浮设计特点

传统抗浮技术主要有加重法、降截排水法、抗浮锚杆、抗拔桩以及多项联合使用的方法等。其中加重法以增加地下室顶板、底板的覆土厚度，或增加底板厚度、底板外挑长度、顶板厚度等，即增加结构整体的质量。但是此方法有一定的局限性，仅能用于水浮力与自身质量相差不大的情况下，且增加了不必要的建设成本。

抗浮锚杆以及抗拔桩的技术方法最为常见，几乎所有工程都能适用，但采用此项措施提高了基础施工的建设成本。抗浮锚杆或抗拔桩与基础衔接部位，需要单独考虑防水处理，底板渗水问题成为此项技术难以掌控的质量缺陷，影响后期地下室的使用。在基础施工阶段，需要单独在施工关键线路中编排抗浮锚杆或抗浮桩的施工计划。考虑到检测时间，施工期间需要进场机械设备，对基底土层的扰动大，延长了基础的施工工期。考虑到基础施工的诸多不确定性，无疑增加了更多的安全和成本风险[3-5]。

2主动泄水减压抗浮技术原理及特点

主动泄水减压法包含泄水减压系统和汇排水系统，通过在地下室外墙和底板设置引水孔位（图1），并在地下室内排水沟汇集至集水井，在引水孔位端部设置一定面积的反滤装置，让地下水有组织地进入室内排水系统并排出至雨水管网，来降低地下水水位，释放地下室底板的基底水浮力。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）[6]中基礎抗浮稳定性应符合式（1）要求。

Gk/Nw，k≥Kw                                                             （1）

式中：Gk为建筑物自重和压重之和，单位为kN；Nw，k为抗浮作用值，单位为kN；Kw为抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05。

2.1 工艺流程

基础垫层施工→测量放线→底板套筒埋设→基础防水→筏板基础及外墙第一道混凝土浇筑→外墙套筒埋设→排水导管预埋→地下室地面建筑面层及排水沟施工→滤水装置安装→使用及维护。

2.2 技术的主要优点

一是造价低。通过泄水减压的方式降低了作用在底板下的水浮力，在设计中可取消或减少抗浮锚杆、抗拔桩。

二是施工加工周期短。随基础垫层施工阶段同步埋设，安装简单，方便快捷，不影响整体施工进度。相对锚杆或桩的施工工艺，取消了大型机械化施工对场地的要求，并减少了单独施工抗浮措施所需要的时间，用于抗浮补救时能够很快将地下室底板下地下水排出。

针对普通民用住宅地下室层数一般不超过2层，深度不超过15 m。为解决大型商业综合体地下室停车及空间问题，地下室通常为3～5层甚至更多，地下室深度往往达到20 m及以上，所面临的地下水问题更复杂，抗浮设计要更高。

2.3 实施的关键问题

为防止地基土颗粒不被地下渗流带出，从而造成侵蚀后果，或者反滤装置堵塞，影响地下水正常渗流，对过滤材料要定期检查并更换。

泄水孔的布置和泄水装置的制作安装，需根据抗浮水位的抽排水量进行设计计算，并确定孔径、位置以及相关要求。

对地下室周围土体要求较高，要求为渗透性较差的黏土等。地下水类型主要为上层滞水、潜水且水量不大时。对于地下室周围土体为淤泥质土，或地下水赋存为承压水地质条件不适用。

回填土的夯实程度直接关系回填土中水的入渗流量及地下水位的高低。回填土越密实，入渗流量越小，排水效果越好，地下室底板水头越小。相反，回填土受到扰动，密实程度越小，入渗流量越大，地下室水位越高即地下室底板水头越大。夯实上层回填土能够较大幅度降低地下室底板水头，降低地下室底板的水浮力，为此需在地下室外墙回填过程中尽可能夯实上层回填土[7]。

3工程实际应用情况

3.1 工程概况

湖北广电住宅项目由13栋单体、2层地下室组成，包含两栋超高层（120 m）。地下室单层面积约5.5万m2，外墙周长约1 200 m。地基与基础形式为天然地基、桩基及桩复合地基+筏板，以天然地基为主。地下室为框架结构，最大柱网为7.8 m×6.6 m。

土层结构自上而下为杂填土、素填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、黏土、粉质黏土、泥岩，持力层主要为黏土或粉质黏土以及泥岩等，地下水类型主要为上层滞水，其补给来源为大气降水及地表水渗透，水位埋深在0.9～5.3 m左右，地下室底板位于设计地面标高-6.5～11.9 m，对于地下室结构物，地下水对其具有上浮作用，需考虑抗浮措施。本项目采用的是主动泄水减压的抗浮措施。

3.2 泄水抗浮装置设置

外墙预埋泄水减压过滤筒，总数量约454个，泄水装置间距约2.5～3 m。埋设高度为地下二层外墙止水钢板上沿。固定φ89镀锌套管，套管设置止水環，地下室内侧一端的管头留设丝扣，套管长度同地下室外墙厚度。待地下室外墙混凝土浇筑完毕后，采用人工洛阳铲掏土，掏土时尽量避免扰动周边土体。在孔后回填配套碎石滤水包，滤水包直径300 mm，厚100 mm。在预留的镀锌套管内安装滤水装置，长度同地下室外墙厚度。滤水装置采用不锈钢制作，内设三级分层过滤料。滤水装置安装完毕后，镀锌套管靠地下室内侧一端的管头，采用丝扣连接同直径的弯头套筒，使地下水直接滴入排水沟内，不损伤墙壁。侧墙泄水装置如图2所示。

底板泄水装置采用预埋方式，直接设置在后期排水沟内。在底板钢筋绑扎时同时埋设并固定φ89无缝钢套管，套管设置止水环，套管长度根据底板实际厚度施工。底板泄水装置如图3所示。关口封堵，防止底板混凝土浇筑时堵死套管。泄水装置使用期间每两年检查一次并进行维护，大量降雨后也进行检查。

3.3 操作要点

3.3.1底板套管埋设

垫层施工后放线定位，在排水沟位置安装垫层施工后放线定位，在排水沟位置安装底板套管，套管间距约 2.5 m，套管宜高出排水沟底面 5～10 cm，避免后期使用期间沟底积水回流、积灰或沉积物堵塞排水孔。底板套管预埋完成后，即可进行防水层铺设。底板套管埋设如图4所示。

3.3.2外墙套管埋设

外墙第一道混凝土浇筑完成后，将套管安装固定在剪力墙止水钢板上部。套管间距约 2.5 m，长度同剪力墙的厚度，套管两端均有封闭盖，外墙防水施工前，进行外墙直接头安装施工。

3.3.3打开泄水孔

地下室后浇带封闭后，间隔打开部分泄水孔，降低抗浮水位，防止地下室上浮。

3.3.4排水导管预埋

地下室建筑面层和排水沟施工时，根据侧墙泄水装置的位置进行外接排水导管的预埋工作，将导管预埋进入底板建筑面层里，排水口预留在排水沟的侧壁。

3.3.5滤芯安装

利用地下室排水系统将肥槽积水排放完毕后，进行滤水包和滤芯安装。通过预埋的套管掏出部分土体并填入碎石进行夯扩，然后在套管内安装成品不锈钢滤芯筒，最后完成孔盖安装及侧墙导管恢复。

3.3.6其他

地下室外墙防水层的保护层不可采用透水的泡沫塑料板，应采用砂浆抹面或1/4砖墙作为保护层，避免形成透水通道。

地下室底板以下施工时，超挖部分及地下室一层与二层分界处超挖部分均应采用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，地下室周边应做好地面硬化处理及完善地面排水系统，进行有组织的排水，避免长期积水导致上层滞水大量渗入地下。

3.4 实施效果

本项目自基础施工期间已投入此项技术的应用，垫层施工完成后与基础结构同步施工，极大地节省了地基与基础的施工工期，降低了地下施工阶段的不可控风险。

实践证明，泄水减压抗浮技术应用效果较好。自基础施工以来至地下室结构封闭，再到结构封顶，历时一年半的时间，经历了武汉地区秋季暴雨以及3～6月份的连续降雨，经长期对比观察，未发生向上位移和变形现象。对本项目临近同类型抗浮设计项目进行调研，也处于正常状态。本项目未采用抗浮锚杆和抗拔桩设计，极大地降低了项目建设成本，也缩短了基础施工工期，带来诸多便利。

4结束语

主动泄水减压抗浮法是对地下室抗浮技术发展的一个重要补充，针对泄水减压抗浮法的推广还有许多工作要做，需要对影响其效果的因素及规律进行更深入的思考，研究不同地质条件、抗浮设防水位、不饱和土体等方向的理论分析与实际运用情况。

EPC项目中，其能够减少在抗浮方面的工程投入费用，可将概算资金用于其他建设项目中，以提高相应标准，实现效益扩大化。在项目前期设计中，可结合实际项目情况，考虑此技术的运用。

参考文献

[1] 郑伟国.地下结构抗浮设计的思路和建议[J].建筑结构，2013， 45（5）：88-91.

[2] 蒙瑜，赵轩.地下室抗浮设计中的问题研究[J].建筑结构， 2021，51（S1）：2173-2176.

[3] 赵海平.地下室抗浮设计方法的应用研究[J].建筑技术开发， 2020，47（6）：13-14.

[4] 黄健，光军.建筑结构的抗浮设计探讨[J].建筑结构，2021，51 （10）：135-139.

[5] 刘文珽，尤天直，张涛.大型地下停车库的抗浮设计[J].建筑结构，2011，41（S1）：1326-1330．

[6] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012．

[7] 干泉，杨博进，刘伟，等.地下室泄水减压抗浮技术的探讨与应用[J].建筑结构，2016（2）：86-90.