地下室釋放水浮力法排水減壓設(shè)計(jì)ppt丨59頁(yè)

1、1 廣州瀚華建筑設(shè)計(jì)有限公司 2014.10地下室釋放水浮力法排水減壓設(shè)計(jì) 現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范規(guī)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溝排水的方法，將滲流出基坑底的地下水通過(guò)疏水層、盲溝及集水井收集排走，從而消除地下室底部的水壓，取消抗浮構(gòu)件及降低底板的受力，稱(chēng)為“排水減壓”設(shè)計(jì)。 2一、排水減壓設(shè)計(jì)原理3基坑開(kāi)挖后一般需要采取止水或降水措施以維持坑內(nèi)干爽的施工環(huán)境。當(dāng)基坑底部附近下部和外圍的土體具有較小的滲透系數(shù)或止水帷幕可以有效地隔斷中強(qiáng)透水層時(shí)，地下水的滲流將會(huì)十分緩慢，日常的補(bǔ)水量較少，表現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)為降水負(fù)荷很低，基本不需抽水或短時(shí)間抽

2、水則可較長(zhǎng)時(shí)間維持地下水不溢出基坑底部。在上述條件下，通過(guò)排水減壓設(shè)計(jì)以代替常規(guī)的地下室底板和抗浮樁錨設(shè)計(jì)將成為可能。排水減壓的方法為：在地下室底部設(shè)置永久的疏排降水系統(tǒng)，利用全范圍面狀分布的疏水層收集滲水，匯至線(xiàn)網(wǎng)狀分布的排水盲溝，再將盲溝內(nèi)的水集中至點(diǎn)狀均勻分布的若干集水井內(nèi)，集水井內(nèi)設(shè)抽水泵，當(dāng)井內(nèi)水位上漲至一定高度時(shí)，水泵則啟動(dòng)將其及時(shí)抽走。4圖2-1 排水減壓疏排水布置圖國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(1)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3-2010第12.2.2條規(guī)定“高層建筑地下室設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮上部荷載、巖土側(cè)壓力及地下水的不利作用影響。地下室應(yīng)滿(mǎn)足整體抗浮要求，可采取排水、加配重或設(shè)置抗拔

3、錨樁（桿）等措施?！?二、設(shè)計(jì)依據(jù)（2） 全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施結(jié)構(gòu)（地基與基礎(chǔ)） 該措施為建設(shè)部組織中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院等單位編制，其中第1.0.4條說(shuō)明了該措施與現(xiàn)行規(guī)范的關(guān)系“本措施是在總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)國(guó)家或行業(yè)現(xiàn)行的有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程的細(xì)化、延伸和補(bǔ)充，提供了計(jì)算方法、參數(shù)、措施及技術(shù)要求供設(shè)計(jì)人員使用。”故其對(duì)高規(guī)第12.2.2條中“可采取排水、加配重”的抗浮措施在7.4節(jié)“其他抗浮措施”進(jìn)行了詳細(xì)的補(bǔ)充和延伸細(xì)化。列舉如下：6在第7章“基礎(chǔ)抗浮設(shè)計(jì)”的第7.4節(jié)“其他抗浮措施”中，第7.4.2條“釋放水浮力法”規(guī)定“釋放水浮力法是在基底下方設(shè)置靜水壓力釋放層，使

4、基底下的壓力水通過(guò)釋放層中的透水系統(tǒng)（過(guò)濾層，導(dǎo)水層）匯集到集水系統(tǒng)（濾水管網(wǎng)絡(luò)），并導(dǎo)流至出水系統(tǒng)后進(jìn)入專(zhuān)用水箱或集水井中排走，從而釋放部分水壓力?！本唧w規(guī)定如下： 1 適用范圍 1）基底位于不（弱）透水（滲透系數(shù)k10-5cm/s）且土質(zhì)較堅(jiān)硬的土層，圖7.4.2-1（a）； 2）基底位于透水層，但距基底不太深處有一層不（弱）透水土層的情況，一般采用永久止水帷幕從室外地面一直向下延伸到相對(duì)隔水層中，使外圍的地下水很難滲入到地下室底板周?chē)?，圖7.4.2-1（b）。78 2 釋放水浮力法基本措施如下： 1）在地下室底板以下設(shè)置透水系統(tǒng)，其功能在于過(guò)濾土壤顆粒使壓力水順利導(dǎo)進(jìn)集水系統(tǒng)。透水系統(tǒng)可

5、由水平鋪設(shè)的土工布過(guò)濾層、聚乙烯網(wǎng)格導(dǎo)水層組成，也可采用一層滿(mǎn)鋪的高質(zhì)量砂礫石層； 2）必要時(shí)，可在透水層上方設(shè)置聚乙烯保護(hù)膜，防止?jié)补嗟装寤炷習(xí)r，流入透水系統(tǒng)； 3）在透水系統(tǒng)中的過(guò)濾層與導(dǎo)水層之間設(shè)置集水系統(tǒng)，其功能為收集滲入靜水壓力釋放層中的水并導(dǎo)至出水系統(tǒng)。集水系統(tǒng)可由開(kāi)孔后包扎土工布的多孔聚乙烯管組成的水平集水網(wǎng)絡(luò)組成； 4）出水系統(tǒng)為氣密式垂直導(dǎo)水構(gòu)造，功能為將集水系統(tǒng)中的水排出，減少基底水壓。經(jīng)出水系統(tǒng)排出的水可引流至專(zhuān)門(mén)的水箱或集水井中用水泵抽出； 5）設(shè)置基底水壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)了解基底水壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)警值時(shí)報(bào)警。 9 3 浮力釋放層的設(shè)計(jì)及構(gòu)造示意如下所示：10 4 釋放

6、水浮力應(yīng)保證相關(guān)排水設(shè)備的穩(wěn)定性和控制長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本，應(yīng)在技術(shù)可行、安全可靠、資源節(jié)約的前提下選用。11（3）地下工程防水技術(shù)規(guī)范 GB50108-2008第6章整章為“地下工程排水”，其中第6.1.2條規(guī)定“有自流排水條件的地下工程，應(yīng)采用自流排水法。無(wú)自流排水條件且防水要求較高的地下工程，可采用滲排水、盲溝排水、盲管排水、塑料排水板排水或機(jī)械抽水等排水方法。但應(yīng)防止由于排水造成水土流失危及地面建筑物及農(nóng)田水利設(shè)施。 通向江、河、湖、海的排水口高程，低于洪(潮)水位時(shí)，應(yīng)采取防倒灌措施?！保瑥母骺钜?guī)范條文可知，目前隧道工程采用排水設(shè)計(jì)較為普遍，民用建筑地下工程應(yīng)可參考其原理依照全國(guó)技術(shù)措施的相

7、關(guān)規(guī)定進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。12地方標(biāo)準(zhǔn)廣東省標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DBJ15-31-2003 第5.3.1條規(guī)定“地下水控制可采用水位控制和對(duì)地下水不良地質(zhì)作用的防治”，第5.3.2條規(guī)定“地下水水位控制可采用排水、降水、止水、回灌等方法。并可根據(jù)工程特點(diǎn)，按地下水水位控制的目的要求進(jìn)行選擇?！?，并規(guī)定降水時(shí)應(yīng)采取措施，“避免對(duì)周邊環(huán)境造成不良影響”。1314上海市建筑產(chǎn)品推薦性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)CMC靜水壓力釋放層技術(shù)規(guī)程 DBJ/CT077-2010第2.1.1條對(duì)CMC靜水壓力釋放層技術(shù)的定義：一種用于基礎(chǔ)底部消除過(guò)大地下水浮力造成結(jié)構(gòu)危害的處理方法。該技術(shù)是在基底下方設(shè)置靜水壓力釋放層，使基底下的壓

8、力水通過(guò)靜水壓力釋放層中的透水系統(tǒng)，匯集到集水系統(tǒng)，經(jīng)由集水系統(tǒng)自然溢流進(jìn)入出水系統(tǒng)，通過(guò)出水系統(tǒng)將滲流水導(dǎo)至專(zhuān)用水箱或集水井中排出，使靜水壓力及時(shí)得到控制的工藝方法。15第4.1條規(guī)定CMC靜水壓力釋放層技術(shù)適用條件：1、基礎(chǔ)位于全部為粘土或粉土的沉積土層時(shí)，設(shè)計(jì)選用必須符合以下規(guī)定：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)為止水帷幕設(shè)計(jì)時(shí)，止水帷幕設(shè)計(jì)應(yīng)符合基坑工程技術(shù)規(guī)程（DG/TJ08-61）及相關(guān)規(guī)定，基礎(chǔ)下方必須有厚度大于2.0m且滲透系數(shù)k 小于等于10-5 cm/s的土層。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)非止水帷幕設(shè)計(jì)時(shí)，地表至基礎(chǔ)下方2m必須全部為滲透系數(shù)k 小于等于10-5 cm/s的土層。（3）滲流水量Q必須小于等

9、于0.03 m3/m2/d（認(rèn)為對(duì)周邊水文環(huán)境影響可以忽略）。（4）非止水帷幕嚴(yán)禁采用拔除式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。2、基礎(chǔ)位于砂土與粘土或粉土互層的沉積土層時(shí)，設(shè)計(jì)選用必須符合以下規(guī)定：（1）基礎(chǔ)的四周?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)必須設(shè)置止水帷幕。（2）基礎(chǔ)底部至圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部必須有厚度大于2.0m，滲透系數(shù)k 小于等于10-5 cm/s的土層。（3）滲流水量Q必須小于等于0.03 m3/m2/d。16CMC靜水壓力釋放層技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下部件：1透水系統(tǒng)。2集水系統(tǒng)。3出水系統(tǒng)。4靜水壓力釋放層專(zhuān)用水箱。5固定滲流壓Pw監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。圖4.2.1-2 板式基礎(chǔ)靜水壓力釋放層圖1固定滲流壓Pw監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；2靜水壓力釋放層專(zhuān)用水箱；

10、3基礎(chǔ)底板；4素混凝土墊層；5透水系統(tǒng)；6集水系統(tǒng)；7出水系統(tǒng)；8開(kāi)挖面在編的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)廣東省標(biāo)準(zhǔn)地下室抗浮設(shè)計(jì)規(guī)范，其中第八章排水減壓由華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院的曹洪教授、潘泓教授負(fù)責(zé)主筆編寫(xiě)，該章節(jié)對(duì)地下室排水減壓的具體設(shè)計(jì)方法、構(gòu)造措施和監(jiān)測(cè)要求等均會(huì)有詳細(xì)的規(guī)定。17 3.1 工程概述 湛江新坐標(biāo)商住小區(qū)項(xiàng)目工程位于湛江市赤坎區(qū)海田路東側(cè)湛江堯豐包裝印刷有限公司舊址，主要包括21棟32層的高層建筑，設(shè)3-4層地下室，地下室總投影面積約9萬(wàn)平米。地下室呈不規(guī)則多邊形，南面半?yún)^(qū)為負(fù)三層，底板面標(biāo)高為-2.4m（室外地坪標(biāo)高為2.57.0m）,北面半?yún)^(qū)為負(fù)四層，底板面標(biāo)高為-6.9m（室外地

11、坪標(biāo)高為10.012.0m）。場(chǎng)地位置衛(wèi)星示意圖、建筑總平面圖、地下室平面圖如下所示： 18三、基于MIDAS的分析方法19圖1-1 場(chǎng)地位置衛(wèi)星圖示意本案20圖1-2 建筑總平面21圖1-3地下三層建筑平面圖22圖1-4 地下四層建筑平面圖233.2有限元計(jì)算分析 為論證滲流減壓設(shè)計(jì)是否成立，須分析其得以成立的兩個(gè)前提是否可行，一是日常坑內(nèi)總滲流量是否有限和可控，二是日常降水對(duì)地表沉降影響程度是否有限和輕微。 本項(xiàng)目采用Midas/GTS有限元軟件進(jìn)行滲流分析，以及考慮應(yīng)力-滲流耦合的降水影響沉降分析。Midas/GTS為韓國(guó)開(kāi)發(fā)的巖土與隧道結(jié)構(gòu)有限元分析軟件，它代表了當(dāng)前巖土工程軟件發(fā)展的

12、最新技術(shù)，在巖土工程界得到了廣泛的應(yīng)用。243.2.1 計(jì)算模型、邊界條件及施工階段的模擬計(jì)算模型本項(xiàng)目基坑深度為8.2-19.7米，計(jì)算建模時(shí)，作為分析對(duì)象的土體其平面范圍取從基坑外輪廓外擴(kuò)約5倍基坑深度取80米，深度取坑底下約3倍基坑深度，從坑面最高標(biāo)高12.0米算起各處統(tǒng)一往下取60米。 25計(jì)算模型效果圖如下：軸測(cè)圖26俯視圖27水頭邊界 按最不利情形考慮模型水頭邊界：沿土體上表面、外圍側(cè)面及底面的所有節(jié)點(diǎn)施加水位為室外地坪的位置水頭，相當(dāng)于連續(xù)地下水穩(wěn)定水位保持在地面，以及土體四周及底部處于江河以?xún)?nèi)（保持恒定不變的水壓）的較不利情形。而坑內(nèi)由于日常要保持水位在坑底以下，因此坑內(nèi)的水位

13、為坑底標(biāo)高。水頭邊界如圖所示。28水頭邊界293.2.2 分析結(jié)果滲流分析結(jié)果1 正常使用狀態(tài)日常滲流量坑底流量率分布30坑底流量統(tǒng)計(jì)正常使用豐水期日滲水量為297m3（單位面積滲水量0.0033 m3/m2/d，約僅為上海規(guī)范限值的1/10，相當(dāng)于每臺(tái)水泵每天工作26分鐘的抽水量）31 可見(jiàn)日常滲水量非常有限，對(duì)周?chē)沫h(huán)境的影響可以忽略，即使極端情況發(fā)生其對(duì)環(huán)境影響也是滿(mǎn)足上海規(guī)范要求的。同時(shí)疏排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的抽水及儲(chǔ)水能力應(yīng)付極端的滲水工況是綽綽有余的，不需要再采取額外的應(yīng)急措施。當(dāng)極端情形發(fā)生，降水后進(jìn)行止水帷幕的加固修復(fù)即可恢復(fù)正常使用狀態(tài)。32 考慮滲流影響的地表變形考慮滲流影響的地

14、表沉降33位置測(cè)點(diǎn)到坑邊距離（m）0 8 16 24 32 404550位置一-1.1-14.9 -16 -14.6-12.4 -8.9 -5.4 -3.6位置二-0.67-13.2 -13.3 -10.8 -7.4-5.6-3.5 -2.3位置三-0.21 -25.7 -15.6 -1.67.8 4.8 1.9 1.8位置四-6.0-4.6-4.4-4.3-3.4-2.6-1.3-0.3位置五-0.8-17.1-20.2-18.8-10.2-3.2-1.2-0.734上述結(jié)果可知，降水引起的最大沉降位于坑邊約為8-24mm，平均15mm，隨著離開(kāi)坑邊距離的增大沉降迅速減小，距坑邊約8米時(shí)，平

15、均沉降約15.1mm；距坑邊約24米時(shí)，平均沉降約10mm；距坑邊約32米時(shí)，平均沉降約8.35mm； 45米以外則沉降減至小于3mm，基本可忽略其影響。而且目前基坑處于施工降水階段，估計(jì)會(huì)持續(xù)約半年，可以判斷期間因降水引起的沉降有較大部分已經(jīng)完成，后續(xù)沉降對(duì)周邊環(huán)境的影響應(yīng)該是輕微和有限的。353.2.3 計(jì)算分析結(jié)論 以上分析表明，坑底滲水量有限而可控，降水對(duì)地表沉降的影響輕微而有限，因此本工程地下室進(jìn)行排水減壓設(shè)計(jì)是可行的。363.3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析 排水減壓方案取消了抗拔樁、底板柔性防水層，底板厚度由原600-900mm變薄至200-300mm，但增加了碎石疏水層、疏水盲溝和少量鋼筋

16、混凝土地梁，并增加了日常抽水的電量消耗。3.3.1 技術(shù)效益 由于取消了抗拔樁及底板柔性防水層等施工難度相對(duì)較大、工藝相對(duì)復(fù)雜的工程項(xiàng)目，相比增加的碎石疏水層和少量的地梁，施工工期應(yīng)會(huì)有明顯的縮短。 373.3.2 經(jīng)濟(jì)效益 表3.3.1 減少的工程量和造價(jià)估算減少的項(xiàng)目計(jì)算面積或根數(shù)工程量綜合單價(jià)(含人工）（元）造價(jià)（萬(wàn)元）備注厚底板混凝土（m3）約60000m2469004501809混凝土已扣除承臺(tái)、基礎(chǔ)厚底板鋼筋（t）約60000m2439050001881底板配筋包含承臺(tái)范圍厚人防底板混凝土（m3）約11000 m27370450332厚人防底板鋼筋（t）約11000 m269450

17、00347柔性防水層（m2）90000m29000030270非人防區(qū)抗拔樁（m）8503根2125752104464人防區(qū)抗拔樁（m）244根5368210113總價(jià)（萬(wàn)元）921638表3.3.2增加的工程量和造價(jià)估算增加的項(xiàng)目計(jì)算面積、長(zhǎng)度或根數(shù)工程量綜合單價(jià)(含人工）（元）造價(jià)（萬(wàn)元）備注薄底板混凝土（m3）約60000m216200450729薄底板鋼筋（t）約60000m27635000381.5薄人防底板混凝土（m3）約11000 m23300450149薄人防底板鋼筋（t）約11000 m23115000156疏排水系統(tǒng)（m2）71000m2710009063950年抽水用電（

18、度）3011251.0030.1D-J段止水?dāng)嚢铇叮╩）8671A-D段止水?dāng)嚢铇叮╩）44521360120256.3止水帷幕旋噴樁（m）55209035073.2總價(jià)（萬(wàn)元）2622.2節(jié)省造價(jià)約6594萬(wàn)（1）麗濤花園六期商住樓 1）工程概況 項(xiàng)目位于廣東省茂名市電白縣水東鎮(zhèn)，總建筑面積約37.4萬(wàn)平方米，由1棟（1#樓）6層住宅、2棟29層（13#14#樓）及11棟31層住宅組成。設(shè)3層地下室，地下室底板面標(biāo)高為-9.00米，地下室占地面積約為2.7萬(wàn)平方米。建筑總平面、地下三層平面圖及地下室局部剖面圖詳見(jiàn)下圖。39四、已實(shí)施工程案例40建筑總平面圖41地下三

19、層建筑平面圖42地下室局部剖面示意圖43地下室排水減壓疏排水系統(tǒng)布置圖44碎石疏水層鋪設(shè)2）現(xiàn)場(chǎng)施工及完成照片45混凝土墊層46土工布分隔47集水井48完成后的地下三層（完工半年，地面保持干爽）493）完工后的抽水情況 地下室疏排水系統(tǒng)完工至今約有半年?，F(xiàn)地下三層尚有2棟塔樓的位置未完成封頂，即尚未完全隔絕大氣降雨從基坑上方直接補(bǔ)水的因素，另還包括部分施工用水，總的抽水情況現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果為: 現(xiàn)每天啟動(dòng)6臺(tái)30m3/小時(shí)水泵抽水，每臺(tái)水泵每天約工作68分鐘，即每天的抽水總量約為205立方?，F(xiàn)場(chǎng)反映，即使下雨天水量也未見(jiàn)明顯增大。 該項(xiàng)目滲流分析的日滲水量為178m3/日，若扣除施工用水，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際抽水量與分析結(jié)果接近或低于計(jì)算分析的結(jié)果?？梢?jiàn)實(shí)際抽水情況與分析結(jié)果基本吻合。50（2）曹洪教授團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)排水減壓項(xiàng)目簡(jiǎn)介曹洪教授簡(jiǎn)介：華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院巖土工程研究所所長(zhǎng)博士 教授 博士生導(dǎo)師中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)巖土力學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事廣東省巖土力學(xué)與工程學(xué)會(huì)副理