[发明专利]一种基于低水平帷幕和抽水降压的地下室抗浮系统

说明书

技术领域

本发明涉及地下工程设计和施工技术领域，尤其是涉及一种基于低水平帷幕和抽水降压的地下室抗浮系统。

背景技术

在地下水位比较高的地区建造建筑物或构筑物时，如果设计有地下室，不可避免地需要承受很大的地下水浮力的作用。地下室设置层数越多，埋置深度就越深，地下室所承受的水浮力的作用就越大，直接承受水浮力作用的底板的内力就越大，底板配筋量也相应增加。同时，因为水浮力的存在使地下室存在向上浮起的不稳定趋势，对上部结构会产生不利影响。所以地下室在地下水浮力作用下的稳定性是地下水位比较高的地区的建筑物和构筑物地下室设计中首先需要解决的问题。

目前，在地下室抗浮设计和施工技术中，常用的解决地下室在地下水浮力作用下的稳定性问题的方法不外乎两种：结构配重法和地基锚桩法。

结构配重法是通过增加地下室或上部建筑的结构材料自重或地下室底板或顶板上覆盖一定厚度的回填土的方法平衡地下水浮力作用，满足稳定性要求。例如常采用增加地下室底板、顶板或侧壁等结构构件的截面厚度，有时也采用比普通混凝土容重大的结构材料，例如铁屑混凝土等；或者采用将地下室底板向地下室侧壁以外延伸一定长度悬挑段，通过增加地板延伸段上的覆土重量和结构自重一起平衡地下水浮力作用也是一种常用的抗浮手段。结构构件的截面厚度和回填覆土厚度均需要根据抗浮稳定性验算确定。采用该结构方法的优点是就地取材，施工简便，缺点是需要通过增大结构构件截面尺寸的方式来增加结构自重，是一种“消极抵抗”，“死搬硬抗”的方法，混凝土和钢筋等建筑材料耗费量很大，地下室埋置深度越深，水浮力越大，材料消耗量越大，当地下水浮力远远大于结构物自重时，仅靠增加结构自重的方法可能仍无法满足稳定性要求。因此这种方法只能在地下室埋置深度比较浅的工程中使用，例如单层地下室，使用范围比较小，具有很大的局限性，性价比比较低，并可能会影响到建筑内部的使用功能。

地基锚桩法是采用在地下室底板下设置抗拔桩和抗浮锚杆，通过抗拔桩或抗浮锚杆在土层或岩层中的侧阻力和粘结力来抵抗和平衡地下水的浮力。抗拔桩用在土层地基抗浮中，常用的抗拔桩有钢筋混凝土预制方桩、钢筋混凝土灌注桩和高强预应力混凝土管桩等；抗浮锚杆通常用在岩石地基抗浮中，是一种纯粹抗拔的构件。这种方法目前在单层或多层地下室工程中得到普遍使用，其优点是能够充分利用抗拔桩、锚杆与土或岩层之间的粘阻性能，不需要增加地下室机构构建的截面厚度，缺点是需要进行深基坑的施工，施工环节较多。在地下水浮力越大的情况下，抗拔桩或抗浮锚杆的长度就越大，数量也越多，自此产生的桩基础部分的造价越大。

特别重要的是，当抗拔桩比较长时需要进行接桩处理，桩接头焊接质量的优劣直接关系到抗浮效果，焊接质量不好将会存在抗浮失效的隐患。例如高强预应力混凝土管桩的接头在目前的施工条件下的焊接质量很难满足设计要求，在施工设计中已较少采用。

结构配重法和地基锚桩法均属于消极被动型的抵抗水浮力的方法，这两种方法均不能减小或消除地下水的浮力，地下室底板下很大的水压力始终存在，如果处理不当，很可能造成地下室混凝土底板或外墙的渗水，影响地下室的使用，降低地下室混凝土结构的耐久性和使用年限。

中国专利CN103147464A公开了一种地下室抗浮板的泄压结构及其施工方法，包括垫层、以及垫层上的地下室底板，垫层和地下室底板上设置有集水坑，在垫层下方铺设有一层砂砾层，在集水坑四周铺设有过滤层，在砂砾层内铺设有导流管，导流管汇集到过滤层内，在集水坑的侧壁上安装有引流管，集水坑通过引流管与过滤层连通。该专利通过把地下室以下的地下水引流到地下室内形成重力水来抵抗地下水的浮力，想法看起来很吸引人，可是变成重力水的地下水也会仍然会对上部土体产生浮力，且有地下水渗漏的隐患。

中国专利CN104179201A公开了一种排水泄压抗浮系统，包括基岩层、基础板、地基透水层，地基透水层位于基岩层上方，还包括与地基透水层相通的降水井及用于抽排降水井内地下水的抽排装置，降水井位于基础板外侧。该专利通过利用降水井不断的抽水来降低地下水的压力，并没有回灌地下水的措施，有可能会导致地面沉降，甚至影响上部结构的稳定性等危害。

发明内容