劉詩(shī)舟
摘 要:分析傳統(tǒng)被動(dòng)式抗浮設(shè)計(jì)的原理與施工優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合武漢地區(qū)湖北廣電項(xiàng)目的地質(zhì)條件,根據(jù)地下室外墻及底板的泄水減壓裝置,檢驗(yàn)主動(dòng)泄水減壓的實(shí)際運(yùn)用效果,將成功案例作為抗浮設(shè)計(jì)的實(shí)際依據(jù)與技術(shù)支持,為地下室抗浮設(shè)計(jì)提供一條新思路,做出新嘗試。
關(guān)鍵詞:主動(dòng);泄水;減壓;抗浮;地下室
中圖分類號(hào):TU7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào):2096-6903(2024)02-0058-03
0引言
地下空間資源的開發(fā),提高了城市的可使用空間,解決了活動(dòng)空間不足等諸多問(wèn)題。地下空間擴(kuò)大的同時(shí)也凸顯了地下結(jié)構(gòu)的各類問(wèn)題,其中因受地下水浮力引起地下室底板大面積開裂、底板隆起,導(dǎo)致地下建筑整體上浮等問(wèn)題尤為明顯。提高抗浮設(shè)防水位設(shè)計(jì),增加了工程建設(shè)成本,增大了施工難度,延長(zhǎng)了地下室施工階段的工期。因此,開展地下室結(jié)構(gòu)抗浮問(wèn)題的研究具有重要的意義[1,2]。
1傳統(tǒng)抗浮設(shè)計(jì)特點(diǎn)
傳統(tǒng)抗浮技術(shù)主要有加重法、降截排水法、抗浮錨桿、抗拔樁以及多項(xiàng)聯(lián)合使用的方法等。其中加重法以增加地下室頂板、底板的覆土厚度,或增加底板厚度、底板外挑長(zhǎng)度、頂板厚度等,即增加結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量。但是此方法有一定的局限性,僅能用于水浮力與自身質(zhì)量相差不大的情況下,且增加了不必要的建設(shè)成本。
抗浮錨桿以及抗拔樁的技術(shù)方法最為常見,幾乎所有工程都能適用,但采用此項(xiàng)措施提高了基礎(chǔ)施工的建設(shè)成本??垢″^桿或抗拔樁與基礎(chǔ)銜接部位,需要單獨(dú)考慮防水處理,底板滲水問(wèn)題成為此項(xiàng)技術(shù)難以掌控的質(zhì)量缺陷,影響后期地下室的使用。在基礎(chǔ)施工階段,需要單獨(dú)在施工關(guān)鍵線路中編排抗浮錨桿或抗浮樁的施工計(jì)劃??紤]到檢測(cè)時(shí)間,施工期間需要進(jìn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備,對(duì)基底土層的擾動(dòng)大,延長(zhǎng)了基礎(chǔ)的施工工期。考慮到基礎(chǔ)施工的諸多不確定性,無(wú)疑增加了更多的安全和成本風(fēng)險(xiǎn)[3-5]。
2主動(dòng)泄水減壓抗浮技術(shù)原理及特點(diǎn)
主動(dòng)泄水減壓法包含泄水減壓系統(tǒng)和匯排水系統(tǒng),通過(guò)在地下室外墻和底板設(shè)置引水孔位(圖1),并在地下室內(nèi)排水溝匯集至集水井,在引水孔位端部設(shè)置一定面積的反濾裝置,讓地下水有組織地進(jìn)入室內(nèi)排水系統(tǒng)并排出至雨水管網(wǎng),來(lái)降低地下水水位,釋放地下室底板的基底水浮力。
根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)[6]中基礎(chǔ)抗浮穩(wěn)定性應(yīng)符合式(1)要求。
Gk/Nw,k≥Kw? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(1)
式中:Gk為建筑物自重和壓重之和,單位為kN;Nw,k為抗浮作用值,單位為kN;Kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù),一般情況下可取1.05。
2.1 工藝流程
基礎(chǔ)墊層施工→測(cè)量放線→底板套筒埋設(shè)→基礎(chǔ)防水→筏板基礎(chǔ)及外墻第一道混凝土澆筑→外墻套筒埋設(shè)→排水導(dǎo)管預(yù)埋→地下室地面建筑面層及排水溝施工→濾水裝置安裝→使用及維護(hù)。
2.2 技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)
一是造價(jià)低。通過(guò)泄水減壓的方式降低了作用在底板下的水浮力,在設(shè)計(jì)中可取消或減少抗浮錨桿、抗拔樁。
二是施工加工周期短。隨基礎(chǔ)墊層施工階段同步埋設(shè),安裝簡(jiǎn)單,方便快捷,不影響整體施工進(jìn)度。相對(duì)錨桿或樁的施工工藝,取消了大型機(jī)械化施工對(duì)場(chǎng)地的要求,并減少了單獨(dú)施工抗浮措施所需要的時(shí)間,用于抗浮補(bǔ)救時(shí)能夠很快將地下室底板下地下水排出。
針對(duì)普通民用住宅地下室層數(shù)一般不超過(guò)2層,深度不超過(guò)15 m。為解決大型商業(yè)綜合體地下室停車及空間問(wèn)題,地下室通常為3~5層甚至更多,地下室深度往往達(dá)到20 m及以上,所面臨的地下水問(wèn)題更復(fù)雜,抗浮設(shè)計(jì)要更高。
2.3 實(shí)施的關(guān)鍵問(wèn)題
為防止地基土顆粒不被地下滲流帶出,從而造成侵蝕后果,或者反濾裝置堵塞,影響地下水正常滲流,對(duì)過(guò)濾材料要定期檢查并更換。
泄水孔的布置和泄水裝置的制作安裝,需根據(jù)抗浮水位的抽排水量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,并確定孔徑、位置以及相關(guān)要求。
對(duì)地下室周圍土體要求較高,要求為滲透性較差的黏土等。地下水類型主要為上層滯水、潛水且水量不大時(shí)。對(duì)于地下室周圍土體為淤泥質(zhì)土,或地下水賦存為承壓水地質(zhì)條件不適用。
回填土的夯實(shí)程度直接關(guān)系回填土中水的入滲流量及地下水位的高低?;靥钔猎矫軐?shí),入滲流量越小,排水效果越好,地下室底板水頭越小。相反,回填土受到擾動(dòng),密實(shí)程度越小,入滲流量越大,地下室水位越高即地下室底板水頭越大。夯實(shí)上層回填土能夠較大幅度降低地下室底板水頭,降低地下室底板的水浮力,為此需在地下室外墻回填過(guò)程中盡可能夯實(shí)上層回填土[7]。
3工程實(shí)際應(yīng)用情況
3.1 工程概況
湖北廣電住宅項(xiàng)目由13棟單體、2層地下室組成,包含兩棟超高層(120 m)。地下室單層面積約5.5萬(wàn)m2,外墻周長(zhǎng)約1 200 m。地基與基礎(chǔ)形式為天然地基、樁基及樁復(fù)合地基+筏板,以天然地基為主。地下室為框架結(jié)構(gòu),最大柱網(wǎng)為7.8 m×6.6 m。
土層結(jié)構(gòu)自上而下為雜填土、素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、黏土、粉質(zhì)黏土、泥巖,持力層主要為黏土或粉質(zhì)黏土以及泥巖等,地下水類型主要為上層滯水,其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水及地表水滲透,水位埋深在0.9~5.3 m左右,地下室底板位于設(shè)計(jì)地面標(biāo)高-6.5~11.9 m,對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)物,地下水對(duì)其具有上浮作用,需考慮抗浮措施。本項(xiàng)目采用的是主動(dòng)泄水減壓的抗浮措施。
3.2 泄水抗浮裝置設(shè)置
外墻預(yù)埋泄水減壓過(guò)濾筒,總數(shù)量約454個(gè),泄水裝置間距約2.5~3 m。埋設(shè)高度為地下二層外墻止水鋼板上沿。固定φ89鍍鋅套管,套管設(shè)置止水環(huán),地下室內(nèi)側(cè)一端的管頭留設(shè)絲扣,套管長(zhǎng)度同地下室外墻厚度。待地下室外墻混凝土澆筑完畢后,采用人工洛陽(yáng)鏟掏土,掏土?xí)r盡量避免擾動(dòng)周邊土體。在孔后回填配套碎石濾水包,濾水包直徑300 mm,厚100 mm。在預(yù)留的鍍鋅套管內(nèi)安裝濾水裝置,長(zhǎng)度同地下室外墻厚度。濾水裝置采用不銹鋼制作,內(nèi)設(shè)三級(jí)分層過(guò)濾料。濾水裝置安裝完畢后,鍍鋅套管靠地下室內(nèi)側(cè)一端的管頭,采用絲扣連接同直徑的彎頭套筒,使地下水直接滴入排水溝內(nèi),不損傷墻壁。側(cè)墻泄水裝置如圖2所示。
底板泄水裝置采用預(yù)埋方式,直接設(shè)置在后期排水溝內(nèi)。在底板鋼筋綁扎時(shí)同時(shí)埋設(shè)并固定φ89無(wú)縫鋼套管,套管設(shè)置止水環(huán),套管長(zhǎng)度根據(jù)底板實(shí)際厚度施工。底板泄水裝置如圖3所示。關(guān)口封堵,防止底板混凝土澆筑時(shí)堵死套管。泄水裝置使用期間每?jī)赡隀z查一次并進(jìn)行維護(hù),大量降雨后也進(jìn)行檢查。
3.3 操作要點(diǎn)
3.3.1底板套管埋設(shè)
墊層施工后放線定位,在排水溝位置安裝墊層施工后放線定位,在排水溝位置安裝底板套管,套管間距約 2.5 m,套管宜高出排水溝底面 5~10 cm,避免后期使用期間溝底積水回流、積灰或沉積物堵塞排水孔。底板套管預(yù)埋完成后,即可進(jìn)行防水層鋪設(shè)。底板套管埋設(shè)如圖4所示。
3.3.2外墻套管埋設(shè)
外墻第一道混凝土澆筑完成后,將套管安裝固定在剪力墻止水鋼板上部。套管間距約 2.5 m,長(zhǎng)度同剪力墻的厚度,套管兩端均有封閉蓋,外墻防水施工前,進(jìn)行外墻直接頭安裝施工。
3.3.3打開泄水孔
地下室后澆帶封閉后,間隔打開部分泄水孔,降低抗浮水位,防止地下室上浮。
3.3.4排水導(dǎo)管預(yù)埋
地下室建筑面層和排水溝施工時(shí),根據(jù)側(cè)墻泄水裝置的位置進(jìn)行外接排水導(dǎo)管的預(yù)埋工作,將導(dǎo)管預(yù)埋進(jìn)入底板建筑面層里,排水口預(yù)留在排水溝的側(cè)壁。
3.3.5濾芯安裝
利用地下室排水系統(tǒng)將肥槽積水排放完畢后,進(jìn)行濾水包和濾芯安裝。通過(guò)預(yù)埋的套管掏出部分土體并填入碎石進(jìn)行夯擴(kuò),然后在套管內(nèi)安裝成品不銹鋼濾芯筒,最后完成孔蓋安裝及側(cè)墻導(dǎo)管恢復(fù)。
3.3.6其他
地下室外墻防水層的保護(hù)層不可采用透水的泡沫塑料板,應(yīng)采用砂漿抹面或1/4磚墻作為保護(hù)層,避免形成透水通道。
地下室底板以下施工時(shí),超挖部分及地下室一層與二層分界處超挖部分均應(yīng)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,地下室周邊應(yīng)做好地面硬化處理及完善地面排水系統(tǒng),進(jìn)行有組織的排水,避免長(zhǎng)期積水導(dǎo)致上層滯水大量滲入地下。
3.4 實(shí)施效果
本項(xiàng)目自基礎(chǔ)施工期間已投入此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,墊層施工完成后與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)同步施工,極大地節(jié)省了地基與基礎(chǔ)的施工工期,降低了地下施工階段的不可控風(fēng)險(xiǎn)。
實(shí)踐證明,泄水減壓抗浮技術(shù)應(yīng)用效果較好。自基礎(chǔ)施工以來(lái)至地下室結(jié)構(gòu)封閉,再到結(jié)構(gòu)封頂,歷時(shí)一年半的時(shí)間,經(jīng)歷了武漢地區(qū)秋季暴雨以及3~6月份的連續(xù)降雨,經(jīng)長(zhǎng)期對(duì)比觀察,未發(fā)生向上位移和變形現(xiàn)象。對(duì)本項(xiàng)目臨近同類型抗浮設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研,也處于正常狀態(tài)。本項(xiàng)目未采用抗浮錨桿和抗拔樁設(shè)計(jì),極大地降低了項(xiàng)目建設(shè)成本,也縮短了基礎(chǔ)施工工期,帶來(lái)諸多便利。
4結(jié)束語(yǔ)
主動(dòng)泄水減壓抗浮法是對(duì)地下室抗浮技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要補(bǔ)充,針對(duì)泄水減壓抗浮法的推廣還有許多工作要做,需要對(duì)影響其效果的因素及規(guī)律進(jìn)行更深入的思考,研究不同地質(zhì)條件、抗浮設(shè)防水位、不飽和土體等方向的理論分析與實(shí)際運(yùn)用情況。
EPC項(xiàng)目中,其能夠減少在抗浮方面的工程投入費(fèi)用,可將概算資金用于其他建設(shè)項(xiàng)目中,以提高相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)效益擴(kuò)大化。在項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)中,可結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目情況,考慮此技術(shù)的運(yùn)用。
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