1

廣州瀚華建筑設(shè)計有限公司

2014.10地下室釋放水浮力法排水減壓設(shè)計現(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，稱為“排水減壓”設(shè)計。

2一、排水減壓設(shè)計原理3基坑開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，地下水的滲流將會十分緩慢，日常的補(bǔ)水量較少，表現(xiàn)在施工現(xiàn)場為降水負(fù)荷很低，基本不需抽水或短時間抽水則可較長時間維持地下水不溢出基坑底部。在上述條件下，通過排水減壓設(shè)計以代替常規(guī)的地下室底板和抗浮樁錨設(shè)計將成為可能。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，匯至線網(wǎng)狀分布的排水盲溝，再將盲溝內(nèi)的水集中至點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，水泵則啟動將其及時抽走。4圖2-1排水減壓疏排水布置圖國家和行業(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，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)滿足整體抗浮要求，可采取排水、加配重或設(shè)置抗拔錨樁（桿）等措施。”5二、設(shè)計依據(jù)（2）《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—結(jié)構(gòu)（地基與基礎(chǔ)）》該《措施》為建設(shè)部組織中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院等單位編制，其中第1.0.4條說明了該《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)驗基礎(chǔ)上對國家或行業(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，提供了計算方法、參數(shù)、措施及技術(shù)要求供設(shè)計人員使用。”故其對《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”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，使基底下的壓力水通過釋放層中的透水系統(tǒng)（過濾層，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)入專用水箱或集水井中排走，從而釋放部分水壓力。”具體規(guī)定如下：1適用范圍1）基底位于不（弱）透水（滲透系數(shù)k≤10-5cm/s）且土質(zhì)較堅硬的土層，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隔水層中，使外圍的地下水很難滲入到地下室底板周圍，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)可由水平鋪設(shè)的土工布過濾層、聚乙烯網(wǎng)格導(dǎo)水層組成，也可采用一層滿鋪的高質(zhì)量砂礫石層；2）必要時，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門的水箱或集水井中用水泵抽出；5）設(shè)置基底水壓監(jiān)測系統(tǒng)，實時了解基底水壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)警值時報警。

93浮力釋放層的設(shè)計及構(gòu)造示意如下所示：104釋放水浮力應(yīng)保保證相關(guān)排水設(shè)設(shè)備的穩(wěn)定性和和控制長期運(yùn)營營成本，應(yīng)在技技術(shù)可行、安全全可靠、資源節(jié)節(jié)約的前提下選選用。11（3）《地下工程防水技技術(shù)規(guī)范》GB50108-2008第6章整章為“地下下工程排水”，其中第6.1.2條規(guī)定“有自流流排水條件的地地下工程，應(yīng)采采用自流排水法法。無自流排水水條件且防水要要求較高的地下下工程，可采用用滲排水、盲溝溝排水、盲管排排水、塑料排水水板排水或機(jī)械械抽水等排水方方法。但應(yīng)防止由于排排水造成水土流流失危及地面建建筑物及農(nóng)田水水利設(shè)施。通向江、河、湖湖、海的排水口口高程，低于洪洪(潮)水位時，應(yīng)采取取防倒灌措施。。”，從各款規(guī)規(guī)范條文可知，，目前隧道工程程采用排水設(shè)計計較為普遍，民用建筑地下工工程應(yīng)可參考其其原理依照《全國技術(shù)措施》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行行排水設(shè)計。12地方標(biāo)準(zhǔn)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范》DBJ15-31-2003第5.3.1條規(guī)定“地下水控制可采采用水位控制和對地下水不良良地質(zhì)作用的防防治”，第5.3.2條規(guī)定“地下水水位控制制可采用排水、、降水、止水、、回灌等方法。并可根據(jù)工程程特點，按地下下水水位控制的的目的要求進(jìn)行行選擇。”，并并規(guī)定降水時應(yīng)應(yīng)采取措施，““避免對周邊環(huán)境境造成不良影響響”。1314上海市建筑產(chǎn)品品推薦性應(yīng)用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)《CMC靜水壓力釋放層層技術(shù)規(guī)程》DBJ/CT077-2010第2.1.1條對CMC靜水壓力釋放層層技術(shù)的定義：一種用用于基礎(chǔ)底部消消除過大地下水水浮力造成結(jié)構(gòu)構(gòu)危害的處理方方法。該技術(shù)是是在基底下方設(shè)設(shè)置靜水壓力釋釋放層，使基底底下的壓力水通通過靜水壓力釋釋放層中的透水水系統(tǒng)，匯集到到集水系統(tǒng)，經(jīng)經(jīng)由集水系統(tǒng)自自然溢流進(jìn)入出出水系統(tǒng)，通過過出水系統(tǒng)將滲滲流水導(dǎo)至專用用水箱或集水井井中排出，使靜靜水壓力及時得得到控制的工藝藝方法。15第4.1條規(guī)定CMC靜水壓力釋放層層技術(shù)適用條件件：1、基礎(chǔ)位于全部部為粘土或粉土土的沉積土層時時，設(shè)計選用必必須符合以下規(guī)規(guī)定：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)為止止水帷幕設(shè)計時時，止水帷幕設(shè)設(shè)計應(yīng)符合《基坑工程技術(shù)規(guī)規(guī)程》（DG/TJ08-61）及相關(guān)規(guī)定，，基礎(chǔ)下方必須有有厚度大于2.0m且滲透系數(shù)k小于等于10-5cm/s的土層。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)非止止水帷幕設(shè)計時時，地表至基礎(chǔ)下方方2m必須全部為滲透透系數(shù)k小于等等于10-5cm/s的土層層。（3）滲流水水量Q必須小小于等等于0.03m3/m2/d（認(rèn)為為對周周邊水水文環(huán)環(huán)境影影響可可以忽忽略））。（4）非止止水帷帷幕嚴(yán)嚴(yán)禁采采用拔拔除式式圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)。2、基礎(chǔ)礎(chǔ)位于于砂土土與粘粘土或或粉土土互層層的沉沉積土土層時時，設(shè)設(shè)計選選用必必須符符合以以下規(guī)規(guī)定：：（1）基礎(chǔ)礎(chǔ)的四四周圍圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)必必須設(shè)設(shè)置止止水帷帷幕。。（2）基礎(chǔ)底底部至至圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)底部部必須須有厚厚度大大于2.0m，滲透透系數(shù)數(shù)k小于等等于10-5cm/s的土層層。（3）滲流水水量Q必須小小于等等于0.03m3/m2/d。16CMC靜水壓壓力釋釋放層層技術(shù)術(shù)系統(tǒng)設(shè)設(shè)計包包括以以下部部件：：1透水系系統(tǒng)。。2集水系系統(tǒng)。。3出水系系統(tǒng)。。4靜水壓壓力釋釋放層層專用用水箱箱。5固定滲滲流壓壓Pw監(jiān)測系系統(tǒng)。。圖4.2.1-2板式基基礎(chǔ)靜靜水壓壓力釋釋放層層圖1──固定滲滲流壓壓Pw監(jiān)測系系統(tǒng)；；2──靜水壓壓力釋釋放層層專用用水箱箱；3──基礎(chǔ)底底板；；4──素混凝凝土墊墊層；；5──透水系系統(tǒng)；；6──集水系系統(tǒng)；；7──出水系系統(tǒng)；；8───開挖面面在編的的相關(guān)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)廣東省省標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《地下室室抗浮浮設(shè)計計規(guī)范范》，其中中第八八章《排水減減壓》由華南南理工工大學(xué)學(xué)土木木與交交通學(xué)學(xué)院的的曹洪洪教授授、潘潘泓教教授負(fù)負(fù)責(zé)主主筆編編寫，，該章章節(jié)對對地下下室排排水減減壓的的具體體設(shè)計計方法法、構(gòu)構(gòu)造措措施和和監(jiān)測測要求求等均均會有有詳細(xì)細(xì)的規(guī)規(guī)定。。173.1工程概概述湛江新新坐標(biāo)標(biāo)商住住小區(qū)區(qū)項目目工程程位于于湛江江市赤赤坎區(qū)區(qū)海田田路東東側(cè)湛湛江堯堯豐包包裝印印刷有有限公公司舊舊址，，，主主要包包括21棟32層的高高層建建筑，，設(shè)3-4層地下下室，，地下下室總總投影影面積積約9萬平米米。地地下室室呈不不規(guī)則則多邊邊形，，南面面半?yún)^(qū)區(qū)為負(fù)負(fù)三層層，底底板面面標(biāo)高高為-2.4m（室外外地坪坪標(biāo)高高為2.5～7.0m）,北面半半?yún)^(qū)為為負(fù)四四層，，底板板面標(biāo)標(biāo)高為為-6.9m（室外外地坪坪標(biāo)高高為10.0～12.0m）。場場地位位置衛(wèi)衛(wèi)星示示意圖圖、建建筑總總平面面圖、、地下下室平平面圖圖如下下所示示：18三、基基于MIDAS的分分析方方法19圖1-1場地位位置衛(wèi)衛(wèi)星圖圖示意意本案20圖1-2建筑總總平面面21圖1-3地下三三層建建筑平平面圖圖22圖1-4地下四四層建建筑平平面圖圖233.2有限元元計算算分析析為論證證滲流流減壓壓設(shè)計計是否否成立立，須須分析析其得得以成成立的的兩個個前提提是否否可行行，一一是日日常坑坑內(nèi)總總滲流流量是是否有有限和和可控控，二二是日日常降降水對對地表表沉降降影響響程度度是否否有限限和輕輕微。。本項目目采用用Midas/GTS有限元元軟件件進(jìn)行行滲流流分析析，以以及考考慮應(yīng)應(yīng)力-滲流耦耦合的的降水水影響響沉降降分析析。Midas/GTS為韓國國開發(fā)發(fā)的巖巖土與與隧道道結(jié)構(gòu)構(gòu)有限限元分分析軟軟件，，它代代表了了當(dāng)前前巖土土工程程軟件件發(fā)展展的最最新技技術(shù)，，在巖巖土工工程界界得到到了廣廣泛的的應(yīng)用用。243.2.1計算模模型、、邊界界條件件及施施工階階段的的模擬擬計算模模型本項目目基坑坑深度度為8.2-19.7米，計計算建建模時時，作作為分分析對對象的的土體體其平平面范范圍取取從基基坑外外輪廓廓外擴(kuò)擴(kuò)約5倍基坑坑深度度取80米，深深度取取坑底底下約約3倍基坑坑深度度，從從坑面面最高高標(biāo)高高12.0米算起起各處處統(tǒng)一一往下下取60米。25計算模模型效效果圖圖如下下：軸測圖圖26俯視圖圖27水頭邊邊界按最不不利情情形考考慮模模型水水頭邊邊界：：沿土土體上上表面面、外外圍側(cè)側(cè)面及及底面面的所所有節(jié)節(jié)點施施加水水位為為室外外地坪坪的位位置水水頭，，相當(dāng)當(dāng)于連連續(xù)地地下水水穩(wěn)定定水位位保持持在地地面，，以及及土體體四周周及底底部處處于江江河以以內(nèi)（（保持持恒定定不變變的水水壓））的較較不利利情形形。而而坑內(nèi)內(nèi)由于于日常常要保保持水水位在在坑底底以下下，因因此坑坑內(nèi)的的水位位為坑坑底標(biāo)標(biāo)高。。水頭頭邊界界如圖圖所示示。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)日常常滲流量坑底流量率分布30坑底流量統(tǒng)計正常使用豐水期日日滲水量為297m3（單位面積滲水量量0.0033m3/m2/d，約僅為上海規(guī)范范限值的1/10，相當(dāng)于每臺水泵泵每天工作26分鐘的抽水量）31可見日常滲水量非非常有限，對周圍圍水文環(huán)境的影響響可以忽略，即使使極端情況發(fā)生其其對環(huán)境影響也是是滿足上海規(guī)范要要求的。同時疏排排水系統(tǒng)設(shè)計的抽抽水及儲水能力應(yīng)應(yīng)付極端的滲水工工況是綽綽有余的的，不需要再采取取額外的應(yīng)急措施施。當(dāng)極端情形發(fā)發(fā)生，降水后進(jìn)行行止水帷幕的加固固修復(fù)即可恢復(fù)正正常使用狀態(tài)。32考慮滲流影響的地地表變形考慮滲流影響的地地表沉降33位置測點到坑邊距離（m）08162432404550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位置三-0.21-25.7-15.6-1.67.84.81.91.8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，降降水引起的最大沉沉降位于坑邊約為為8-24mm，平均15mm，隨著離開坑邊距距離的增大沉降迅迅速減小，距坑邊邊約8米時，平均沉降約約15.1mm；距坑邊約24米時，平均沉降約約10mm；距坑邊約32米時，平均沉降約約8.35mm；45米以外則沉降減至至小于3mm，基本可忽略其影影響。而且目前基基坑處于施工降水水階段，估計會持持續(xù)約半年，可以以判斷期間因降水水引起的沉降有較較大部分已經(jīng)完成成，后續(xù)沉降對周周邊環(huán)境的影響應(yīng)應(yīng)該是輕微和有限限的。353.2.3計算分析結(jié)論以上分析表明，坑坑底滲水量有限而而可控，降水對地地表沉降的影響輕輕微而有限，因此此本工程地下室進(jìn)進(jìn)行排水減壓設(shè)計計是可行的。363.3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分分析排水減壓方案取消消了抗拔樁、底板板柔性防水層，底底板厚度由原600-900mm變薄至200-300mm，但增加了碎石疏疏水層、疏水盲溝溝和少量鋼筋混凝凝土地梁，并增加加了日常抽水的電電量消耗。3.3.1技術(shù)效益由于取消了抗拔樁樁及底板柔性防水水層等施工難度相相對較大、工藝相相對復(fù)雜的工程項項目，相比增加的的碎石疏水層和少少量的地梁，施工工工期應(yīng)會有明顯顯的縮短。373.3.2經(jīng)濟(jì)效益表3.3.1減少的工程量和造造價估算減少的項目計算面積或根數(shù)工程量綜合單價(含人工）（元）造價（萬元）備注厚底板混凝土（m3）約60000m2469004501809混凝土已扣除承臺、基礎(chǔ)厚底板鋼筋（t）約60000m2439050001881底板配筋包含承臺范圍厚人防底板混凝土（m3）約11000m27370450332厚人防底板鋼筋（t）約11000m26945000347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（萬元）921638表3.3.2增加的工程量和造造價估算增加的項目計算面積、長度或根數(shù)工程量綜合單價(含人工）（元）造價（萬元）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11000m23300450149薄人防底板鋼筋（t）約11000m23115000156疏排水系統(tǒng)（m2）71000m2710009063950年抽水用電（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（萬元）2622.2節(jié)省造價約6594萬（1）麗濤花園六期商商住樓1）工程概況項目位于廣東省茂茂名市電白縣水東東鎮(zhèn)，總建筑面積積約37.4萬平方米米，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，地下室室底板面標(biāo)高為-9.00米，地下室占地面面積約為2.7萬平方米。建筑總總平面、地下三層層平面圖及地下室室局部剖面圖詳見見下圖。39四、已實施工程案案例40建筑總平面圖41地下三層建筑平面面圖42地下室局部剖面示示意圖43地下室排水減壓疏疏排水系統(tǒng)布置圖圖44碎石疏水層鋪設(shè)2）現(xiàn)場施工及完成成照片45混凝土墊層46土工布分隔47集水井48完成后的地下三層層（完工半年，地地面保持干爽）493）完工后的抽水情情況地下室疏排水系統(tǒng)統(tǒng)完工至今約有半半年。現(xiàn)地下三層層尚有2棟塔樓的位置未完完成封頂，即尚未未完全隔絕大氣降降雨從基坑上方直直接補(bǔ)水的因素，，另還包括部分施施工用水，總的抽抽水情況現(xiàn)場統(tǒng)計計結(jié)果為:現(xiàn)每天啟動6臺30m3/小時水泵抽水，每每臺水泵每天約工工作68分鐘，即每天的抽抽水總量約為205立方。現(xiàn)場反映，，即使下雨天水量量也未見明顯增大大。該項目滲流分析的的日滲水量為178m3/日，若扣除施工用用水，現(xiàn)場實際抽抽水量與分析結(jié)果果接近或低于計算算分析的結(jié)果。可可見實際抽水情況況與分析結(jié)果基本本吻合。50（2）曹洪教授團(tuán)隊所所設(shè)計排水減壓項項目簡介曹洪教授簡介：華南理工大學(xué)土木木與交通學(xué)院巖土土工程研究所所長長博士教授博士士生導(dǎo)師中國力學(xué)學(xué)會巖土土力學(xué)專業(yè)委員會會委員中國巖石力學(xué)與工工程學(xué)會理