摘 要：介紹在深圳地區(qū)采用地下室泄水降壓抗浮技術(shù)的實踐案例，從方案比選、可行性論證、地下水回收利用及系統(tǒng)維護等方面全面闡述技術(shù)要點，確保地下水泄水降壓抗浮技術(shù)有效應(yīng)用。應(yīng)用該技術(shù)可取消或減少抗拔樁和抗拔錨桿，節(jié)約大量鋼筋混凝土，地下水可有效回收利用，極大促進傳統(tǒng)高能耗建筑走向綠色低碳建筑。結(jié)合示范案例，論述其成功應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵，為后續(xù)該技術(shù)推廣應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：泄水降壓；抗??；低碳建筑；地下水回收

中圖分類號：TU71" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2025）02-0108-03

0 引言

地下室泄水降壓抗浮技術(shù)在深圳地區(qū)實踐應(yīng)用逐漸成熟，多年疏排水實踐發(fā)現(xiàn)深圳地下水水質(zhì)普遍較好。泄水降壓抗浮示范項目增加了地下水回收利用設(shè)計和論證環(huán)節(jié)，為配合相關(guān)規(guī)范對土工布反濾選型要求，增加土工顆粒篩分試驗，論證疏水層的安全可靠性[1]。為了更好地長期觀測疏水層的可靠性，增加了反濾層外的水頭觀測點和反沖洗管，為泄水降壓項目提供新的經(jīng)驗。

1 項目概況

深圳市某城市更新項目擬建場地位于深圳市龍華區(qū)片區(qū)觀瀾河畔。項目建設(shè)用地由多個地塊組成，建設(shè)用地面積約5.0萬m2。主要建（構(gòu)）筑物為3棟辦公樓、5棟高層住宅建筑、局部2層商業(yè)裙樓建筑以及1棟3層幼兒園，設(shè)2～4層地下室。場地地勢整體略有起伏，呈西北高，東南低，巖土工程勘察報告建議抗浮設(shè)防水位沿周邊地面以下3.0～5.0 m設(shè)置。本項目地下室擬采取泄水抗浮專項研究和設(shè)計，以期達到減少常規(guī)地下室抗拔措施工程量，減少工期和降低工程造價目的。

2 泄水抗浮方案

2.1 總體策劃

因示范項目位于河道旁，且抗浮調(diào)整水頭高度仍大于鄰近一側(cè)市政道路，該項目采用了3個梯度的泄水方案，首先，采用水位上漲至一定高度后自行感應(yīng)啟動室外排水泵抽排地下水滲水通過雨水管網(wǎng)匯集至雨水回收池。第二梯度，地下滲水在重力作用下溢流至鄰近市政雨水管網(wǎng)中。第三梯度，滲水通過穿外墻泄水管泄水至室內(nèi)非人防區(qū)，通過非人防區(qū)抽排水至室外雨水管網(wǎng)中。三個梯度泄水任然無效（戰(zhàn)時或無人管理）等特殊條件下，室外滲水淹沒地下室，地下室結(jié)構(gòu)浮力和自重依然能保持平衡。地下室泄水降壓抗浮方案示意圖如圖1所示。

2.2 結(jié)構(gòu)抗浮方案

示范項目地下室抗浮設(shè)施使用年限50年。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)考慮為1.0，地下室抗浮設(shè)計安全系數(shù)為1.10。經(jīng)過初步測算，該項目基坑地下室在調(diào)整后設(shè)防水位標高條件下，最大滲水量約900 m3/d，排水系統(tǒng)最大排量≥2000 m3/d。根據(jù)本項目周邊地形條件和排水環(huán)境，結(jié)合本項目地下水滲水量情況，采用抽排水降壓抗浮方案。

2.2.1 地板下疏水層

在地下室底板下設(shè)計一個疏水層，將底板下的地下滲水形成匯集流通通道，目的是便于地下水匯集和均衡地下室底板水壓力。疏水層以碎石為主，碎石下面與坑底土之間采用土工布進行反濾碎石上面與底板墊層采用復(fù)合土工膜進行密封隔離，確保碎石層不遭受施工雜物和墊層砼水泥漿的污染。在每個結(jié)構(gòu)跨之間布置1～2根盲管，嵌入碎石層中，形成盲溝以增強地下水的連通性。

2.2.2 室外泄水措施

在地下室肥槽內(nèi)設(shè)置的16口室外泄水井為本項目主要的泄水方式，其中有7口泄水井為暗井不出地面，4口泄水井分別與本項目四個地塊的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)連接，并配備了水泵和相應(yīng)的連接管網(wǎng)。5口泄水井出地面設(shè)置井蓋，方便后期對抗浮系統(tǒng)進行維護、檢修，并在井內(nèi)設(shè)置備用水泵，作為抗浮系統(tǒng)的安全儲備。各抗浮井間采用一根內(nèi)徑300 mm的混凝土雨水管進行連接，自西向東排入地勢較低的地塊，最終通過兩根直徑500 mm的混凝土最后用兩根直徑0.5 m的雨水管排入市政雨水系統(tǒng)。

3 經(jīng)濟效益對比

地下室泄水抗浮材料及施工綜合單價約100元/m2，本項目需要抗浮的面積約1.9萬m2，預(yù)計費用190萬元，此外考慮泄水井3 000 m2/口布置的方式，共計9口，每口建安及水泵費用為6萬元，綜合費用18萬元?？垢∩婕暗娜抠M用為208萬元。工期僅需6～7日且不占關(guān)鍵線路工期。

取消錨桿1 800根，地下室底板厚度平均減薄200 mm，面積29 000 m2，節(jié)約造價1 200萬元，工期30～50日，且需要考慮檢驗工期和相關(guān)費用。泄水減壓抗浮方案比傳統(tǒng)抗拔方案節(jié)約造價近1 000萬元。泄水降壓方案綜合經(jīng)濟效益具有明顯優(yōu)勢。

4 現(xiàn)場測試及方案論證

4.1 水質(zhì)取樣和測試

基坑滲水回收利用前提是水質(zhì)滿足一定要求，回收后主要用于澆花洗地用水，水質(zhì)檢測成果如表1所示，除個別點可能因石灰和混凝土污染導(dǎo)致pH值過高外，總體水質(zhì)較高，回收利用范圍較多，可以節(jié)約項目運維期用水。

4.2 土顆粒刷分試驗

對土樣進行顆粒分析試驗，能夠定量描述土粒中各個粒組的含量，為坑底保土反濾，防淤堵選材提供依據(jù)。土顆粒粒徑分布圖如圖2所示。

4.3 反濾保土性

土工織物濾層為了達到保土性要求，必須防止土顆粒的過量流失。在實際工程中，可以允許小的土顆粒的遷移，只要這些遷移不影響土體結(jié)構(gòu)的變化，土體能夠保持整體的穩(wěn)定，便能夠滿足工程的需要[2]。大多數(shù)保土準則都是基于兩個重要參數(shù)：①濾層的過濾孔徑，用其等效孔徑參數(shù)O95來表示。②被保護土的粒徑分布，尤其是組成土體骨架的顆粒粒徑，如d85。疏水層土工布保土性判定如表2所示。

現(xiàn)在主要參考《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GBT 50290—2014）和《火力發(fā)電廠灰渣筑壩設(shè)計規(guī)范》（DL/T 5045—2006）兩種[3，4]，并對系數(shù)B的取值做了更為詳盡的規(guī)定。O95的范圍如式（1）所示。

O95≤Bd85" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （1）

式中：O95為土工織物的等效粒徑，單位是mm；d85為被保護土中小于該粒徑的土粒質(zhì)量占土?？傎|(zhì)量的85%；B為與被保護土的類型、級配、織物品種和狀態(tài)等有關(guān)的系數(shù)。

4.4 透水準則

在濾層透水性方面，一般要求濾層必須有足夠的滲透性，以允許水盡可能自由地通過。目前的大多數(shù)透水準則都可歸納為兩種類型：一是通過比較土工織物有效孔徑（OF）與土體特征粒徑（dn）的大小，要求OF不得小于某一與dn有關(guān)的參數(shù)；二是通過比較土工織物滲透系數(shù)（KF）和基土滲透系數(shù)（Ks）來確定。參考《火力發(fā)電廠灰渣筑壩設(shè)計規(guī)范》中，土工布反濾層設(shè)計應(yīng)滿足式（2）準則。

Kg≥25Ks" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2）

式中：Kg為土工布的滲透系數(shù)，單位是cm/s；Ks為被保護土的滲透系數(shù)，單位是cm/s。

本項目泄水抗浮保土性判定，疏水層土工布采用無紡?fù)凉げ?，其最小滲透系數(shù)3.9×10-2cm/s。底面土層滲流透水性判定如表3所示。

4.5 防淤堵準則

到目前為止，尚未建立完善的防淤堵準則判定土工織物在反濾過程中是否發(fā)生了淤堵以及淤堵的程度。淤堵試驗一般要進行較長的時間，達1 000 h甚至更長時間，觀測滲透流量隨時間的變化，檢驗是否能穩(wěn)定在某一數(shù)值附近。按照《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290T—2014）4.2.4條要求，對保護土級配良好，水力梯度底，流態(tài)穩(wěn)定時，等效孔徑應(yīng)符合式（3）。

O95≥3d15" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " nbsp; " " " " " " " " " " " " （3）

示范項目坑底土Cu=25.0＞5.0，Cc=1.56∈（1，3），級配良好，水頭較低疏水層土工布采用無紡?fù)凉げ?，設(shè)計取O95＞0.25。底面土層滲流淤堵性判定如表4所示。

5 水壓觀測和反沖洗

為掌握土工布長期反濾效果。水頭觀測點（左）和反沖洗（右）管施工照片如圖3所示。在示范項目坑底多處開挖小坑，埋置測壓管，端頭0.5 m為有進水細孔的花管，四周填碎石掩埋，填平后再施工土工布和濾水層。

當疏水反濾層出現(xiàn)淤堵時，如下圖所示，設(shè)置在通水主干道盲管側(cè)預(yù)埋反沖洗花管，后續(xù)通過壓力回灌，反沖洗疏通可能存在的機械淤堵。

6 維護管養(yǎng)

項目運營階段，室外泄水井設(shè)置液位報警器，按液位報警設(shè)備進行定期檢查，排除故障。應(yīng)在地下室最下一層設(shè)置的U型水管進行室外水壓觀測，雨季每周不少于2次。其余每周不少于一次，記錄觀測水位地下室U型進水觀測管，通過觀測水位高度，校核室外液位觀測器是否運營正常，如異常應(yīng)排除液位報警器故障。室外泄水井水位報警器報警時，應(yīng)打開所有U型水管進行，啟動室內(nèi)排水泵進行抽水。每個季度應(yīng)進行地下水頭與U型管水頭對比，在U型管附近和水壓觀測管進行高度比對，必要反濾層反沖洗操作。沖通過管網(wǎng)接口灌入清水，地面無壓灌入即可，視水質(zhì)情況可添加適當?shù)那逑磩┑取?/p>

7 結(jié)束語

示范項目經(jīng)過現(xiàn)場條件論證分析，在底板下采取疏排水層將底板下水壓進行疏通，拉平水頭高度。論證的項目采用的疏排水措施適用性，地下水回收的可行。結(jié)合需求，設(shè)置多種泄水方式，優(yōu)先考慮地下水回收利用，其次是重力自排，最后確保安全做了強排措施，確保泄水通暢且穩(wěn)定，地下室結(jié)構(gòu)長期抗浮安全穩(wěn)定。即節(jié)約當前工程造價和工期，又為后續(xù)項目運營提供水源，極大的推進建筑綠色化進程。

參考文獻

[1] 龐小朝，顧問天，肖文海，等.排水減壓抗浮技術(shù)在深圳地區(qū)的實踐[C]//第五屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會暨首屆全國青年結(jié)構(gòu)工程師論壇論文集.2015：777-780.

[2] 劉宗耀.土工合成材料工程應(yīng)用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

[3] GB/T 50290-2014，土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

[4] DL/T 5045-2006，火力發(fā)電廠灰渣筑壩設(shè)計規(guī)范[S].

收稿日期：2024-07-04

▲基金項目：廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃“繁華城區(qū)地鐵暗挖車站關(guān)鍵技術(shù)”項目（ASZ19S013）

作者簡介：肖文海（1983—），男，江西贛州人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：巖土工程設(shè)計咨詢。