一種地下室抗浮板的泄壓結構及其施工方法

專利背景

隨著經濟的迅速發展，城市建設的加速，人們對地下室空間的利用要求越來越高，符采簽地下室、人防地下室建設數量越來越多，面積也越來越大，因此在結構設計中，如何解決地下室的抗浮問題已經成為一個經常面臨的問題，引起工程師的廣泛關注。地下室抗浮設計分三種情況：

1.地下室施工完畢後便停止降水，這時即便地上結構層數較多，但因上部結構還沒有施工，地下室的自重無法抵抗地下水的浮力，這種情況應對地下室進行施工階段的抗浮驗算，並採用相關的抗浮措施；

2.地下水位較高，且地下室埋深較大、地上結構層數較少，這種情況下，結構的自重無法抵抗地下水的浮力，需對整體結構進行抗浮驗算；

3.結構本身的自重可以抵抗地下水的浮力，但地下室底板也需進行抗浮設計。

許多建築物地下室出現了因水浮力造成結構整體上浮或地下室底板局部隆起的工程事故，通過現場踏勘分析，發現此類建築房屋基底均為不透水土層的地基（基岩或粘土）。由於該類地基為不透水土層，土層中沒有地下流動水，土層中僅可能出現少量的裂隙水或上層滯水，地勘報告中自然反映不出地下水位，沒有經驗的地勘單位甚至還在其報告中直接指出不用考慮抗浮力設計，所以結構設計者往往因此會忽略對地下室進行抗浮力設計。現場調查發現，因基坑開挖回填部位地表水滲透並匯集在地下室外形成的浮力水水頭可高達地下室高度，由此造成該類工程事故。

2013年4月之前，解決此類問題的方法通常有兩種：自重平衡法，通過增加回填土、石或混凝土厚度來平衡浮力；抗力平衡法，設定抗浮錨桿或抗拔樁，也叫抗浮樁，是建築工程地下結構抗浮措施的一種。

發明內容

專利目的

《一種地下室抗浮板的泄壓結構及其施工方法》的目的在於提供一種地下室抗浮板的泄壓結構及其施工方法，解決2013年4月之前的建築地下室抗浮的問題，在建築物的建設過程中就完全解決浮力對建築的影響，使得浮力不再影響建築的建設和使用。

技術方案

《一種地下室抗浮板的泄壓結構及其施說只符工方法》包括墊層、以及墊層上的地下室底板，墊層和地下室底板上設定有集水坑，在墊層下方鋪設有一層砂礫層，在集水坑四周鋪設有過濾層，在砂礫層內鋪設有導流管，導催她船諒流管匯集到過濾層內，在集水坑的側壁上安裝有引流管，集水坑通過引流管與過濾層連通。料拳該發明的泄壓結構與傳統建築的地下室底板結構相比，具有相同的結構，在粘土層或者地基上用墊層找平，在墊層上設定地下室底板，設定集水坑，在傳統建築中，當建築下方的黏土層遇到沙石的時候，通常需要將其挖掉，然後用C15的混凝土進行換填，而本實用新的泄壓結構與傳統的結構相比，具有思維上的突破，採用在墊層與黏土層之間鋪設砂礫層的結構，相對於傳統建築的底部不能有沙石層的技術偏見而言，具有突出的特點，在砂礫層中設定有導流管，在集水坑的四周設定有過濾層，導流管連線後集中譽紋紋捉到過濾層，過濾層作為地下水的匯集區域，在傳統的墊層、防水層、防水保護層、以及地下室底板中埋設有引流管，引流管的作用是將匯集到過濾層的地下水引入到地下室內的集水坑中，從而將捆和拜地下霉糊提室外部產生浮力的水引入到地下室內，從而起到減少所受浮力的問題，該發明採用在墊層下鋪設砂礫層的結構方式，解決了地下室基坑外的水流匯集問題，通過設定在砂礫層中的導流管將地下水集中，引流管將地下水變為地下室內的重力水，對建築不產生浮力的同時轉化為重力作用於地下室，從建築物的建築起始階段就完全解決了地下水的浮力問題。

在所述砂礫層下還鋪設有土工布。進一步講，為了提高砂礫層的過濾能力，避免砂礫層在使用過程中混入多餘的雜質，可以採用在砂礫層下方先鋪設土工布的方式，在土工布上鋪設砂礫層，可以將地下水從泥土中過濾出來，避免粘土層的黏土進入到砂礫層，有助於提高砂礫層的過濾能力，而且，在實際套用過程中，申請人還發現，採用鋪設土工布後再鋪設砂礫層的結構形式，可以利用外部水壓對導流管進行反向沖洗，如果不採用土工布，進行反向沖洗後，回落的泥土會將導流管堵塞，而採用土工布以後，反向沖洗的衝擊力減小，而且可以對回落的泥土顆粒進行阻擋，有利於保持導流管的通暢，實現導流管的長期反覆使用。

在所述引流管上安裝有壓力閥。進一步講，作為該發明的進一步改進，為了保持地下室外的壓力，使得水位高度處於一個較穩定的環境，可以在引流管上安裝壓力閥，通過選擇不同限壓值的壓力閥，可以使得地下室外的水壓處於一個相對平穩的範圍內，當水壓大於某個特定值時，壓力閥開通，進行泄壓；當地下室外的水位回落到限定位置時，壓力下降至壓力閥的門限值，壓力閥關閉，使得地下室外的壓力比較穩定，有利於保持環境的穩定和統一。

在所述導流管上分布有多個直徑0.5～2毫米的孔。具體地講，作為該發明的優選方案，導流管的表面分布有非常多的孔，孔的作用是對水進行導流，同時要阻擋砂礫層的砂粒進入，砂礫層採用粒徑1.5～4毫米連續級配的粗砂製成，因此在導流管上孔的直徑設定在0.5～2毫米時，可以起到良好的阻隔作用。

所述導流管為PVC塑膠管。進一步講，作為該發明的進一步優選，可以採用PVC塑膠管作為導流管，相對於金屬管而言，塑膠管的耐腐蝕程度遠遠高於金屬，而且其加工工藝更簡單，2013年4月之前的PVC塑膠管同樣具有較高的強度和韌性，適宜於建築行業使用，但是在2013年4月之前的建築中，沒有該發明的泄壓結構，更沒有利用PVC塑膠管作為導流管的文字記載。所述導流管的鋪設密度為0.6～1.2米/平方米。進一步講，發明人經過反覆地實驗、計算得出，導流管的鋪設密度有一定的要求，當每平米的管道長度低於0.6米時，導流能力明顯下降，在突降大雨的時候，地下室外的積水水位漲幅明顯，而且漲速較快，當增加導流管密度的時候，水位的增長速度減小，導流管的鋪設密度在0.6～1.2米/平方米範圍內較為適宜，當其鋪設密度大於1.2米的時候，地下室外的水位在突降大雨的時候沒有明顯變話，即繼續增加的導流管其沒有達到滿負荷工作的狀態，因此屬於浪費，為了節約成本，該發明的導流管鋪設密度宜控制在0.6～1.2米/平方米。

所述集水坑的分布密度為600～700平方米/個。進一步地，在2013年4月之前的建築中，特別是地下室的設計中，地下室的室內集水坑數量主要跟消防水量相關，而從來沒有人對集水坑的分布密度有過研究，經過發明人的反覆試驗和建模演算，發現集水坑的分布密度會影響到地下室外浮力水的流動方向和速度，經試驗發現，當集水坑的分布密度在600～700平方米/個的時候，比較適宜，當集水坑的分布密度降低時，其值大於700平方米/個的時候，室外水的流經途徑加長，而且速度在加快，會導致砂礫層的砂礫在水的流動作用下發生擾動，形成渦流，而且，導流管基本上處於滿負荷狀態，長期的滿負荷運行對於導流管組成的管網不利，不便於反向的清洗，因此，需要提高集水坑的分布密度，當集水坑的分布密度增加時，其值小於600平方米/個的時候，地下管網的負荷率降到60%，繼續提高的話，負荷率繼續急劇地下降，形成浪費，因此，發明人總結得出集水坑的分布密度在600～700平方米/個的時候較為適宜，此時的導流管管網負荷率在70%～80%，處於較理想的工作狀態，而且也降低了成本，提高了性價比，同時，如此的分布密度也能滿足消防用水的要求。一種地下室抗浮板泄壓結構的施工方法，包括以下步驟：

（A）基坑挖掘：基坑挖掘至砂礫層標高以下5～10厘米；

（B）鋪設土工布；

（C）採用粒徑1-4毫米的粗砂鋪設成砂礫層，並在砂礫層內鋪設導流管；

（D）在集水坑外側安裝框架，在框架內安裝引流管，引流管的連線埠延伸至框架向，在框架內填裝粒徑15～25毫米的礫石或碎石形成過濾層；

（E）墊層施工，並在墊層上進行防水層施工；

（F）在防水層上綁紮鋼筋、澆築地下室底板。

該發明結構的施工方法，相對於傳統建築基坑的施工方法中，最大的區別就是在基坑挖掘完畢後，增加了步驟（C）和步驟（D），步驟（C）的作用是在地下室外部形成導流層，由導流管連線形成管網，在砂礫層的過濾作用下，基坑內的水可以從不同的方向經過導流管進入到過濾層，在引流管的導入作用下進入到基坑內，如此，可以實現地下水的均勻穩定地從集水坑排出，徹底解決了地下室外部水對建築的影響，特別適用於不透水的粘土層、或者岩石地區。

所述步驟（C）中，導流管的延伸至墊層外2～3米，延伸的部分至於砂礫層中，此處砂礫層的厚度為0.5～0.8米。進一步講，作為該發明的進一步最佳化和改進，為了保證地下室外的積水都能夠及時地匯入到集水坑內，在地下室基坑外設定導流管的延長部分，在基坑挖掘的時候，基坑底部的寬度應當大於基坑的邊界3米以上，在地下室底板外的2～3米處均鋪土工布，在土工布上設砂礫層，此處砂礫層的厚度應當大於地下室底板下方的砂礫層厚度，導流管延伸至地下室底板外的砂礫層內，此處的砂礫層用土工布覆蓋包裹，如此，加厚的砂礫層能夠對地下室牆外的回填土內的積水和雨水進行過濾，然後通過導流管進入到地下室底板下方，解決了地下室牆外的積水問題。

所述步驟（C）中，導流管上孔的面積與導流管的表面積之比為0.05～0.1:1。進一步講，為了便於管材上孔洞的加工，同時獲得較好的導流能力，可以調整導流管上開孔的面積與導流管表面積之間的比例，作為較好的選擇，該比例的值應當在0.05～0.1:1的範圍內，當比例增加後，會提高加工的難度，而降低其比例後，導流的作用又會受到明顯的局限。

改善效果

1.《一種地下室抗浮板的泄壓結構及其施工方法》在砂礫層中設定有導流管，在集水坑的四周設定有過濾層，導流管連線後集中到過濾層，過濾層作為地下水的匯集區域，在傳統的墊層、防水層、防水保護層、以及地下室底板中埋設有引流管，引流管的作用是將匯集到過濾層的地下水引入到地下室內的集水坑中，從而將地下室外部產生浮力的水引入到地下室內，從而起到減少所受浮力的問題，該發明採用在墊層下鋪設砂礫層的結構方式，解決了地下室基坑外的水流匯集問題，通過設定在砂礫層中的導流管將地下水集中，引流管將地下水變為地下室內的重力水，對建築不產生浮力的同時轉化為重力作用於地下室，從建築物的建築起始階段就完全解決了地下水的浮力問題；

2.該發明一種地下室抗浮板的泄壓結構，當每平米的管道長度低於0.6米時，導流能力明顯下降，在突降大雨的時候，地下室外的積水水位漲幅明顯，而且漲速較快，當增加導流管密度的時候，水位的增長速度減小，導流管的鋪設密度在0.6～1.2米/平方米範圍內較為適宜，當其鋪設密度大於1.2米的時候，地下室外的水位在突降大雨的時候沒有明顯變話，即繼續增加的導流管其沒有達到滿負荷工作的狀態，因此屬於浪費，為了節約成本，該發明的導流管鋪設密度宜控制在0.6～1.2米/平方米；

3.該發明一種地下室抗浮板的泄壓結構，當集水坑的分布密度降低時，其值大於700平方米/個的時候，室外水的流經途徑加長，而且速度在加快，會導致砂礫層的砂礫在水的流動作用下發生擾動，形成渦流，而且，導流管基本上處於滿負荷狀態，長期的滿負荷運行對於導流管組成的管網不利，不便於反向的清洗，因此，需要提高集水坑的分布密度，當集水坑的分布密度增加時，其值小於600平方米/個的時候，地下管網的負荷率降到60%，繼續提高的話，負荷率繼續急劇地下降，形成浪費，因此，發明人總結得出集水坑的分布密度在600～700平方米/個的時候較為適宜，此時的導流管管網負荷率在70%～80%，處於較理想的工作狀態，而且也降低了成本，提高了性價比；

4.該發明一種地下室抗浮板泄壓結構的施工方法，相對於傳統建築基坑的施工方法中，最大的區別就是在基坑挖掘完畢後，增加了步驟（C）和步驟（D），步驟（C）的作用是在地下室外部形成導流層，由導流管連線形成管網，在砂礫層的過濾作用下，基坑內的水可以從不同的方向經過導流管進入到過濾層，在引流管的導入作用下進入到基坑內，如此，可以實現地下水的均勻穩定地從集水坑排出，徹底解決了地下室外部水對建築的影響，特別適用於不透水的粘土層、或者岩石地區；

5.該發明一種地下室抗浮板泄壓結構的施工方法，為了保證地下室外的積水都能夠及時地匯入到集水坑內，在地下室基坑外設定導流管的延長部分，在基坑挖掘的時候，基坑底部的寬度應當大於基坑的邊界3米以上，在地下室底板外的2～3米處均鋪土工布，在土工布上設砂礫層，此處砂礫層的厚度應當大於地下室底板下方的砂礫層厚度，導流管延伸至地下室底板外的砂礫層內，此處的砂礫層用土工布覆蓋包裹，如此，加厚的砂礫層能夠對地下室牆外的回填土內的積水和雨水進行過濾，然後通過導流管進入到地下室底板下方，解決了地下室牆外的積水問題。

附圖說明

圖1為《一種地下室抗浮板的泄壓結構及其施工方法》地下室底部結構意圖。

附圖中標記及相應的零部件名稱：1-墊層，2-地下室底板，3-集水坑，4-砂礫層，5-過濾層，6-導流管，7-引流管，8-土工布，9-壓力閥，10-黏土層。

一種地下室抗浮板的泄壓結構及其施工方法

基本介紹

專利背景

發明內容

專利目的

技術方案

改善效果

附圖說明

權利要求

實施方式

榮譽表彰

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