靜水壓力釋放層,基本原理,使用時機及適用條件,使用時機,適用條件,關鍵技術處理,材料選擇,主要施工工序,工法特色與價值,
靜水壓力釋放層
百科名片
基本原理
「靜水壓力釋放技術」是排水抗浮法的一種,主要原理是在新建結構物基礎下方架構具有過濾、導水、集水、出水等功能,且於結構物使用年限內具永久性功能的人工排水系統,利用基礎下低透水地層(土層或岩層)之透水特性,將基礎下方蓄積的靜態水壓力轉換成動態滲流壓,並將滲流至基底之壓力水以自然溢流方式,經過濾、匯集後經過集水系統及可控制基底水頭壓力的氣密式出水系統,排放到專用清水池水箱或原設計廢水池中,再以建築物本身廢水排放系統排除或以專設管道回收再利用的一種工藝技術。
分析設計時,當排除基礎底板蓄留水之能力遠大於滲流入基底之地下水時,基底便不會形成超額水壓力,達到控制基礎底板下方水浮力符合設計要求的目的。由於「靜水壓力釋放技術」較適用於低透水地層,且採用自然溢流方式排除地下水壓力,並非強制降水,因此對於基地外圍地下水位泄降面並不會造成嚴重影響。
使用時機及適用條件
初步確認結構物特性是否適用「靜水壓力釋放技術」,可採下列方式進行評估:
使用時機
(1)結構物全面存在水浮力過大,可能造成基礎底板破壞之情況。
(2)結構物存在高低層樓區配重不同,低層區浮力過大,可能造成高低層區接口基礎底板破壞之情況
(3)全償式基礎坐落於低透水地層,結構物構築過程無法有效降水,當上部結構尚未構築完成(上部重量不足),可能遭逢長期降雨導致地下水浮力陡增,可能造成基礎底板或地下室樓板破壞之情況。
適用條件
(1) 採用水密性擋土設施(如:連續牆、擋土排樁+止水灌漿)設計時:基礎下方到擋土設施底端,必須有厚度大於2.0m且滲透係數k小於等於0.0001cm/s的土層或岩層。
(2) 採用非水密性擋土設施(擋土排樁)設計時:基礎面上、下方2m必須全部為滲透係數k小於等於0.00001cm/s的土層或岩層。
(3) 採用放坡開挖(明開挖)時:基礎面上、下方2m必須全部為滲透係數k小於等於0.00001cm/s的土層或岩層,並須評估地層水平滲透係數(kh)及垂直滲透係數(kv)之影響。地下室完成開挖面回填時,最下方須配合回填至少2m滲透係數k小於等於0.00001cm/s的低透水性土壤。
(4) 經評估基底土層每平方米每天的出水量Q≤0.03立方米的建(構)築物。(《靜水壓力釋放層工法產品說明書》)
關鍵技術處理
為避免長期使用造成管線堵塞,確保系統在建築物使用年限內有效,對於材料選用、施工工序需要審慎選擇,精心施工。
材料選擇
(1)過濾層用高滲透阻留濾層的性能應符合下表的要求。
項目 | 緯向斷裂強度 (kN/m) | 緯向斷裂伸長率(%) | 緯向梯形撕破強力(kN) | 等效孔徑O95(mm) | 透水率 ψ(1/s) |
性能指標 | ≥20 | ≥30 | ≥0.9 | ≤0.09 | ≥0.25 |
(2)導水層用超導水格網層的性能應符合下表的要求。
項目 | 縱向抗拉強度(kN/m) | 縱向伸長率(%) | 導水率(平方米/s) | 長期抗壓變形量(%) |
性能指針 | ≥11 | ≥13 | ≥3.3×0.001 | ≤20 |
主要施工工序
(1)地坪整理及鋪設高滲透阻留濾層
(2)鋪設水平集水管網
(3)鋪設超導水格網層
(4)鋪設高延展塑膠保護層
(5)打設素混凝土墊層
(6)安裝出水系統及試水
工法特色與價值
靜水壓力釋放層工法作為改良式的排水抗浮工法與傳統抗浮工法(如抗拔樁、配重法等)相比較具有以下幾點特色與價值:
(1)基礎底板永久不會上浮變形,保持地下空間清爽,減少地下室施工底板補漏,防滲費用支出。
(2)考慮工期、止漏及施工期間維護等效益,整體費用低於傳統工法。
(3)工期短,可以減少貸款利息支出,並提升資金周轉效益。
(4)不需要短、中、長期的基板地下水滲漏修復費用。
(5)保障施工期間不因長期降雨造成基礎上浮或破壞
(6)縮短基礎構築降水時間
(7)不因地下水腐蝕性造成抗浮防滲功能失效,可永久性使用。
(8)保障長期使用遭逢天氣劇烈變化連續強降雨時,不會因原設計抗浮力不足造成結構破壞。
(9)最佳化地下空間質量,提升建築物價值及開發、設計、總包等單位企業形象。
(10)自然滲流的地下水經特別儲流設計可作為綠化植生使用,體現綠能環保觀念。
靜水壓力釋放層工法適合於基底為低透水土層、上部荷載較小的地下空間、地下車庫、地下商場等。該工法具有施工周期短、造價低廉、技術成熟等優點。