雷超
武汉中央商务区城建开发有限公司 湖北省武汉市 430000
摘 要： 目前，地下建筑物广泛应用于城市轨道交通领域、商业设施、地下车库、高层建筑的地下配套工程、市政公共管线设施和综合防灾建设等，其抗浮问题直接关系到地下建筑物的安全和可靠性，应引起高度重视。基于此，文章讨论了泄水减压法在地下室抗浮设计中的原理、适用范围，结合工程实例深入研究了泄水减压方案在地库抗浮设计中的应用，以供参考。
关键词： 地下室；抗浮；泄水减压
引言
地下室抗浮的设计方法主要表现为“被动”和“主动”2 种方式。其中“被动”抗浮方案主要有增加自重法（包括顶板压载、基板加载、边墙加载）、锚杆抗浮法、抗拔桩抗浮法（或通过主体结构与围护结构叠合），其地下水浮力无法调节，结构只能被动地承受。“主动”抗浮设计方法以泄水、降压作为主要手段，通过降低地下室周围土层水位，降低地下室水浮力，从而达到地下室抗浮的目的。本文探讨了“主动”抗浮中泄水减压理论，通过在地下室四周设置排水沟和地下室外墙和底板上布设一定间距的泄水孔，让地下水有组织地汇入室内排水系统来降低地下水位，从而主动降低地下水对地下室的浮力，达到抗浮目的。工程实践证明，与传统的抗浮设计相比，用泄水孔泄水减压及水泵抽水费用相对节约，具有良好的经济效益。
1、泄水减压法的抗浮原理及适用范围
泄水减压抗浮结构是由泄水系统和集水系统组成，在地下室底板或者是地下室侧墙上布置泄水孔，并在泄水孔外墙端设置反滤层，以防堵塞泄水孔，将渗入反滤层的水引流到地下室内部排水沟中，达到降水目的。当排水沟中的水积聚一定量时，开启排水系统，将积水抽出到集水井内用于其他用途，以此方法降低地下水水位，能够有效释放地下水对基底的压力，最大程度上减小了地下水对建筑物及环境的不利影响。
根据泄水减压结构可知，影响泄水减压法抗浮的主要因素有: 侧墙泄水孔的间距、填土的宽度及填土的夯实度、底板受到扰动土厚度。根据相关研究结果表明，各因素的影响顺序为：填土夯实度＞填土宽度＞泄水孔的间距＞地下室底板土层扰动程度
泄水减压抗浮法适用于以下类型的工程：
（1）所有因上层滞水引起地下室上浮的地下建筑工程；
（2）地下室底板以下有承压水层，但承压水层与地下室底板之间有较厚的相对隔水层的地下建筑工程；
（3）地下建筑物埋置在相对隔水土层中，基底以下为相对不透水层的地下建筑工程。
2、工程概况
由我司开发的某项目，规划用地面积约7.3万方，总建筑面积约35万方。该项目由2栋49层住宅、7栋34层住宅、1栋3层幼儿园、2栋5层商业、1个大底盘2层地下室及相关配套设施组成。地下室主要功能为停车库和设备用房，地下室总建筑面积约10万方，地下室单层面积约5万方，其北面为人防区域，人防面积约1万方。场地±0.000相当于绝对标高23.200m，地下室-2F底板结构面标高为-7.700m及-8.450m。
3、岩土地质条件及场区水类型
在场区勘探孔揭露的深度范围内，场区地下水的类型主要有上层滞水、孔隙承压水和基岩裂隙水。
1）上层滞水主要赋存于填土层中，无统一自由水面，水位不连续，其动态变化受大气降水、地表水下渗及人类生产、生活用水排放影响，勘察施工期间测得场区勘探孔内的上层滞水水位在孔口下0.40～3.10m，相当于绝对标高17.70～21.88m。
2）场区内的孔隙承压水主要赋存于（3）层砂性土层中，场区内的承压水与长江水力联系密切，互补关系及季节性变化规律明显。
勘察期间，我公司在场区内的G63号孔内测得场区内的承压水水位埋深在地面以下5.28m，相当于绝对标高15.85m。根据区域水文地质资料，武汉地区承压水测压水位标高一般在18.5～20.0m，年变幅为3～4m。
3）基岩裂隙水主要赋存于下伏基岩的节理裂隙中，其与承压水有一定的水力联系，水量较小，勘察期间未测得其水位。
4、基坑支护及主体基础方案
经对比分析，本工程基坑最终确定采用的支护方案是：基坑北侧中部、东侧中部、南侧、西侧采用排桩+被动区加固支护方案，其余部分采用排桩+内支撑支护方案，排桩采用钻孔灌注桩，支护桩桩顶设通长冠梁，使支护桩形成整体，整体受力。
经方案比选分析，本工程基础形式最终确定采用的是：住宅塔楼采用直径800~1000mm钻孔灌注桩+筏板/承台基础，地下车库采用800mm钻孔灌注桩，地下车库抗浮措施为自重抗浮+泄水减压。经测算，采用泄水减压后，地库桩基仅为抗压，节省抗拔桩费用约为1313.97万元，经济效益较为明显。
5、泄水减压抗浮方案的论证
根据详勘报告第18页，以两层地下室部分最不利的D8号孔为例，基坑底板标高14.75m，分别按勘察期间实测的孔隙承压水水位标高为15.85m和按长江丰水期最高水位标高20.00m进行抗突涌验算时，该基坑不会发生突涌。若在基坑底板标高14.75m的基础上再超挖1.5m，基坑抗突涌验算仍能通过，但会造成丰水期地下室泄水装置的泄水量增加，抽排水系统使用频率增加的风险。
基岩裂隙水主要赋存于下伏基岩的节理裂隙中，其水量较小，基岩裂隙水对本工程基本无影响。该项目地下室抗浮设计需要考虑的主要为上层滞水所产生的浮力作用。本工程基坑侧壁土层主要有填土、黏土、淤泥质粉质黏土层等，除填土层外属相对不透水层；地下室底板主要坐落于黏土、淤泥质粉质黏土层上，属相对隔水层。
综上，采用泄水减压法进行抗浮设计，方案合理可行，且人防区域可采用箱涵排水。本工程抗浮方案顺利专家咨询会。
6、泄水减压法的抗浮措施
泄水减压专利技术抗浮处理措施如下：
（1）施工期间，基坑顶、侧、底部应采用合理的排、止水措施，防止基坑及底板施工时上层滞水或雨水渗入地下室底板以下，保证基坑内不受水浸泡，基坑周边排水畅通，避免造成施工期间地下室的上浮。
（2）为避免上层滞水大量渗入地下室底板底，导致在使用中经常性排水，同时为了使地下室与支护结构之间已渗入的上层滞水有效进入地下室内排水系统中，采取以下回填方式：
地下室外墙与支护结构之间回填粘性土，并应做到分层压实室外地面至杂填土层以下一米深度，并延伸至地下室顶板以上覆土层一米宽度范围，粘性土的压实系数不小于0.94，若地下室外墙与支护结构之间距离过近，可采用蛙式打夯机夯实。
（3）地下室排水沟设置：
利用结构或建筑要求设置的排水沟和新增设的排水沟，形成完整的排水系统。
在地下室外墙及北侧排水涵洞上设置泄水孔，孔距约2.5~3.0米。在孔内安装滤水装置，使进入基底的滞水经由泄水装置通过排水系统汇入集水井，并抽排出去，避免在基底形成水浮力。
7、结语
与常规抗浮方法相比，泄水减压专利技术安全、成熟，具有缩短建设工期、节省造价、施工便利的优点。于本项目而言，相较于原抗拔桩的抗浮方案，泄水减压方案造价可节省约1313.97万元，大幅降低工程造价。同时，水浮力得到控制和减小，使地下建筑物的结构受力减小，可对地下室结构底板及侧墙设计进行优化，与主体工程同步施工，不占工期，节省了施工时间。
参考文献
[1]杨博进，李银平，干泉，刘伟，孔庆聪.泄水减压法抗浮效果影响因素的正交分析[J].长江科学院院报.2016,33（09）:121-127.
[2]干泉，杨博进，刘伟，李银平，于飞.地下室泄水减压抗浮技术的探讨与应用[J].建筑结构.2016,46（02）:86-90.