專利名稱：一種地下建筑物抗浮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地下建筑物抗浮的方法。
背景技術(shù)：
地下建筑物當(dāng)土覆重量不夠時，在地表水及地下水作用下，常發(fā)生浮起現(xiàn)象。地下建筑 物浮起時，伴隨著結(jié)構(gòu)底板及柱開裂破壞，補救困難且耗資巨大。
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市地下車庫大量興起，這些地下車庫往往為單層地下室， 其結(jié)構(gòu)本身重量難以平衡水的上浮力，近期造成單層地下室上浮的事故時有發(fā)生。
目前，防止地下建筑物上浮的辦法有三種 一種是增加結(jié)構(gòu)本身的重量，如加厚頂板、 底板厚度，在頂板上增加覆土重量等；第二種是采用抗拔樁，即在地下建筑物底板下打樁， 樁的長度較大而且需要通長配置鋼筋，這種樁往往既起豎向承載作用又起抗拔作用；第三種 是在底板下打設(shè)抗拔錨桿，錨桿僅起抗拔作用，不考慮其豎向承載作用。以上三種辦法造價 很高，后兩種辦法工期也較長，特別是地下建筑物已經(jīng)浮起，采用上述辦法來補救時，困難 較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡單可靠的地下建筑物抗浮的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是 一種地下建筑物抗浮的方法，地下建筑 物包括地下建筑物底板3、地下建筑物外墻5，地下建筑物外墻5外為室外填土6;其特征在 于1)采用下列方法之一
a) 在地下建筑物外墻5的下部設(shè)置第一泄水孔7，第一泄水孔7的一端與地下建筑物室 內(nèi)的排水溝槽2相通，第一泄水孔7的另一端位于地下建筑物外墻5外；
b) 在地下建筑物底板3上設(shè)置第二泄水孔8，第二泄水孔8的上端與地下建筑物室內(nèi)的 排水溝槽2相通，第二泄水孔8的下端位于地下建筑物底板3下；
c) 在地下建筑物外墻5的下部設(shè)置第一泄水孔7，第一泄水孔7的一端與地下建筑物室 內(nèi)的排水溝槽2相通，第一泄水孔7的另一端位于地下建筑物外墻5外；在地下建筑物底板 3上設(shè)置第二泄水孔8，第二泄水孔8的上端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽2相通，第二泄 水孔8的下端位于地下建筑物底板3下；
2) 排水溝槽2與地下建筑物室內(nèi)的集水井1相連通；
3) 通過水泵將集水井l的水排出地下建筑物。 所述的集水井1的墻體上設(shè)置有第三泄水孔9。
所述的第一泄水孔7的直徑為80-120mm，第一泄水孔7內(nèi)設(shè)有過濾裝置。 所述的第二泄水孔8的直徑為80-120mm，第二泄水孔8內(nèi)設(shè)有過濾裝置。 所述的第三泄水孔9的直徑為80-120mm，第三泄水孔9內(nèi)設(shè)有過濾裝置。
所述的地下建筑物底板3在受到水的作用而上浮的情況下，采用如下方法
1) 、開設(shè)灌漿孔灌漿孔布置在地下建筑物底板上，每10 15m2布置一個灌漿孔， 灌漿孔成孔直徑為①35mra 巾45mm;
2) 、壓力灌漿漿液采用純水泥漿，水灰比為0. 5，灌注時壓力控制在0. 9-1. 1Mpa; 灌漿順序從建筑物一邊向另一邊推進，灌漿時，采用高精度水準(zhǔn)儀對灌漿孔附近底板進 行監(jiān)測，當(dāng)鄰近的灌漿孔內(nèi)冒漿或地下建筑物底板隆起達(dá)到2ram時停止灌漿；
3) 、封堵灌漿孔所有灌漿孔全部灌注密實后，采用微膨脹細(xì)石混凝土封堵灌漿孔。
所述的地下建筑物外墻5外的室外填土 6采用不透水的土質(zhì)夯填密實。 本發(fā)明采用降低地下水位減少上浮力，徹底解決地下建筑物上浮(該方法命名為"泄水 減壓法")，由于泄水孔的排水作用，使地下建筑物室外地下水位始終低于泄水孔的標(biāo)高， 大大降低了抗浮水位，減小了水的浮力，使地下建筑物自重完全可以平衡水的浮力，確保地 下建筑物不致浮起。
本發(fā)明具有如下有益效果
1、 本發(fā)明的方法簡單可靠，可抵御意外的環(huán)境變化的影響，如連日大雨，建筑物周邊 積水等。
2、 由于水浮力得到控制和減小，使地下建筑物的底板受力減小，可減少底板的配筋量 及混凝土厚度。
3、 不需增加地下建筑物重量，不需設(shè)置價格昂貴的抗拔樁或抗拔錨桿。
4、 造價低廉，價格效益顯著。 一般情況下，單層地下室抗浮費用每平方米面積可節(jié)約 投資約200元。
5、 縮短工期，新建工程可縮短工期l/3左右，己建工程事故處理可縮短工期l/2左右。 本發(fā)明適用范圍
1、 適用于非承壓水造成的地下建筑物上浮；
2、 可作為新建地下建筑物的抗浮設(shè)計方案；
3、 應(yīng)用在新建地下建筑物中，可減少或避免建筑物外墻及底板等構(gòu)件出現(xiàn)滲水情況；
4、 用于非儲存液體的各類地下建筑物；
5、 輔以泄水孔的戰(zhàn)時封閉措施后，可用于人防地下室。


圖1是本發(fā)明的泄水孔布置示意圖
圖中1-集水井，2-排水溝槽，3-地下建筑物底板，4-基底土， 5-地下建筑物外墻，6-室外填土， 7-第一泄水孔，8-第二泄水孔，9-第三泄水孔。
具體實施例方式
實施例1:
一種地下建筑物抗浮的方法，1)在地下建筑物外墻5的下部設(shè)置第一泄水孔7 (新建 工程是預(yù)留第一泄水孔7，己建工程是開鑿第一泄水孔7)，所述的第一泄水孔7的直徑為 80-120咖，第一泄水孔7內(nèi)設(shè)有可更換的過濾裝置，可更換的過濾裝置包括級配砂石過濾層 及室內(nèi)側(cè)孔上的封口過濾裝置(如鋼絲球、聚烯泡沫等)；
第一泄水孔7的一端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽2相通(如原排水溝槽位置不當(dāng)，可 新增排水溝槽)，第一泄水孔7的另一端位于地下建筑物外墻5外(室外填土6中的地下水 通過第一泄水孔7流入排水溝槽2);
第一泄水孔7直徑和數(shù)量根據(jù)工程具體情況、抗浮水位、室外填土性質(zhì)經(jīng)計算確定。一 般情況下泄水孔直徑為O100mm左右，可根據(jù)實際情況適當(dāng)增大或減小。泄水孔位置可根據(jù) 室內(nèi)排水溝及集水井位置設(shè)置。
一般情況下，第一泄水孔7宜深入墻外土層(室外填土6) 10-120咖深度，土層孔內(nèi)也 設(shè)置砂石過濾料，第一泄水孔7也可不深入土層。
2) 排水溝槽2與地下建筑物室內(nèi)的集水井1相連通。
3) 泄水孔內(nèi)滲入的地下水流入室內(nèi)排水溝槽，再由排水溝槽匯入集水井，通過水泵定 時、定期有組織的將集水井1的水排出地下建筑物外。
實施例2:
一種地下建筑物抗浮的方法，1)在地下建筑物底板3上設(shè)置第二泄水孔8 (新建工程 是預(yù)留第二泄水孔8，已建工程是開鑿第二泄水孔8)，所述的第二泄水孔8的直徑為 80-120mm，第二泄水孔8內(nèi)設(shè)有可更換的過濾裝置，可更換的過濾裝置包括級配砂石過濾層 及室內(nèi)側(cè)孔上的封口過濾裝置(如鋼絲球、聚烯泡沫等)；
第二泄水孔8的上端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽2相通(如原排水溝槽位置不當(dāng)，可 新增排水溝槽)，第二泄水孔8的下端位于地下建筑物底板3下(基底土 4中的地下水通過 第二泄水孔8流入排水溝槽2);
第二泄水孔8直徑和數(shù)量根據(jù)工程具體情況、抗浮水位、室外填土性質(zhì)經(jīng)計算確定。一 般情況下泄水孔直徑為①100隱左右，可根據(jù)實際情況適當(dāng)增大或減小。泄水孔位置可根據(jù) 室內(nèi)排水溝及集水井位置設(shè)置。
2) 排水溝槽2與地下建筑物室內(nèi)的集水井1相連通。
3) 泄水孔內(nèi)滲入的地下水流入室內(nèi)排水溝槽，再由排水溝槽匯入集水井，通過水泵定 時、定期有組織的將集水井1的水排出地下建筑物外。
實施例3:
如圖1所示， 一種地下建筑物抗浮的方法，1)在地下建筑物外墻5的下部設(shè)置第一泄 水孔7 (新建工程是預(yù)留第一泄水孔7，已建工程是開鑿第一泄水孔7)，所述的第一泄水孔 7的直徑為80-120mm，第一泄水孔7內(nèi)設(shè)有可更換的過濾裝置，可更換的過濾裝置包括級配 砂石過濾層及室內(nèi)側(cè)孔上的封口過濾裝置(如鋼絲球、聚烯泡沫等)；第一泄水孔7的一端 與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽2相通(如原排水溝槽位置不當(dāng)，可新增排水溝槽)，第一泄 水孔7的另一端位于地下建筑物外墻5外(室外填土 6中的地下水通過第一泄水孔7流入排 水溝槽2);
在地下建筑物底板3上設(shè)置第二泄水孔8 (新建工程是預(yù)留第二泄水孔8，己建工程是
開鑿第二泄水孔8)，所述的第二泄水孔8的直徑為80-120mm，第二泄水孔8內(nèi)設(shè)有可更換 的過濾裝置，可更換的過濾裝置包括級配砂石過濾層及室內(nèi)側(cè)孔上的封口過濾裝置(如鋼絲 球、聚烯泡沫等)；第二泄水孔8的上端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽2相通(如原排水溝 槽位置不當(dāng)，可新增排水溝槽)，第二泄水孔8的下端位于地下建筑物底板3下(基底土4 中的地下水通過第二泄水孔8流入排水溝槽2);
第一泄水孔7、第二泄水孔8直徑和數(shù)量根據(jù)工程具體情況、抗浮水位、室外填土性質(zhì) 經(jīng)計算確定。 一般情況下泄水孔直徑為①100mm左右，可根據(jù)實際情況適當(dāng)增大或減小。泄 水孔位置可根據(jù)室內(nèi)排水溝及集水井位置設(shè)置。
2) 排水溝槽2與地下建筑物室內(nèi)的集水井1相連通。
3) 泄水孔內(nèi)滲入的地下水流入室內(nèi)排水溝槽，再由排水溝槽匯入集水井，通過水泵定 時、定期有組織的將集水井l的水排出地下建筑物外。
為了減少使用中的抽水量及抽水頻率，降低維護費用，要求地下建筑物外墻外的填土采 用不透水的土質(zhì)填筑密實，此時滲入泄水孔的水量較小，可利用地下建筑內(nèi)常規(guī)設(shè)置的排水 設(shè)施排除積水，不增加維護費用。
實施例4:
一種地下建筑物抗浮的方法，與實施例1基本相同，不同之處在于所述的集水井的
墻體上設(shè)置有第三泄水孔9 (基底土 4中的地下水直接通過第三泄水孔9流入集水井1中)。 第三泄水孔9內(nèi)設(shè)有可更換的過濾裝置。
實施例5:
一種地下建筑物抗浮的方法，與實施例2基本相同，不同之處在于所述的集水井的
墻體上設(shè)置有第三泄水孔9 (基底土 4中的地下水直接通過第三泄水孔9流入集水井1中)。 第三泄水孔9內(nèi)設(shè)有可更換的過濾裝置。
實施例6:
如圖1所示， 一種地下建筑物抗浮的方法，與實施例3基本相同，不同之處在于所
述的集水井的墻體上設(shè)置有第三泄水孔9 (基底土 4中的地下水直接通過第三泄水孔9流入 集水井l中)。第三泄水孔9內(nèi)設(shè)有可更換的過濾裝置。
本實施例6針對已經(jīng)浮起的建筑物，還應(yīng)采用如下方法
1、底板壓力灌漿在地下建筑物受到水的作用而上浮的情況下，必須采取在地下 建筑物底板下壓力灌注水泥漿這樣一種措施，填充因浮起時造成的地下室底板與地基土 之間的間隙，目的在于改善地下建筑物底板的受力狀態(tài)，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的破壞。具體 做法如下
1)、開設(shè)灌漿孔
灌漿孔布置在地下建筑物底板上，考慮灌漿時的影響范圍，布孔時宜每10 15m2 布置一個灌漿孔，灌漿孔的位置應(yīng)盡量靠近柱邊或梁邊。通常在每個柱軸網(wǎng)內(nèi)布置4 5
個灌漿孔，并且在相鄰軸網(wǎng)間采取柱邊和梁邊交叉布置，這樣可保證灌漿時漿液在底板
下的均勻性，確保達(dá)到灌漿效果。灌漿孔成孔直徑為①35mm ①45mm，成孔時應(yīng)保證穿 透地下建筑物底板及混凝土墊層，便于漿液進入基底土。
2) 、壓力灌漿-
漿液采用純水泥漿，水灰比為0.5，灌注時壓力控制在0.9-1. 1Mpa。灌漿順序從建 筑物一邊向另一邊推進，便于將地下建筑物底板下積水排出。灌漿時，采用高精度水準(zhǔn) 儀對灌漿孔附近底板進行監(jiān)測，當(dāng)鄰近的灌漿孔內(nèi)冒漿或地下建筑物底板隆起達(dá)到2mm 時停止灌漿，證明該灌漿孔下已灌注密實，則轉(zhuǎn)注下一灌漿孔。
3) 、封堵灌漿孔
所有灌漿孔全部灌注密實后，采用微膨脹細(xì)石混凝土封堵灌漿孔。
需要指出的是壓力灌漿針對已經(jīng)浮起的建筑物，是必須采取的，而對于新建的建
筑物，則可不必采取此措施。
2、地下建筑物周邊換填土
根據(jù)達(dá)西定律的驗算原理，滲入基底土的水量與滲透系數(shù)成正比，而滲透系數(shù)與土 質(zhì)及土的密實度有關(guān)，因此為了減少使用中的抽水量及抽水頻率，降低維護運營費用， 可以在滲水量較大的區(qū)域采用不透水的土質(zhì)夯填密實。滲水量可通過在雨天對泄水孔內(nèi) 的出水量進行觀察，如某個區(qū)域的幾個泄水孔出水較多，則可證明該區(qū)域外的室外填土
6 (即回填土)質(zhì)量較差，即可進行有針對性的換填土工作。
工程應(yīng)用實例
湖北省武漢市某小區(qū)地下車庫出現(xiàn)上浮情況，該車庫為地下一層，建筑面積約8000m2， 埋深為4.5m,天然地基，未設(shè)置抗浮樁。經(jīng)過分析判斷，由于該處地勢低洼，回填土質(zhì)量較 差，四周地表滯水大量匯入基底，形成水浮力超過了該建筑自重，導(dǎo)致建筑物上浮。
根據(jù)阿基米德原理，物體受到的浮力等于其排開的水體積的重量。所以當(dāng)泄水孔開設(shè)在 地下建筑物底板、外墻下部及集水井時，建筑物受到的浮力大小與相應(yīng)的水位深度成正比， 可見當(dāng)泄水孔開設(shè)在集水井內(nèi)時，水浮力對地下建筑物底板的壓力最小，而開設(shè)在地下建筑 物外墻下部時的水浮力要大于在底板上開孔。但是由于本地下室底板在外墻以外挑出1.5m， 因此在外墻下部開孔可以有效的減少地面滲下的水進入基底，而直接從墻上泄水孔進入室內(nèi) 排水溝。在本工程實例中，采取的就是同時在地下建筑物底板、外墻下部及集水井內(nèi)開設(shè)泄 水孔，以最大化的減少水對地下建筑物底板的壓力及進入基底的水量。通過開設(shè)泄水孔，使 室外地下水位始終低于泄水孔的標(biāo)高，大大降低抗浮水位，減小了水的浮力，使地下建筑物 自重完全大于水的浮力，確保地下建筑物不致浮起。
滲水量驗算
1)、驗算原理
達(dá)西定律一地下水在土體孔隙中滲透時，由于滲透阻力的作用，沿程必然伴隨著能量的
損失，滲透能量損失與滲流速度之間的相互關(guān)系即為達(dá)西定律。艮P:
q=kAAh/l=kAi
式中q:滲流量，
k:滲透系數(shù)，其值等于水力梯度為1時水的滲透速度，cm/s,Ah:水頭損失， A:滲透斷面面積， 1:滲透斷面間距，
i=Ah/l:稱為水力梯度，也稱水力坡降； 2)、本工程實例計算
滲透系數(shù)k的確定由于室外回填土性質(zhì)屬于粉質(zhì)粘土，其滲透系數(shù)為10—6-l(r7Cin/S; 滲透斷面積A:本地下室周長約480m，埋深為4.5m，即A=2160ra2; △ h:考慮最不利情況，即室外水位達(dá)到土O.OOO時，地下室底板厚0.5m，即泄水孔口 標(biāo)高為-4.000m處。Ah=4m;
1:本地下室外墻距原基坑護坡邊緣距離最小值為lm，取14m; 則q= kAA h/l=10—7cm/s X 2160 X 104cm2X 4=86. 4cm7s=0. 75m'7天
本地下室內(nèi)原設(shè)計布有6個1. 5mX1. 5mX1. 5m集水井，則匯集到各個井的水量為0. 13m3/ 天，即每個集水井抽水間隔約為15天。
根據(jù)上述計算結(jié)果，本工程在實際應(yīng)用中泄水孔布置間距為2.5-3.0m，共計174個泄水 孔，其所能承擔(dān)的泄水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滲入室內(nèi)的水量，并且集水井也足夠滿足抽排要求。
本工程歷時30天完成，經(jīng)過長時間跟蹤觀察，排水系統(tǒng)運行良好，泄水孔內(nèi)過濾裝置 未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，建筑物沉降未發(fā)生異常變化。
權(quán)利要求
1.一種地下建筑物抗浮的方法，地下建筑物包括地下建筑物底板(3)、地下建筑物外墻(5)，地下建筑物外墻(5)外為室外填土(6)；其特征在于1)采用下列方法之一a)在地下建筑物外墻(5)的下部設(shè)置第一泄水孔(7)，第一泄水孔(7)的一端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽(2)相通，第一泄水孔(7)的另一端位于地下建筑物外墻(5)外；b)在地下建筑物底板(3)上設(shè)置第二泄水孔(8)，第二泄水孔(8)的上端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽(2)相通，第二泄水孔(8)的下端位于地下建筑物底板(3)下；c)在地下建筑物外墻(5)的下部設(shè)置第一泄水孔(7)，第一泄水孔(7)的一端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽(2)相通，第一泄水孔(7)的另一端位于地下建筑物外墻(5)外；在地下建筑物底板(3)上設(shè)置第二泄水孔(8)，第二泄水孔(8)的上端與地下建筑物室內(nèi)的排水溝槽(2)相通，第二泄水孔(8)的下端位于地下建筑物底板(3)下；2)排水溝槽(2)與地下建筑物室內(nèi)的集水井(1)相連通；3)通過水泵將集水井(1)的水排出地下建筑物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下建筑物抗浮的方法，其特征在于所述的集水井(l)的墻體上設(shè)置有第三泄水孔(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下建筑物抗浮的方法，其特征在于所述的第一泄水孔(7)的直徑為80-120mm，第一泄水孔(7)內(nèi)設(shè)有過濾裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下建筑物抗浮的方法，其特征在于所述的第二泄水 孔(8)的直徑為80-120mm，第二泄水孔(8)內(nèi)設(shè)有過濾裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地下建筑物抗浮的方法，其特征在于所述的第三泄水 孔(9)的直徑為80-120腿，第三泄水孔(9)內(nèi)設(shè)有過濾裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下建筑物抗浮的方法，其特征在于所述的地下建筑 物底板(3)在受到水的作用而上浮的情況下，采用如下方法1) 、開設(shè)灌漿孔灌漿孔布置在地下建筑物底板上，每10 151112布置一個灌漿孔，灌漿孔成孔直徑為。35ram ①45mm;2) 、壓力灌漿漿液采用純水泥漿，水灰比為0. 5，灌注時壓力控制在0. 9-1. 1Mpa; 灌漿順序從建筑物一邊向另一邊推進，灌漿時，采用高精度水準(zhǔn)儀對灌漿孔附近底板進 行監(jiān)測，當(dāng)鄰近的灌漿孔內(nèi)冒漿或地下建筑物底板隆起達(dá)到2mm時停止灌漿；3) 、封堵灌漿孔所有灌漿孔全部灌注密實后，采用微膨脹細(xì)石混凝土封堵灌漿孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下建筑物抗浮的方法，其特征在于所述的地下建筑物外墻(5)外的室外填土(6)采用不透水的土質(zhì)夯填密實。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地下建筑物抗浮的方法。一種地下建筑物抗浮的方法，其特征在于1)采用下列方法之一a)在地下建筑物外墻(5)的下部設(shè)置第一泄水孔(7)；b)在地下建筑物底板(3)上設(shè)置第二泄水孔(8)；c)在地下建筑物外墻(5)的下部設(shè)置第一泄水孔(7)；在地下建筑物底板(3)上設(shè)置第二泄水孔(8)；2)在地下建筑物外墻內(nèi)側(cè)設(shè)置排水溝槽(2)，并與地下建筑物室內(nèi)的集水井(1)相連通；3)通過水泵將集水井(1)的水排出地下建筑物。所述的集水井(1)的墻體上設(shè)置有第三泄水孔(9)。針對已經(jīng)浮起的地下建筑物，采取在地下建筑物底板(3)下進行壓力灌注水泥漿，同時在滲水量較大的區(qū)域?qū)Φ叵陆ㄖ锿鈮?5)外的回填土(6)進行換填。本發(fā)明具有簡單可靠的特點。
文檔編號E02D31/12GK101096852SQ200710052439
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者奕 袁 申請人:奕 袁