CN104196046A - 降低地下抗浮水位的隔水排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低地下抗浮水位的隔水排水系统，该系统设置在地下建筑的四周，包括：滤水层、盲沟、排水沟和隔水层，所述滤水层环绕于地下建筑周围，所述滤水层外围设有纵横交错连接排列的盲沟，所述盲沟外端口连接市政管道或者通过连接排水沟再排入市政管道，所述滤水层的下方设有反滤作用的透水土工布，所述盲沟和滤水层的上方铺设有隔水层，所述隔水层的标高低于地面道路，所述隔水层的上方设有覆土层；本发明解决了地下建筑的抗浮问题，不仅经济节约，而且安全可靠，特别是在地下水位较高地区尤为适用。

Description

降低地下抗浮水位的隔水排水系统

技术领域

本发明涉及土木工程岩土地基领域，具体涉及一种降低地下抗浮水位的隔水排水系统。

背景技术

目前，国内地下水位较高的地区，对于独立地下车库或地下建筑，往往需要进行抗浮设计，建筑局部场地抬高的部位地表水绝大部分以地表的形式排走，抗浮水位还可以按照室外小区整体道路的场地标高来确定，但是，当遇到大雨或暴雨时会有部分地表水渗流到土中，导致地下车库或地下建筑周边地下水位抬升，对结构抗浮设计造成影响。抗浮设计较常用的是采用抗拔桩或者增加配重，而采用抗拔桩或增加配重，一方面较大程度地增加土建造价，另一方面也延长了施工周期；抗浮设计的另外一种设计方法是直接降低地下水位，目前常用的是在地下车库底板下面设置排水盲沟，使地下水通过排水盲沟排入集水井，再将集水井中的水抽走，进而降低车库周边的地下水位，该方式往往需要在地下车库里面或者外面设计集水井，增加施工难度，同时，排水盲沟若失效很难补救。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种根据地下建筑本身的自重以及市政管道网的标高，通过在地下建筑侧面四周设置隔水、排水系统，将地下建筑的抗浮水位(地下水高水位)限制在某一标高，使得地下建筑仅靠自重就能满足高水位的抗浮问题，节约抗拔桩，缩短施工周期，同时有隔水、排水两道防线确保抗浮地下水位不会高于设定标高，安全可靠。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：一种降低地下抗浮水位的隔水排水系统，该系统设置在地下建筑的四周，包括：滤水层、盲沟、隔水层，所述滤水层环绕于地下建筑周围，所述滤水层外围设有纵横交错连接排列的盲沟，所述盲沟外端口连接市政管道或者通过连接排水沟再排入市政管道，所述滤水层的下方设有反滤作用的透水土工布，所述盲沟和滤水层的上方铺设有隔水层，所述隔水层的标高低于地面道路，所述隔水层的上方设有覆土层。

当遇到大雨或暴雨时会有部分地表水渗流到土中，隔水层的设置使得地下水在隔水层处形成两个各自独立且不连通的“连通器”，该排水系统将地下水分割成两部分，使得上下两部分形不成连续的水头，隔水层以上的地下水只会作为载荷，地下建筑底板所受的水头压力被有效的控制，最大的水头只到隔水层标高；隔水层下设置滤水层和盲沟，当隔水层失效时能够防止隔水层上部的上层地下水渗流到下层土壤中，形成连通的水头，防止抗浮水位的升高，滤水层和盲沟迅速的将渗流下来的水排至市政管道或通过连接排水沟再排入市政管道，滤水层和盲沟的排水能力需要通过验算，满足上层土渗水的排水能力，从而控制地下建筑底板所受的水头压力。因此，盲沟的排水能力应该根据隔水层失效后隔水层以上覆土的渗水量来设计，原理如下：

假定地下建筑周长为L，地下建筑平面面积为S1，外围排水沟或市政管道包围的面积为S，车库顶板的覆土厚度为h，隔水层以上覆土的渗透系数为k1，盲沟外围与排水沟或市政管线连接的总截面面积为S2，砾石层的渗透系数为k2，地下室外墙至排水沟或市政管道的最长距离为L1，覆土顶面标高为H，排水系统顶面标高为H1。

隔水层失效后，流入隔水层以下滤水层和盲沟的水量Q包括两个部分，一部分是地下建筑以上部分渗水量Q1，另一部分是排水沟至地下建筑外墙之间的土渗水量Q2。这两部分水都是非承压水，水力坡度为i＝1，则：

Q1＝L×h×k1

Q2＝(S-S1)×k1

Q＝Q1+Q2

地表水水头压力为H，排水系统处自由水的水头压力为H1，因此，该两处的水头压力差为H－H1，由于有缓坡的存在，取水头压力为一半，及(H－H1)/2，渗流路径长度各点不一，比较保守的取L1，则水力坡度为(H－H1)/(2×L1)。根据渗流的达西定律v＝ki(v为渗流断面平均流速，i为水力坡度，k为渗透系数)，排水系统的最大排水量为：

Q3＝S2×k2×(H－H1)/(2×L1)

需满足Q3≥Q

本发明的进一步改进在于，所述盲沟包括盲沟主体和方便施工的侧面砖模，所述砖模设于盲沟主体的两侧，砖模的设置为了防止泥沙堵塞盲沟。

本发明的进一步改进在于，所述盲沟主体包括砾石和排水管，所述砖模由横孔水利砖砌成，利用能够保证盲沟不被周围土侵入且具有更好的排水能力和耐久性。

本发明的进一步改进在于，所述排水管的管壁设有开孔，所述排水管外部包裹一层透水无纺布，防止泥沙进入排水管而不被泥沙堵塞，所述排水管设于盲沟中间，提高盲沟的排水能力。

作为优选排水管开孔的直径为10mm-30mm的圆孔；也可以为不规则的开孔。

本发明的进一步改进在于，所述排水管为PVC管。

本发明的进一步改进在于，所述盲沟的下面和侧面裹附反滤作用的透水土工布，防止泥沙进入盲沟。

本发明的进一步改进在于，所述隔水层由不透水土工布和/或膨润土防水毯组成。

本发明的进一步改进在于，所述不透水土工布和膨润土防水毯之间设有素混凝土，这样能够更进一步加强滤水层处的防水效果，同时能防止防水毯被砾石层刺穿。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果是：

解决了地下建筑的抗浮问题，不仅经济节约，而且安全可靠，特别是在地下水位较高地区尤为适用。

附图说明

图1为本发明实施例排水层平面示意图；

图2为本发明实施例隔水层平面示意图；

图3为本发明实施例局部剖面结构示意图；

图4为本发明第一实施例局部剖面结构示意图；

图5为本发明第一实施例隔水层及滤水层C处放大结构示意图；

图6为本发明第一实施例隔水层及盲沟D处截面放大结构示意图；

图7为本发明第二实施例局部剖面结构示意图；

图8为本发明第二实施例隔水层及滤水层C’放大结构示意图；

图9为本发明第二实施例隔水层及盲沟D’截面放大结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。

请参阅图1至图9，本发明提供了一种降低地下抗浮水位的隔水排水系统，该系统设置在地下建筑(5)的四周，包括：滤水层(1)、盲沟(2)、排水沟(3)和隔水层(4)，所述滤水层(1)环绕于地下建筑(5)周围，所述滤水层(1)外围设有纵横交错连接排列的盲沟(2)，所述盲沟(2)外端口连接排水沟(3)，所述滤水层(1)的下方设有反滤作用的透水土工布(61)防止泥沙进入滤水层(1)，所述盲沟(2)和滤水层(1)的上方铺设有隔水层(4)，所述隔水层(4)的标高低于地面道路(8)，所述隔水层(4)的上方设有覆土层(9)。

如图3所示，地下建筑(5)为地下车库，当隔水层(4)失效后，盲沟(2)的排水能力应该根据隔水层(4)以上覆土的渗水量来设计，原理如下：

设地下车库周长为L，地下车库面积为S1，外围排水沟(3)或市政管道包围的面积为S，车库顶板的覆土厚度为h，隔水层(4)以上覆土的渗透系数为k1，盲沟(2)外围与排水沟(3)或市政管线连接的总截面面积为S2，砾石层的渗透系数为k2，地下室外墙至排水沟(3)或市政管道的最长距离为L1，覆土顶面标高为H，排水系统顶面标高为H1。

隔水层(4)失效后，流入隔水层(4)以下滤水层(1)和盲沟(2)的水量Q包括两个部分，一部分是地下车库以上部分渗水量Q1，另一部分是排水沟(3)至地下建筑外墙之间的土渗水量Q2。这两部分水都是非承压水，水力坡度为i，则：

Q1＝L×h×k1

Q2＝(S-S1)×k1

Q＝Q1+Q2

地表水水头压力为H，排水系统处自由水的水头压力为H1，因此，该两处的水头压力差为H－H1，由于有缓坡的存在，取水头压力为一半，及(H－H1)/2，渗流路径长度各点不一，比较保守的取L1，则水力坡度为(H－H1)/(2×L1)。根据渗流的达西定律v＝ki(v为渗流断面平均流速，i为水力坡度，k为渗透系数)，排水系统的最大排水量为：

Q3＝S2×k2×(H－H1)/(2×L1)

需满足Q3≥Q

实施例一，如图1-2所示，地下建筑(5)为地下二层车库，紧贴地下车库四周设置了隔水层(4)，同时在隔水层(4)的下面设置了滤水层(1)和盲沟(2)，滤水层(1)的设置范围为紧贴地下车库往外5米的范围；盲沟(2)的设置范围为滤水层(1)以外至小区地面道路(8)范围。

如图4所示，隔水层(4)的顶面设计标高为道路标高向下0.5米。

如图5所示，滤水层(1)为砾石滤水层，滤水层(1)的下方设有反滤作用的透水土工布(61)，防止泥沙进入滤水层(1)滤水层的上方铺设了膨润土防水毯(14)的隔水层(4)。

如图6所示，盲沟(2)包括砾石(11)和排水管(12)构成的盲沟主体和方便盲沟施工的侧面砖模(10)，砖模(10)设于盲沟主体的两侧，砖模(10)的设置为了防止泥沙堵塞盲沟(2)，砖模(10)由横孔水利砖砌成，盲沟(2)各部分之间空地中覆有土，土中的水通过水利砖排入盲沟(2)；排水管(12)为管壁开设有多个孔径为20mm小孔的PVC管，PVC管的直径为300mm。排水管(12)外部包裹一层透水无纺布，防止泥沙进入排水管(12)而不被泥沙堵塞，所述排水管(12)设于盲沟(2)中间，盲沟(2)上方铺设了膨润土防水毯(14)的隔水层(4)，盲沟(2)的下面和侧面裹附反滤作用的透水土工布(62)。

当遇到大雨或暴雨时会有部分地表水渗流到土中，膨润土防水毯(14)的设置使得地下水在隔水层处形成两个各自独立且不连通的“连通器”，该排水系统将地下水分割成两部分，使得上下两部分形不成连续的水头，膨润土防水毯(14)以上的地下水只会作为载荷，地下建筑底板(15)所受的水头压力被有效的控制，最大的水头只到隔水层(4)标高；膨润土防水毯(14)下设置滤水层(1)和盲沟(2)可以防止当膨润土防水毯(14)失效时能够防止膨润土防水毯(14)上部的上层地下水渗流到下层土壤中，防止抗浮水位的升高，滤水层(1)和盲沟(2)，迅速的将渗流下来的水排至排水沟(3)，然后通过排水沟(3)连接市政排水管道将上层地下水排出，从而控制地下建筑底板(15)所受的水头压力。

实施例二，如图1-2所示，地下建筑(5)为地下二层车库，紧贴地下车库四周设置了隔水层(4)，同时在隔水层(4)的下面设置了滤水层(1)和盲沟(2)，滤水层(1)的设置范围为紧贴地下车库往外5米的范围；盲沟(2)的设置范围为滤水层(1)以外至小区地面道路(8)范围。

如图7所示，膨润土防水毯(14)的顶面设计标高为道路标高向下0.5米。

如图8-9所示，隔水层(4)由不透水土工布(13)和膨润土防水毯(14)组成。

如图8所示，滤水层(1)为砾石滤水层，滤水层(1)的下方设有反滤作用的透水土工布(61)，防止泥沙进入滤水层(1)，滤水层(1)的上方依次铺设了不透水土工布(13)、70mm厚的最低标号为C10素混凝土(7)、膨润土防水毯(14),最低标号为C10素混凝土(7)的设置增强了滤水层(1)以上部位的隔水层的隔水作用。

如图9所示，盲沟(2)包括砾石(11)和排水管(12)构成的盲沟主体和砖模(10)，砖模(10)设于盲沟主体的两侧，砖模(10)的设置为了防止泥沙堵塞盲沟(2)，砖模(10)由横孔水利砖砌成，盲沟(2)各部分之间空地中覆有土，土中的水通过水利砖排入盲沟(2)；排水管(12)为管壁开设有多个孔径为20mm小孔的PVC管，PVC管的直径为300mm。排水管(2)外部包裹一层透水无纺布，防止泥沙进入排水管(12)而不被泥沙堵塞，所述排水管(12)设于盲沟(2)中间，盲沟(2)的上方依次铺设了不透水土工布(13)和膨润土防水毯(14)，盲沟(2)的下面和侧面裹附反滤作用的透水土工布(62)。

当遇到大雨或暴雨时会有部分地表水渗流到土中，不透水土工布(13)和膨润土防水毯(14)的设置使得地下水在隔水层处形成两个各自独立且不连通+的“连通器”，该排水系统将地下水分割成两部分，使得上下两部分形不成连续的水头，隔水层以上的地下水只会作为载荷，地下建筑底板(15)所受的水头压力被有效的控制，最大的水头只到隔水层(4)标高；膨润土防水毯(14)以下设置不透水土工布(13)能够起着双重保护，防止膨润土防水毯(14)失效时能够防止膨润土防水毯(14)上部的上层地下水渗流到下层土壤中；不透水土工布(13)下设置滤水层(1)和盲沟(2)可以防止当膨润土防水毯(14)和不透水土工布(13)都失效时能够防止隔水层上部的上层地下水渗流到下层土壤中，防止抗浮水位的升高，滤水层(1)和盲沟(2)，迅速的将渗流下来的水排至排水沟(3)，然后通过排水沟(3)连接市政排水管道将上层地下水排出，从而控制地下建筑底板(15)所受的水头压力。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含在本发明的范围内。

Claims (9)

1.降低地下抗浮水位的隔水排水系统，该系统设置在地下建筑的四周，其特征在于包括：滤水层、盲沟、排水沟和隔水层，所述滤水层环绕于地下建筑周围，所述滤水层外围设有纵横交错连接排列的盲沟，所述盲沟外端口连接市政管道或者通过连接排水沟再排入市政管道，所述滤水层的下方设有反滤作用的透水土工布，所述盲沟和滤水层的上方铺设有隔水层，所述隔水层的标高低于地面道路，所述隔水层的上方设有覆土层。

2.如权利要求1所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述盲沟包括盲沟主体和方便施工的侧面砖模，所述砖模设于盲沟主体的两侧。

3.如权利要求2所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述盲沟主体包括砾石和排水管，所述砖模由横孔水利砖砌成。

4.如权利要求3所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述排水管的管壁设有开孔，所述排水管外部包裹一层透水无纺布，所述排水管设于盲沟中间。

5.如权利要求3或4所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述排水管为PVC管。

6.如权利要求1或2所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述盲沟的下面和侧面裹附反滤作用的透水土工布。

7.如权利要求1至4中任一所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述隔水层由不透水土工布和/或膨润土防水毯组成。

8.如权利要求7所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述不透水土工布和膨润土防水毯之间设有素混凝土层。

9.如权利要求8所述的降低地下抗浮水位的隔水排水系统，其特征在于，所述素混凝土为最低标号为C10素混凝土。