CN105569095A - 一种截排减压抗浮系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种截排减压抗浮系统，包括设置在地下结构周围的止水帷幕，所述地下结构的底板下方设置有若干集水坑，所述集水坑内设置有潜水泵和水位感应开关，所述集水坑的底部设置有井孔，井孔内设置有减压井管，所述减压井管的四周设置有反滤层，减压井管的顶部高出井孔口及反滤层且位于集水坑内，所述的减压井管主要由若干无砂混凝土井环同轴地上下叠加而成，所述无砂混凝土井环包括环形的上圈梁和下圈梁、立柱、无砂混凝土楔形块，本发明协同工作能有效降低底板上的浮力，且能控制排水量，保护周边环境不因排水量过大而引起地面沉降，大大减少了抗拔桩、抗拔锚杆的数量，方便拆卸和更换无砂混凝土块，保证减压井具有足够的耐久性。

Description

一种截排减压抗浮系统
技术领域
本发明属于地下工程抗浮技术领域，特别涉及一种截排减压抗浮系统。
背景技术
目前，全国大中型城市先后进入大规模开发利用地下空间的阶段，规模宏大、功能完整的地下综合体应运而生。这些超大型地下结构具有埋深大，面积广，但上部结构自重小的特点，抗浮问题十分突出。传统的抗浮方法有设置抗拔桩、抗拔锚杆、增加自重等，这些方法施工成本较高，工期长，随着地下结构的深度和面积的增加而急剧增长，甚至随着地下水位的变动而不能准确预测，大量的抗拔锚杆、抗拔桩永久留在土层中，干扰了原有的地层环境，为地下空间后续开发留下隐患，与绿色建筑理念相违背。
排水减压抗浮方法在经济性、工期及环保方面与传统方法相比拥有巨大优势，但仅强调排水还不够，无节制的排水会引起严重的环境问题，同时给排水结构带来过大的压力，使其淤堵的风险增加，可靠性降低，所以在强调排水的同时，还要通过截水措施减少渗水量，即截排减压抗浮系统。该系统充分利用了原有基坑止水帷幕的截水作用，减少排水对周边环境影响，降低减压井周边的水力坡降，减少其淤堵可能性，并且具备维修更换的功能，增加其长期运行的可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对现阶段传统抗浮措施存在的问题，提供一种排水效果好、环境影响低、工程造价少、自动程度高、检修维护易的截排减压抗浮系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种截排减压抗浮系统，包括设置在地下结构周围的止水帷幕，所述地下结构的底板下方设置有若干集水坑，所述集水坑内设置有与潜水泵自动控制柜电路连接的潜水泵和水位感应开关，所述集水坑的底部设置有向下延伸的井孔，井孔内设置有减压井管，所述减压井管的四周设置有反滤层，减压井管的顶部高出井孔口及反滤层且位于集水坑内，反滤层及减压井管底部设置有碎石垫层，所述的减压井管主要由若干无砂混凝土井环同轴地上下叠加而成，所述无砂混凝土井环包括环形的上圈梁和下圈梁、沿圆向均匀间隔的连接于上圈梁和下圈梁之间形成环形框架的立柱，所述上圈梁、下圈梁和立柱之间的各个空隙中均填充设置有互相挤压紧密、组成透水体的无砂混凝土楔形块，无砂混凝土井环的作用是过水和保土，需要保持长期可靠、可修，无砂混凝土井环应安装于透水砂层中，当地下结构底板底部不存在透水砂层时，应人工设置透水砂层，且其厚度不小于500mm。
进一步地，所述的立柱上预埋有用于吊装的预埋吊耳和用于安装时上下对齐和贯通的预埋钢管,安装时各环的预埋钢管位置应上下对齐、贯通。
进一步地，所述的无砂混凝土井环外围包裹有土工格栅。
进一步地，所述无砂混凝土楔形块与下圈梁的接触面向无砂混凝土井环中心倾斜一定角度，方便无砂混凝土楔形块由里向外安装时能挤压紧密。
进一步地，所述无砂混凝土楔形块的孔隙率大于等于15％，小于等于30％，以保证透水率。
进一步地，在无砂混凝土井环的展开图中，所述无砂混凝土楔形块所占表面积不小于45％，以保证无砂混凝土井环的透水率。
进一步地，所述无砂混凝土井环的内径不小于800mm，且不大于2000mm，壁厚不小于250mm，以达到经济性和强度的平衡。
进一步地，还包括插入地下的地下水位监测管，设置于地下结构底板上并伸入地基土中，用以监测地基土中的地下水位及其变动情况，当地下水位超过抗浮控制水位时，触发潜水泵开启排水，当地下水位低于抗浮控制水位时，关闭潜水泵。
进一步地，所述的地下水位监测管包括开有长圆孔的镀锌钢花管、有机玻璃管，开孔段外围附着四根钢筋并包裹20目钢丝网，开孔段位于地基土中，开孔段底部封闭，顶部设置开关，需要读数时打开开关，通过透明的有机玻璃管读出水位。
进一步地，所述的各个集水坑之间设置有PVC连通管，防止地下水在局部累积，降低了因潜水泵失效带来的风险，优化了抗浮效果，所述潜水泵的排水管上设置有流量计，可以实时监控地下水排水量值。
相比现有技术，本系统大大减少了抗拔桩、抗拔锚杆的数量，降低了地下结构底板上的水压力，减少工程造价，节省工期，竣工后运行状态良好，无堵塞现象发生；且该系统对已出现抗浮事故、需要抢险和修复的地下工程具有无与伦比的适应性，施工工艺简单，采用预制构件现场吊装，所需的操作空间不大，特别适合在已建成的地下结构中施工。该系统协同工作能有效降低底板上的浮力，且能控制排水量，保护周边环境不因排水量过大而引起地面沉降，减压井中可以进出，方便拆卸和更换无砂混凝土块，利于后续的维护，保证减压井具有足够的耐久性，经济、环保、易施工。
附图说明
图1为本发明实施例的截排减压抗浮系统结构示意图。
图2为本发明实施例的无砂混凝土井环横截面示意图。
图3为图2中A-A向剖面示意图。
图4为图2中B-B向剖面示意图。
图5为本发明实施例的无砂混凝土井环外立面展开示意图。
图6为本发明实施例的无砂混凝土楔形块组装示意图。
图7为本发明实施例的地下水位监测管结构示意图。
图8为本发明实施例的地下水位监测管横截面示意图。
图中：1、止水帷幕，2、地下结构，3、无砂混凝土井环，4、反滤层，5、集水坑，6、潜水泵，7、地下水位监测管，8、潜水泵自动控制柜，9、流量计，10、检修孔，11、连通管，12、碎石垫层，13、立柱，14、第一无砂混凝土楔形块，15、第二无砂混凝土楔形块，16、土工格栅，17、预埋钢管，18、预埋吊耳，19、上圈梁，20、下圈梁，21、镀锌钢花管，22、有机玻璃管，23、20目钢丝网，24、钢筋。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，显然，以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
如图1所示，本发明提供了一种截排减压抗浮系统，包括设置在地下结构2周围的止水帷幕1，所述地下结构2的底板下方设置有若干集水坑5，所述集水坑5内设置有与潜水泵自动控制柜电路连接的潜水泵6和水位感应开关，所述集水坑5的底部设置有向下延伸的井孔，井孔内设置有减压井管，所述减压井管的四周设置有厚度不小于300mm的反滤层4，减压井管的顶部高出井孔口及反滤层4且位于集水坑5内，反滤层4及减压井管底部设置有碎石垫层12，所述的减压井管主要由若干无砂混凝土井环3同轴地上下叠加而成，所述无砂混凝土井环3包括环形的上圈梁19和下圈梁20、沿圆向均匀间隔的连接于上圈梁19和下圈梁20之间形成环形框架的立柱13，所述上圈梁19、下圈梁20和立柱13之间的各个空隙中均填充设置有互相挤压紧密、组成透水体的无砂混凝土楔形块，无砂混凝土井环的作用是过水和保土，需要保持长期可靠、可修，无砂混凝土井环应安装于透水砂层中，当地下结构底板底部不存在透水砂层时，应人工设置透水砂层，且其厚度不小于500mm。
减压井管底部应设置于相对弱透水层中，进入弱透水层的优选深度不小于500mm，反滤层4和减压井管底端均应设置于碎石垫层12之上，减压井管的顶标高优选高出集水坑5底板顶标高可根据抗浮需要调整，通过改变该高程来调整地下水位，本实施例的减压井管的顶标高优选高出集水坑5底板顶标高500mm，所述集水坑5内设置有与潜水泵自动控制柜电路连接的潜水泵6和水位感应开关，潜水泵6优选设置两台，一台使用，一台备用，潜水泵自动控制柜8设置在地下结构2的侧壁上，潜水泵自动控制柜8采用电缆与潜水泵6相连接，控制其开启和关闭，潜水泵6的出水管与流量计9相连，潜水泵6开启时可通过流量计9读出抽排的水量，在地下结构2的底板上设置有检修孔10，检修孔10位于集水坑5正上方，便于维修人员进出和吊装工具、材料，检修孔10上设置钢盖板，当水位高于地下室底板时使用承压钢盖板，当遇到洪水、停电等极端情况时，可以打开钢盖板出水以降低风险，一般地，在地下结构2的底部可根据需要设置多个集水坑5和减压井管，每个集水坑5之间采用PVC连通管11相互连接，这种相互连通的方式降低了因潜水泵6失效带来的风险，优化了抗浮效果。
如图2至图6所示，为保证快速施工，质量优良，无砂混凝土井环3由工厂预制而成，具体地，所述无砂混凝土井环3包括环形的上圈梁19和下圈梁20、沿圆向均匀间隔的连接于上圈梁19和下圈梁20之间形成环形框架的立柱13，所述上圈梁19、下圈梁20和立柱13之间的各个空隙中均填充设置有互相挤压紧密、组成透水体的第一无砂混凝土楔形块14和第二无砂混凝土楔形块15，第一无砂混凝土楔形块14和第二无砂混凝土楔形块15的孔隙率不小于15％且不大于30％，在无砂混凝土井环3的展开图中，第一无砂混凝土楔形块14和第二无砂混凝土楔形块15所占表面积不得小于45％。因为框架空洞呈外大里小的形状，因此第一无砂混凝土楔形块14要先于第二无砂混凝土楔形块15安装，在立柱13中设置有预埋钢管17和预埋吊耳18，安装时，在预埋吊耳18处挂钢缆起吊，上下无砂混凝土井环3的预埋钢管17对齐就位，每两节井环之间的接触面上涂抹水泥砂浆，当所有无砂混凝土井环3就位后在预埋钢管17的空心中插入钢筋，灌浆封闭后所有无砂混凝土井环3连成一体。
具体而言，如图7至图8所示，该截排减压抗浮系统还包括设置于地下结构2的底板上的地下水位监测管7，地下水位检测管7主要由镀锌钢花管21、有机玻璃管22组成，镀锌钢花管21开长圆孔，其开孔率不小于50％，开孔外围附着四根钢筋24并包裹20目钢丝网23，开孔段位于地基土中，开孔段底部封闭，顶部设置开关，需要读数时打开开关，通过透明的有机玻璃管22读出水位即可，当地下水位超过抗浮控制水位时，触发潜水泵开启排水，当地下水位低于抗浮控制水位时，关闭潜水泵。
本实施例中，无砂混凝土井环3的内径不小于800mm，并不大于2000mm，壁厚不小于250mm。
优选地，如图4所示，所述无砂混凝土楔形块与下圈梁20的接触面向无砂混凝土井环3中心倾斜一定角度，即下圈梁20的截面为梯形，井外侧高度要高于井内侧高度，形成斜坡面，方便第一无砂混凝土楔形块14和第二无砂混凝土楔形块15由里向外安装时能挤压紧密。
所述止水帷幕1包括渗漏点检测装置，所述的渗漏点检测装置由电压表、导线、铅电极构成，本实施例通过止水帷幕1截断了大量进入地下结构2底板底部的地下水，少量的地下水穿过止水帷幕1和相对弱透水层进入减压井管中，汇流到集水坑5，当集水坑5中水位超过警戒值时，潜水泵自动控制柜8开启，潜水泵6开始工作，集水坑5中的水被排出地下室外，当水位位于警戒值以下时，潜水泵6不工作，也不排水，在整个排水过程中，可以实时监控地下水位值和排水量值，
为保证该系统能长期稳定可靠的运行，无砂混凝土井环3的透水性能不能降低过大，当出现无砂混凝土堵塞情况时，应对其进行更换，下面介绍具体的更换方式：
开启潜水泵6，排出集水坑5和减压井管中的水，然后打开检修孔钢盖板10，检修人员进入井中，敲碎发生堵塞的无砂混凝土楔形块，因无砂混凝土强度不高，较容易破碎，又因无砂混凝土井环3外围包裹有土工格栅16，因此无砂混凝土井环3外围土体不会涌入井中，最后由检修孔中吊入新无砂混凝土楔形块，按次序装入空位顶紧即可。
本发明的实际使用效果表明，截排减压抗浮系统大大减少了抗拔桩、抗拔锚杆的数量，降低了地下结构2底板上的水压力，减少工程造价，节省工期，竣工后运行状态良好，无堵塞现象发生；且该系统对已出现抗浮事故、需要抢险和修复的地下工程具有无与伦比的适应性，施工工艺简单，采用预制构件现场吊装，所需的操作空间不大，特别适合在已建成的地下结构中施工。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种截排减压抗浮系统，包括设置在地下结构(2)周围的止水帷幕(1)，所述地下结构(2)的底板下方设置有若干集水坑(5)，所述集水坑(5)内设置有与潜水泵自动控制柜电路连接的潜水泵(6)和水位感应开关，所述集水坑(5)的底部设置有向下延伸的井孔，井孔内设置有减压井管，所述减压井管的四周设置有反滤层(4)，减压井管的顶部高出井孔口及反滤层(4)且位于集水坑(5)内，反滤层(4)及减压井管底部设置有碎石垫层(12)，其特征在于：
所述的减压井管主要由若干无砂混凝土井环(3)同轴地上下叠加而成，所述无砂混凝土井环(3)包括环形的上圈梁(19)和下圈梁(20)、沿圆向均匀间隔的连接于上圈梁(19)和下圈梁(20)之间形成环形框架的立柱(13)，所述上圈梁(19)、下圈梁(20)和立柱(13)之间的各个空隙中均填充设置有互相挤压紧密、组成透水体的无砂混凝土楔形块。
2.根据权利要求1所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：所述的立柱上预埋有用于吊装的预埋吊耳和用于安装时上下对齐和贯通的预埋钢管。
3.根据权利要求1所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：所述的无砂混凝土井环(3)外围包裹有土工格栅(16)。
4.根据权利要求1所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：所述无砂混凝土楔形块与下圈梁(20)的接触面向无砂混凝土井环(3)中心倾斜一定角度。
5.根据权利要求1所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：所述无砂混凝土楔形块的孔隙率大于等于15％，小于等于30％。
6.根据权利要求1所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：在无砂混凝土井环3的展开图中，所述无砂混凝土楔形块所占表面积不小于45％。
7.根据权利要求1所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：所述无砂混凝土井环(3)的内径不小于800mm且不大于2000mm，壁厚不小于250mm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：还包括插入地下的地下水位监测管(7)，设置于地下结构底板上并伸入地基土中，用以监测地基土中的地下水位及其变动情况，当地下水位超过抗浮控制水位时，触发潜水泵(6)开启排水，当地下水位低于抗浮控制水位时，关闭潜水泵(6)。
9.根据权利要求8所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：所述的地下水位监测管(7)包括开有长圆孔的镀锌钢花管(21)、有机玻璃管(22)，开孔段外围附着四根钢筋(24)并包裹20目钢丝网(23)，开孔段位于地基土中，开孔段底部封闭，顶部设置开关，需要读数时打开开关，通过透明的有机玻璃管(22)读出水位。
10.根据权利要求1所述的一种截排减压抗浮系统，其特征在于：所述的各个集水坑(5)之间设置有PVC连通管，所述潜水泵(6)的排水管上设置有流量计(9)。
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