CN113175005A - 暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下车库底板雨水浮力泄压设计与施工领域，具体涉及一种暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征是采取以下步骤：一、确认设置雨水泄压井的条件；二、防水底板抗浮平衡计算；三、地下车库汇水量计算；四、雨水泄压井设计；五、渗水盲沟设计；六、潜水泵选择；七、雨水泄压井系统施工。本发明是在地下车库基坑回填前的肥槽内预先设置雨水浮力泄压井，能有效防控雨水浮力导致的防水底板隆起、开裂与渗漏水等全国性质量通病的发生。与抗浮板法、排水限压法等传统技术相比，节约抗浮费用3/4以上，系统维护方便，可解决底板下浮力泄压系统施工复杂、泄压与防水效果差、施工难度大等关键性技术难题。
Description
技术领域
本发明提供一种暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，属于地下车库防水底板雨水防浮设计与施工技术交叉领域，适用于无抗浮设防要求，且地基持力层或下卧层为弱透水土体的地下车库防水底板雨水防浮设计与施工。
背景技术
目前，我国对不受地下水影响的地下车库，均设计为没有抗浮功能的防水底板。经调研，凡是地下车库地基持力层或下卧层为弱透水土体，且设计为防水底板的工程，在暴雨时期不同程度的发生了隆起、开裂、渗漏水现象，严重影响地下车库使用功能与结构安全性和耐久性。但如果按暴雨时期水位将地下车库设计为抗浮底板，需要增加巨额投资。为解决上述暴雨时期全国地下车库防水底板抗浮关键性技术难题，保障地下车库使用功能，大幅度降低雨水抗浮费用而研发本项发明专利。
目前已经发明公开的一种工程无砂砼蓄水泄压井抗浮结构及其实施方法(申请号为202011305973.8)，包括应急池、蓄水泄压井。蓄水泄压井设置在应急池边缘的水源涌出点，以解决在施工过程中因对地质条件、地下水并不是完全明确、施工过程的不可控等因素，地下底板结构经常性出现抗浮力不足的问题。其效果是能够对地下水进行汇集，从而减轻对应急池底部的浮力，起到防浮作用。属于基坑降水技术范畴，只能解决施工过程应急池底板防浮问题，而无法解决本发明能够解决的地下车库使用过程暴雨时期底板隆起、开裂、渗漏水等质量通病。
发明内容
为解决上述关键性技术问题，本发明的目的在于提供一种暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法：
1)消除暴雨时期地下车库底板隆起、开裂、渗漏水等质量通病。
2)保障地下车库使用功能前提下，大幅度降低雨水抗浮费用，确保结构安全性和耐久性。
3)与抗浮板法、排水限压法等传统技术相比，节约抗浮费用3/4左右。
4)解决传统浮力泄压系统施工与维护难度大、泄压与防水效果差等关键性技术难题。
5)通过排水沟收集雨水至蓄水池内，用于花草灌溉，可大量节约水资源。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，采取以下步骤：
一、确认设置雨水泄压井的条件：
根据地下车库工程图纸和地质勘察报告的地质与水文情况分析确认，当地下车库无抗浮设防要求，且地基持力层或下卧层为弱透水土体时应设置雨水泄压井。
二、防水底板抗浮平衡计算：
1、雨水渗流水浮力荷载按下式计算：w＝γsh
式中：w—雨水渗流水浮力荷载(kN/m2)；
γs—雨水容重,取10kN/m3；
h—雨水渗流水超越垫层底面以上的高度(m)。
2、防水底板抗浮平衡荷载按下式计算：q＝γG(h1+h2+h3+h4)；
式中：q—防水底板抗浮平衡荷载(kN/m2)；
γG—钢筋混凝土与素混凝土平均容重，取25(kN/m3)；
h1、h2、h3、h4—分别为垫层、防水保护层、防水底板、地下车库地面厚度(m)。
3、防水底板抗浮平衡水位高度按下式计算：hs＝q/γs
式中：hs—防水底板抗浮平衡水位高度(m)；
q—防水底板抗浮平衡荷载(kN/m2)；
γs—雨水容重,取10kN/m3。
4、雨水泄压井底埋深按下式计算：H＝k2(hs+k1)
式中：H—雨水泄压井底埋深(m)；
k1—潜水泵潜水深度，取1.5m；
k2—抗浮安全系数，取1.2；
hs—防水底板抗浮平衡水位高度(m)。
5、确定地下车库防水底板抗浮警戒水位
防水底板抗浮平衡水位高度以下0.5m～1.0m为抗浮警戒水位。
三、地下车库汇水量计算：
地下车库汇水量按下式计算：Q＝Aq
式中：Q—地下车库汇水量(m3/h)；
A—地下车库汇水面积，取其基坑上口四周向外扩展2m～3m纵横边长的乘积(m2)后，减主楼占地面积；
q—当地50年重现期暴雨强度(m/h)。
四、雨水泄压井设计
1、确定雨水泄压井布置数量
按照每眼雨水泄压井承担1000m2～1200m2汇水面积的原则，确定雨水泄压井布置数量。
2、雨水泄压井布置间距按下式计算：a＝l/(n-1)
式中：a—雨水泄压井布置间距(m)；
l—地下车库基坑下口肥槽中心线周长(m)；
n—雨水泄压井数量(眼)。
3、绘制雨水泄压井平面布置图
以基坑下口肥槽中心线和井位设计中心线为纵横坐标，定位绘制泄压井平面布置图。
4、绘制雨水泄压井剖面图
雨水泄压井剖面图由地下车库外墙与基础、雨水泄压井管与滤水系统、潜水泵系统、渗水盲沟、排水沟等设计要素构成。
5、蓄水池设计
将渗透雨水通过排水沟收集到3000m3～5000m3的防水混凝土蓄水池内，建筑做法与传统蓄水池相同。
五、渗水盲沟设计
将地下车库防水底板上平以下的肥槽宽度范围设计为渗水盲沟区域。
六、潜水泵选择
1、每眼雨水泄压井汇水量按下式计算：Q1＝A1q
式中：Q1—每眼雨水泄压井汇水量(m3/h)；
A1—每眼雨水泄压井分担地下车库汇水面积(m2)；
q—当地50年重现期暴雨强度(m/h)。
2、潜水泵选择
选用排水能力为每眼井汇水量的1.2～1.3倍，扬程为井深度1.2～1.3倍的潜水泵。
3、潜水泵启停
采用红外线监测仪探测井内水位，达到警戒水位时潜水泵自动启动排水，低于警戒水位时潜水泵自动停止排水。
七、雨水泄压井系统施工
1、雨水泄压井定位与成孔
1)在地下车库外墙防水完成后，按照雨水泄压井平面布置图定位井孔中心线和轮廓线；
2)采用比井管外径大150mm～200mm的钻机钻出井孔。
2、雨水泄压井安装
1)清理干净井孔并夯实整平后，平稳放入混凝土井底；
2)将井管周围包裹滤水土工膜后放入井孔内，井孔与井管间隙填充中砂滤水层；
3)将井管周围包裹滤水土工膜后继续向上安装，井管接缝采用3根钢筋沿周长均匀布置，并将井管调整垂直与连接固定。
3、渗水盲沟施工
将地下车库防水底板上平以下的肥槽宽度范围，填充碎石形成渗水盲沟。
4、肥槽回填
在井管外围设置中砂滤水层护圈，并随回填土厚度逐层填充中砂滤水层后抽出护圈，以此类推完成肥槽回填。
5、潜水泵安装
基坑回填土完成后，在雨水泄压井管内安装潜水泵与泵管等排水系统。
6、排水沟施工
1)委托混凝土构配件厂生产预制盖板；
2)在夯填密实的回填土上，按设计要求开挖排水沟槽，验收合格后浇筑混凝土排水沟底板，安装排水沟壁模板与浇筑混凝土形成排水沟。
7、蓄水池施工
蓄水量为3000m3～5000m3的防水混凝土蓄水池施工，与排水沟坡率低点相贯通，施工方法与传统蓄水池相同。
其中，优选方案为：
所述步骤一中弱透水土体的透水系数为10-5cm/s≤k＜10-4cm/s。
所述步骤二中第3条防水底板抗浮平衡水位高度是指自垫层底平至抗浮平衡水位上平的距离。
所述步骤二第4条雨水泄压井底埋深是指防水底板抗浮平衡水位以下井的深度。
所述步骤三第1条地下车库汇水量计算时将暴雨强度单位mm/min换算为m/h。
所述步骤四第3条肥槽是指地下车库外墙外边线以外的基槽。
所述步骤七第2条雨水泄压井全高为无砂混凝土滤水管。
所述步骤七第2条井管接缝采用3根钢筋为长度0.8m～1.2m、直径16mm～18mm；
所述步骤七第4条在井管外围设置中砂滤水层护圈的直径与井孔相同。
所述步骤七第6条排水沟及预制盖板混凝土强度等级为C30～C35；排水沟净宽为600mm～800mm，盖板厚度80mm～100mm；排水沟顶点净深400mm～500mm，排水沟纵向排水坡率0.2％～0.3％，排泄渗透雨水至混凝土蓄水池用于花草灌溉。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)采用科学的雨水泄压等计算模型及设计与施工系统技术，消除暴雨时期地下车库防水底板隆起、开裂、渗漏水等全国性质量通病。
2)保障地下车库使用功能前提下，大幅度降低雨水抗浮费用，确保结构安全性和耐久性。
3)与抗浮板法、排水限压法等传统技术相比，节约抗浮费用3/4左右。
4)解决传统浮力泄压系统施工与维护难度大、泄压与防水效果差等关键性技术难题；
5)通过排水沟收集雨水至蓄水池内，用于花草灌溉，可大量节约水资源。
6)符合节能降耗与绿色施工要求，具有地下车库抗浮设计与施工技术前瞻引领效应，社会效益与经济效益显著，推广应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明雨水浮力泄压系统剖面示意图；
图中：1、下卧层；2、持力层；3、井底；4、潜水泵；5、井孔；6-1、垫层；6-2、防水保护层；6-3、防水底板；6-4、地面；7、渗水盲沟；8、抗浮警戒水位；9、抗浮平衡水位；10、井管；11、滤水土工膜；12、地下车库外墙；13、泵管；14、排水沟；15、预制盖板；16、中砂滤水层；17、肥槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
如图1所示，本实施例所述暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，采取以下步骤：
一、确认设置雨水泄压井的条件：
根据地下车库工程图纸和地质勘察报告的地质与水文情况分析确认，当地下车库无抗浮设防要求，且地基持力层2或下卧层1为弱透水土体时应设置雨水泄压井。
二、防水底板抗浮平衡计算：
1、雨水渗流水浮力荷载按下式计算：w＝γsh
式中：w—雨水渗流水浮力荷载(kN/m2)；
γs—雨水容重,取10kN/m3；
h—雨水渗流水超越垫层6-1底面以上的高度(m)。
2、防水底板抗浮平衡荷载按下式计算：q＝γG(h1+h2+h3+h4)；
式中：q—防水底板6-3抗浮平衡荷载(kN/m2)；
γG—钢筋混凝土与素混凝土平均容重，取25(kN/m3)；
h1、h2、h3、h4—分别为垫层6-1、防水保护层6-2、防水底板6-3、地下车库地面6-4厚度(m)。
3、防水底板抗浮平衡水位高度按下式计算：hs＝q/γs
式中：hs—防水底板6-3抗浮平衡水位9高度(m)；
q—防水底板6-3抗浮平衡荷载(kN/m2)；
γs—雨水容重,取10kN/m3。
4、雨水泄压井底埋深按下式计算：H＝k2(hs+k1)
式中：H—雨水泄压井底3埋深(m)；
k1—潜水泵4潜水深度，取1.5m；
k2—抗浮安全系数，取1.2；
hs—防水底板6-3抗浮平衡水位9高度(m)。
5、确定地下车库防水底板抗浮警戒水位
防水底板6-3抗浮平衡水位9高度以下0.5m～1.0m为抗浮警戒水位8。
三、地下车库汇水量计算：
地下车库汇水量按下式计算：Q＝Aq
式中：Q—地下车库汇水量(m3/h)；
A—地下车库汇水面积，取其基坑上口四周向外扩展2m～3m纵横边长的乘积(m2)后，减主楼占地面积；
q—当地50年重现期暴雨强度(m/h)。
四、雨水泄压井设计
1、确定雨水泄压井布置数量
按照每眼雨水泄压井承担1000m2～1200m2汇水面积的原则，确定雨水泄压井布置数量。
2、雨水泄压井布置间距按下式计算：a＝l/(n-1)
式中：a—雨水泄压井布置间距(m)；
n—雨水泄压井数量(眼)；
l—地下车库基坑下口肥槽17中心线周长(m)。
3、绘制雨水泄压井平面布置图
以基坑下口肥槽17中心线和井位设计中心线为纵横坐标，定位绘制泄压井平面布置图。
4、绘制雨水泄压井剖面图
雨水泄压井剖面图由地下车库外墙12与基础、雨水泄压井管10与滤水系统、潜水泵4系统、渗水盲沟7、排水沟14等设计要素构成。
5、蓄水池设计
将渗透雨水通过排水沟14收集到3000m3～5000m3的防水混凝土蓄水池内，建筑做法与传统蓄水池相同。
五、渗水盲沟设计
将地下车库防水底板6-3上平以下的肥槽17宽度范围设计为渗水盲沟7区域。
六、潜水泵选择
1、每眼雨水泄压井汇水量按下式计算：Q1＝A1q
式中：Q1—每眼雨水泄压井汇水量(m3/h)；
A1—每眼雨水泄压井分担地下车库汇水面积(m2)；
q—当地50年重现期暴雨强度(m/h)。
2、潜水泵选择
选用排水能力为每眼井汇水量的1.2～1.3倍，扬程为井深度的1.2～1.3倍的潜水泵4。
3、潜水泵启停
采用红外线监测仪探测井内水位，达到警戒水位时潜水泵4自动启动排水，低于警戒水位时潜水泵4自动停止排水。
七、雨水泄压井系统施工
1、雨水泄压井定位与成孔
1)在地下车库外墙12防水完成后，按照雨水泄压井平面布置图定位井孔5中心线和轮廓线；
2)采用比井管10外径大150mm～200mm的钻机钻出井孔5。
2、雨水泄压井安装
1)清理干净井孔5并夯实整平后，平稳放入混凝土井底3；
2)将井管10周围包裹滤水土工膜11后放入井孔5内，井孔5与井管10间隙填充中砂滤水层16；
3)将井管10周围包裹滤水土工膜11后继续向上安装，井管10接缝采用3根钢筋沿周长均匀布置，并将井管10调整垂直与连接固定。
3、渗水盲沟施工
地下车库防水底板6-3上平以下的肥槽17宽度范围，填充碎石形成渗水盲沟7。
4、肥槽回填
在井管10外围设置中砂滤水层16护圈，并随回填土厚度逐层填充中砂滤水层16后抽出护圈，以此类推完成肥槽17回填。
5、潜水泵安装
基坑回填土完成后，在雨水泄压井管10内安装潜水泵4与泵管13等排水系统。
6、排水沟施工
1)委托混凝土构配件厂生产预制盖板15；
2)在夯填密实的回填土上，按设计要求开挖排水沟14槽，验收合格后浇筑混凝土排水沟14底板，安装排水沟14壁模板与浇筑混凝土形成排水沟14。
7、蓄水池施工
蓄水量为3000m3～5000m3的防水混凝土蓄水池施工，与排水沟14坡率低点相贯通，施工方法与传统蓄水池相同。
其中，优选方案为：
所述步骤一中弱透水土体的透水系数为10-5cm/s≤k＜10-4cm/s。
所述步骤二中第3条防水底板6-3抗浮平衡水位9高度是指自垫层6-1底平至抗浮平衡水位9上平的距离。
所述步骤二第4条雨水泄压井底3埋深是指防水底板6-3抗浮平衡水位9以下井的深度。
所述步骤三第1条地下车库汇水量计算时将暴雨强度单位mm/min换算为m/h。
所述步骤四第3条肥槽17是指地下车库外墙12外边线以外的基槽。
所述步骤七第2条雨水泄压井全高为无砂混凝土滤水管。
所述步骤七第2条井管10接缝采用3根钢筋为长度0.8m～1.2m、直径16mm～18mm。
所述步骤七第4条在井管10外围设置中砂滤水层16护圈的直径与井孔5相同。
所述步骤七第6条排水沟14及预制盖板15混凝土强度等级为C30～C35；排水沟14净宽为600mm～800mm，预制盖板15厚度80mm～100mm；排水沟14顶点净深400mm～500mm，排水沟14纵向排水坡率0.2％～0.3％，排泄渗透雨水至混凝土蓄水池用于花草灌溉。
Claims (10)
1.一种暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，采取以下步骤：
一、确认设置雨水泄压井的条件：
根据地下车库工程图纸和地质勘察报告的地质与水文情况分析确认，当地下车库无抗浮设防要求，且地基持力层或下卧层为弱透水土体时应设置雨水泄压井；
二、防水底板抗浮平衡计算：
1、雨水渗流水浮力荷载按下式计算：w＝γsh
式中：w—雨水渗流水浮力荷载(kN/m2)；
γs—雨水容重,取10kN/m3；
h—雨水渗流水超越垫层底面以上的高度(m)；
2、防水底板抗浮平衡荷载按下式计算：q＝γG(h1+h2+h3+h4)；
式中：q—防水底板抗浮平衡荷载(kN/m2)；
γG—钢筋混凝土与素混凝土平均容重，取25(kN/m3)；
h1、h2、h3、h4—分别为垫层、防水保护层、防水底板、地下车库地面厚度(m)；
3、防水底板抗浮平衡水位高度按下式计算：hs＝q/γs
式中：hs—防水底板抗浮平衡水位高度(m)；
q—防水底板抗浮平衡荷载(kN/m2)；
γs—雨水容重,取10kN/m3；
4、雨水泄压井底埋深按下式计算：H＝k2(hs+k1)
式中：H—雨水泄压井底埋深(m)；
k1—潜水泵潜水深度，取1.5m；
k2—抗浮安全系数，取1.2；
hs—防水底板抗浮平衡水位高度(m)；
5、确定地下车库防水底板抗浮警戒水位
防水底板抗浮平衡水位高度以下0.5m～1.0m为抗浮警戒水位；
三、地下车库汇水量计算：
地下车库汇水量按下式计算：Q＝Aq
式中：Q—地下车库汇水量(m3/h)；
A—地下车库汇水面积，取其基坑上口四周向外扩展2m～3m纵横边长的乘积(m2)后，减主楼占地面积；
q—当地50年重现期暴雨强度(m/h)；
四、雨水泄压井设计
1、确定雨水泄压井布置数量
按照每眼雨水泄压井承担1000m2～1200m2汇水面积的原则，确定雨水泄压井布置数量；
2、雨水泄压井布置间距按下式计算：a＝l/(n-1)
式中：a—雨水泄压井布置间距(m)；
n—雨水泄压井数量(眼)；
l—地下车库基坑下口肥槽中心线周长(m)；
3、绘制雨水泄压井平面布置图
以基坑下口肥槽中心线和井位设计中心线为纵横坐标，定位绘制泄压井平面布置图；
4、绘制雨水泄压井剖面图
雨水泄压井剖面图由地下车库外墙与基础、雨水泄压井管与滤水系统、潜水泵系统、渗水盲沟、排水沟等设计要素构成；
5、蓄水池设计
将渗透雨水通过排水沟收集到3000m3～5000m3的防水混凝土蓄水池内，建筑做法与传统蓄水池相同；
五、渗水盲沟设计
将地下车库防水底板上平以下肥槽宽度范围设计为渗水盲沟区域；
六、潜水泵选择
1、每眼雨水泄压井汇水量按下式计算：Q1＝A1q
式中：Q1—每眼雨水泄压井汇水量(m3/h)；
A1—每眼雨水泄压井分担地下车库汇水面积(m2)；
q—当地50年重现期暴雨强度(m/h)；
2、潜水泵选择
选用排水能力为每眼井汇水量的1.2～1.3倍，扬程为井深度的1.2～1.3倍的潜水泵；
3、潜水泵启停
采用红外线监测仪探测井内水位，达到警戒水位时潜水泵自动启动排水，低于警戒水位时潜水泵自动停止排水；
七、雨水泄压井系统施工
1、雨水泄压井定位与成孔
1)在地下车库外墙防水完成后，按照雨水泄压井平面布置图定位井孔中心线和轮廓线；
2)采用比井管外径大150mm～200mm的钻机钻出井孔；
2、雨水泄压井安装
1)清理干净井孔并夯实整平后，平稳放入混凝土井底；
2)将井管周围包裹滤水土工膜后放入井孔内，井孔与井管间隙填充中砂滤水层；
3)将井管周围包裹滤水土工膜后继续向上安装，井管接缝采用3根钢筋沿周长均匀布置，并将井管调整垂直与连接固定；
3、渗水盲沟施工
将地下车库防水底板上平以下的肥槽宽度范围，填充碎石形成渗水盲沟；
4、肥槽回填
在井管外围设置中砂滤水层护圈，并随回填土厚度逐层填充中砂滤水层后抽出护圈，以此类推完成肥槽回填；
5、潜水泵安装
基坑回填土完成后，在雨水泄压井管内安装潜水泵与泵管等排水系统；
6、排水沟施工
1)生产预制盖板；
2)在夯填密实的回填土上，按设计要求开挖排水沟槽，验收合格后浇筑混凝土排水沟底板，安装排水沟壁模板与浇筑混凝土形成排水沟；
7、蓄水池施工
蓄水量为3000m3～5000m3的防水混凝土蓄水池施工，与排水沟坡率低点相贯通，施工方法与传统蓄水池相同。
2.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤一中弱透水土体的透水系数为10-5cm/s≤k＜10-4cm/s。
3.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤二中第3条防水底板抗浮平衡水位高度是指自垫层底平至抗浮平衡水位上平的距离。
4.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤二第4条雨水泄压井底埋深是指防水底板抗浮平衡水位以下井的深度。
5.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤三第1条地下车库汇水量计算时将暴雨强度单位mm/min换算为m/h。
6.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤四第3条的肥槽是指地下车库外墙外边线以外的基槽。
7.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤七第2条雨水泄压井全高为无砂混凝土滤水管。
8.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤七第2条井管接缝采用3根钢筋为长度0.8m～1.2m、直径16mm～18mm。
9.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤七第4条在井管外围设置中砂滤水层护圈的直径与井孔相同。
10.根据权利要求1所述的暴雨时期地下车库防水底板防浮设计与施工方法，其特征在于，所述步骤七第6条排水沟及盖板混凝土强度等级为C30～C35；排水沟净宽为600mm～800mm，盖板厚度80mm～100mm；排水沟顶点净深400mm～500mm，排水沟纵向排水坡率0.2％～0.3％，排泄渗透雨水至混凝土蓄水池用于花草灌溉。
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