CN218813910U - 一种预防施工阶段地下室上浮装置及其限压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预防施工阶段地下室上浮的限压装置，包括：水平排水滤管，所述水平排水滤管外表面分布有滤孔、并且其两端密封；Z形竖向排水管，所述Z形竖向排水管的下端为水平段、中间为竖向段，下端的水平段与水平排水滤管的一端密封连接；用于观测Z形竖向排水管内部水位的观测管，所述观测管一端与Z形竖向排水管的竖向段连通。本申请限压装置的优点在于：采用本装置可以根据对底板下承压水头的变化及地下室上浮情况的监测结果，对已经确定的泄压水位进行调整，找出最接近实际的泄压水位，在安全与经济方面找到更好的平衡点。

Description

一种预防施工阶段地下室上浮装置及其限压装置

技术领域

本申请属于预防地下室上浮的限压装置领域，尤其涉及一种预防施工阶段地下室上浮装置及其限压装置。

背景技术

随着城镇化率的提高，城镇人口越来越多，城镇建设用地奇缺，开发利用地下空间成为必然，人们建造了大量的地下车库、地下商场等地下建筑。在地下水丰富的地区，在施工阶段，由于顶板上没有回填土，地下室的抗浮能力低于建成后正常使用阶段的抗浮能力，在施工阶段因地下室上浮造成工程桩被拉断、梁柱严重破坏的事故常有发生。

为解决施工阶段地下室上浮的问题，传统做法是：1、提高施工阶段抗浮设防标准，增加抗浮桩，这种方法因造价高，很少采用；2、在地下室周边不间断地抽取地下水降低地下水位，直到地下室顶板上的土方回填完毕为止，这种方法抽水时间长，成本高，长期降低地下水位对地下室自身及周边环境都有不利影响，在长期抽水的过程中，容易出现因停电、设备故障等意外造成抽水中断的问题；3、在地下室底板上留孔排水直到顶板上土方回填完成，这种方法造成地下室内长期严重积水，影响地下室内的装饰和安装工程施工，到了后期甚至会出现无法实施的情况。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术问题之一，为此，本申请提供了一种用于预防地下室施工阶段上浮的限压装置。

一种用于预防地下室施工阶段上浮的限压装置，包括：

水平排水滤管，所述水平排水滤管外表面分布有滤孔、并且其两端密封；

Z形竖向排水管，所述Z形竖向排水管的下端为水平段、中间为竖向段，下端的水平段与水平排水滤管的一端密封连接；

用于观测Z形竖向排水管内部水位的观测管，所述观测管一端与Z形竖向排水管的竖向段连通。

作为进一步改进方案，所述的水平排水滤管包括：

水平内层管，所述水平内层管的外表面沿横、纵向上分布有滤孔，

滤水布，所述滤水布包裹在水平内层管外部，

封头钢板，所述封头钢板密封在水平内层管两端，其中一个封头钢板上开设有用以Z形竖向排水管水平段插入水平内层管的开孔，封头钢板与Z形竖向排水管水平段连接位置处密封。

作为进一步改进方案，还包括直角短钢管，所述观测管的一端与直角短钢管的一端连通，直角短钢管的另一端与Z形竖向排水管竖向段连通。

作为进一步改进方案，靠近Z形竖向排水管下端的竖向段上开设有泄压口，并在泄压口上安装有应急阀门。

作为进一步改进方案，所述的Z形竖向排水管的竖向段设有多段并且各段之间通过直接接头或法兰连接。

作为进一步改进方案，所述的Z形竖向排水管的上端为水平段，上端的水平段与通向低处排水井的排水软管相连；

所述观测管为透明水管并与Z形竖向排水管的竖向段相平行设置。

作为进一步改进方案，靠近Z形竖向排水管下端的竖向段上安装有止水环，所述止水环用于埋设在底板混凝土中间部位；

所述Z形竖向排水管和水平排水滤管相垂直设置。

另一方面，本申请提供了一种预防施工阶段地下室上浮装置，包括地下室底板，还包括上述所述的限压装置；以所述Z形竖向排水管的竖向段为圆心、L为直径的平面范围内的地下室底板设有向下加厚区，其中所述L为0.2m+2倍地下室底板厚度；

所述地下室底板下开设有汇水盲坑，所述汇水盲坑内埋设所述水平排水滤管。

作为进一步改进方案，所述的限压装置依照25-30m相间隔设置在地下室底板上。

作为进一步改进方案，所述的地下室底板上开设有预留凹槽，用以限压装置拆除后的防水封闭；

所述地下室底板设有多层，并且每层上开设有预留孔，用以安装Z形竖向排水管竖向段。

下面对本申请做进一步说明：

针对传统做法的不足，本实用新型技术提供了一种用于预防地下室施工阶段上浮的限压装置，该装置具备成本低、抗浮可靠性高、不影响地下室内后期施工的优点，解决了传统抗浮措施成本高、可靠性差、影响周边环境、影响地下室内后期施工的问题，在地下水位上升到接近泄压水位时，能够直观地看到底板下承压水头高度变化。

(一)限压装置结构

1、Z形竖向排水管(如图1)

镀锌钢管(图中标号1)采用Q235材质的钢管制作，直径50－75mm，壁厚3mm，上、下端各设一个水平段，下端的水平段与水平排水滤管相连，上端的水平段与通向低处排水井的软管相连。在Z形竖向排水管顶端向下约1.5m，安装一根与Z形竖向排水管平行的水位观测管(图中2)，该观测管可用透明塑料管制作，通过固定件(图中3)固定在Z形竖向排水管上，下端通过直角短钢管(图中4)及三通接头与Z形竖向排水管连通，上端开口。在地下室底板上表面以上约0.3m处安装一个应急阀门(图中5)用于应急排水泄压。在Z形竖向排水管埋入底板混凝土的中间部位，焊接环向钢板止水环(图中6)，止水环采用厚3mm的钢板制作，宽50mm，与钢管交接处双面电焊。

2、水平排水滤管(如图二所示)

内层为带孔的镀锌钢管(图中18)，钢管直径150mm，长1.0m，采用Q235材质的钢管制作，沿钢管外表面按纵横向间距50mm钻直径4mm的孔。外层为三层滤水布(图中19，要求将内层钢管包裹严密。排水滤管与Z形竖向排水管相连的一端采用厚3mm，直径170mm的圆形钢板封头一(图中20)，该封头钢板中间开孔供Z形竖向排水管水平段钢管插入，封头钢板与水平滤管内层钢管和Z形竖向排水管水平段钢管交接处均电焊满焊；排水滤管的另一端直接用厚3mm，直径170mm的圆形钢板封头二(图中21)，连接处同样采用电焊满焊。

3、底板下汇水盲坑(如图3所示)

汇水盲坑(图中11)长1.6m，宽0.8m，深0.8m，盲坑上边紧贴地下室底板，坑内采用粒径8－13mm的碎石与粗砂拌和料填充并压实。排水滤管埋在汇水盲坑的正中间，要求滤管的任何一部分距盲坑边的距离均不小于0.3m。

4、地下室底板(如图3所示)

普通钢筋混凝土底板(图中12)，做法按原结构设计图纸。在地下室底板上部以Z形竖向排水管中心线为圆心预留直径0.3m，深0.2m的凹槽(图中13)，在以竖向排水管为圆心以L(L为0.2m+2倍地下室底板厚度)为直径的平面范围内，将底板向下加厚0.2m(图中14)。

(二)限压装置的安装

限压装置在地下室底板施工的过程中完成安装，当底板下为透水性较强的砂性土时，限压装置可按间距约25-30m设置，当底板下土体的透水性较差时，限压装置的间距应减小，必要时可用盲沟将底板下的汇水盲坑连通。限压装置安装时应将止水环设在地下室底板的中间部位，将应急阀门安装在距底板上表面约0.3m的地方，为实现这个目地，在制作Z形竖向排水管时应提前做好规划。当地下室层数达到2层及以上时，Z形竖向排水管高度太大，可分段安装，各段之间用直接接头或法兰连接，当需要穿过楼板时，可在板上留孔并利用楼板固定。限压装置安装完成后，关闭下部的应急泄水阀门。

(三)限压装置的运行管理

施工阶段的大部分时间内，地下水位低于泄压水位，依靠地下室自重及底板下的抗浮构件能够满足抗浮要求，限压装置不需要排水，地下室内处于干燥状态，方便后续施工。

丰水期或其他特殊原因引起地下水位上升，当从Z形排水管上部的水位观测管内能够看到水时，应严密监测地下水位变化及地下室的上浮情况，一旦发现有上浮迹象，应立即打开底部的泄水阀进行应急排水泄压，在应急处理后，应根据监测结果降低泄压水位的标高，并复核使用期地下室的抗浮能力；当地下水位达到泄压水位时，地下水将自动从Z形竖向排水管的顶部排出并流到低处的排水井内，限制了底板下承压水头的进一步升高，避免了地下室的上浮。

(三)泄压水位的调整

泄压水位定的太高，容易造成地下室上浮，定的太低会导致地下水位稍有上升，Z形竖向排水管顶部就向外排水，增加地下室抽水的工作量。受土质条件、地下水条件、设计质量、施工质量等多种因素的影响，很难准确确定泄压水位的标高，采用本装置后，可以根据对底板下承压水头的变化及地下室上浮情况的监测结果，对已经确定的泄压水位进行调整，找出最接近实际的泄压水位，在安全与经济方面找到更好的平衡点。

(三)限压装置的拆除

地下室顶板上回填土施工完成后，沿底板上预留凹槽的底部割除Z形竖向排水管，在留下的排水管内注入水泥浆将其封闭，用钢板将排水管的断口焊死，用比底板混凝土高一个强度等级的膨胀混凝土将预留凹槽封闭。

相对于传统技术，本申请限压装置的优点在于：1)采用本装置可以根据对底板下承压水头的变化及地下室上浮情况的监测结果，对已经确定的泄压水位进行调整，找出最接近实际的泄压水位，在安全与经济方面找到更好的平衡点；2)采用本装置，在丰水期或其他特殊原因引起地下水位上升时，从Z形排水管上部的水位观测管内能够看到水时，可以严密监测地下水位变化及地下室的上浮情况，一旦发现有上浮迹象，可打开泄水阀进行应急排水泄压，在应急处理后，根据监测结果降低泄压水位的标高；当地下水位达到泄压水位时，地下水自动从Z形竖向排水管的顶部排出并流到低处的排水井内，限制了底板下承压水头的进一步升高，避免了地下室的上浮；3)本装置具备成本低、抗浮可靠性高、不影响地下室内后期施工的优点，解决了传统抗浮措施成本高、可靠性差、影响周边环境、影响地下室内后期施工的问题，在地下水位上升到接近泄压水位时，能够直观地看底板下承压水头高度变化。

附图说明

图1是本申请实施例中的限压装置的结构示意图，

图2是本申请实施例中的水平排水滤管与Z形竖向排水管部分连接的结构示意图，

图3是本申请实施例中的限压装置安装示意图，

图4是本申请实施例中的限压装置平面布置示意图，

图5是本申请实施例中的限压装置安装剖面图。

附图标号：1-Z形竖向排水管、2-水位观测管(简称“观测管”)、3-固定件、4-直角短钢管、5-应急阀门、6-止水环、7-三通接头、8-水平排水滤管、9-泄压口、10-原状地基土、11-汇水盲坑、12-地下室底板、13-预留凹槽、14-底板局部加厚区、15-泄压水位标高、16-排水软管、17-预留孔、18-水平内层管、19-滤水布、20-封头钢板一、21-封头钢板二、22-焊点、23-高层建筑、24-地下车库边线、25-限压装置、26-直接接头。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

第一方面，本申请提供了一种预防施工阶段地下室上浮的限压装置，包括：

Z形竖向排水管1，所述Z形竖向排水管1可以采用Q235材质的镀锌钢管制作，直径50－75mm，壁厚3mm。所述Z形竖向排水管1的上下两端均为水平段、中间为竖向段，上端的水平段与通向低处排水井的排水软管16相连，靠近Z形竖向排水管下端的竖向段上安装有止水环6，所述止水环6用于埋设在底板混凝土中间部位；靠近Z形竖向排水管下端的竖向段上还开设有泄压口9，并在泄压口9上安装有应急阀门5(应急阀门5的一端与三通接头7的一端口连接，三通接头7的上下两端口分别与竖向段连接，使Z形竖向排水管的竖向段连成一体)；应急阀门5位于止水环6上方位置，

水平排水滤管8，所述的水平排水滤管包括水平内层管18、滤水布19、封头钢板一20和封头钢板二21，所述水平内层管18的外表面沿其横、纵向上分布有滤孔(例如，所述水平内层管为带孔的镀锌钢管，钢管直径150mm，长1.0m，采用Q235材质的钢管制作，沿钢管外表面按纵横向间距50mm钻直径4mm的孔)，所述滤水布19包裹在水平内层管18外部，所述封头钢板一20和封头钢板二21密封在水平内层管18两端，其中封头钢板一20上开设有用以Z形竖向排水管下端水平段插入水平内层管的开孔，封头钢板一20与Z形竖向排水管水平段连接位置处焊接密封，该焊接采用满焊，其焊点22如图2所示；所述水平排水滤管8与Z形竖向排水管1相垂直设置。

水位观测管2，所述观测管2用于观测Z形竖向排水管内部水位，所述观测管为透明塑料管，所述观测管2与直角短钢管4的一端连通，直角短钢管4的另一端与Z形竖向排水管竖向段连通(具体的，直接短钢管4的另一端与三通接头7的一端口连接，三通接头的上下两端口与竖向段连通，使Z形竖向排水管的竖向段连成一体)；所述观测管2与竖向段通过固定件3固定、并与之平行设置，所述固定件3可以为铁丝。

作为本实施例的优选方案，所述的Z形竖向排水管的竖向段设有多段并且各段之间通过直接接头26连接(也可以通过法兰连接)。

第二方面，本申请提供了一种预防施工阶段地下室上浮装置，包括地下室底板12，还包括上述所述的限压装置，以所述Z形竖向排水管的竖向段为圆心、L(L为0.2m+2倍地下室底板厚度)为直径的平面范围内的地下室底板设有向下加厚区14，所述地下室底板下设有汇水盲坑11，所述汇水盲坑内填充有粒径8－13mm的碎石与粗砂，并在汇水盲坑内正中间埋设所述水平排水滤管8，使Z形竖向排水管的竖向段保持竖直。所述的地下室底板12上开设有预留凹槽13，用以限压装置拆除后的防止封闭；当所述地下室设有多层时，在Z形竖向排水管穿过的楼板上设有的预留孔17，用以安装Z形竖向排水管竖向段。所述的限压装置依照25-30m相间隔设置在地下室底板上。

具体实施案例

某住宅小区(如图4、图5)，南北两排高层建筑23之间设有一座地下二层的车库，该车库24南北方向宽约38m，东西方向长约93m，基坑底以粘质粉土、粉砂土为主，钻孔灌注桩基础，底板及外墙上后浇带均有超前止水措施，建成后地面标高-0.3m，顶板面标高-1.6m，顶板上回填土厚1.3m，地下1层楼面标高-5.4m，底板面标高-8.8m，钢筋混凝土底板厚0.5m，正常使用阶段抗浮设防水位-0.8m，施工阶段抗浮设防水位-3.2m。

具体实施过程如下：

1、制作Z形竖向排水管1

如图5，经与相关并单位协商后确定Z形竖向排水管处泄压水位标高15取-3.5m，结合底板面标高、底板厚度可推算出Z形竖向排水管总长6.275m。Z形竖向排水管采用Q235材质的钢管制作，直径75mm，壁厚3mm，上下两端的水平段长0.2m，在距底端688mm处，沿排水管周边焊接厚3mm，宽50mm的钢板水止环6，在止水环向上550mm的地方安装一口径40mm的应急泄水阀5，泄水阀通过三道接头与排水管相连，在距顶端1.5m的地方安装一根直径25mm的直角钢管，该直角钢管的一端通过三通接头与竖向排水管相连，另一端向上与水位观测管2连接。

2、制作水平排水滤管8

水平排水滤管内层采用Q235材质的钢管制作，长1.0m，直径0.15m，壁厚3mm，沿钢管周边按纵横向间距50mm钻直径4mm的孔，外面满缠三层滤水布，排水滤管两端用3mm厚，直径170mm的钢盖板与内层钢管通过焊接封闭，在与Z形竖向排水管相连的一端，在钢盖板正中间开直径77mm的孔，Z形竖向排水管下端的水平段从开孔处插入水平排水滤管内30mm后与封头钢板焊接，焊接时应保持Z形竖向排水管与水平排水滤管处于垂直状态，应沿结合部位周边满焊。

3、将在地下水降到操作面以下0.5-1.0m，将基坑开挖到底后，再开挖长1.6m，宽0.8m，深0.8m汇水盲坑(如图5)，安装连接好的Z形竖向排水管与水平排水滤管，让水平排水滤管位于汇水盲坑的中间位置，让Z形竖向排水管保持垂直，用粒径8－13mm的碎石与粗砂拌和均匀后填入汇水盲坑并压实。

4、在地下室底板上预留凹槽并局部向下加厚(如图5)，将Z形竖向排水管浇到底板混凝土中。施工过程中应注意做好保护工作，严防碰撞或堵塞限压装置。本工程Z形竖向排水管长度太长，为便于保护，在底板上方设有1个对接接头，底板混凝土施工时先埋入接头以下的部分，地下室结构完成后，再安装接头以上的部分。本工程Z形竖向排水管需穿过地下一层的楼板，施工时要在穿楼板处预留孔洞。

5、地下室结构完成后，关闭Z形竖向排水管底部的应急泄水阀，用排水软管16将Z形竖向排水管顶端的排水口就近连接到低处的排水井内，注意排水软管的任何部位严禁高于Z形竖向排水管顶端的排水口，排水软管应保持畅通。

6、地下室周边土方回填后，启用限压装置，停止深井降水，按设计要求封闭深井。

7、地下室顶板上回填土施工完成后，沿底板上预留凹槽的最底部割除Z形竖向排水管，在留下的排水管内注入水泥浆将其封闭，用钢板将排水管的断口焊死，用比底板混凝土高一个强度等级的膨胀混凝土将预留凹槽封闭。

8、实施效果

该工程于2019年底完成地下室结构施工并安装好限压装置25，2020年初完成地下室周边土方回填工作，基坑降水工作随后停止。2020年4月份，地下水位上升，从顶部的水位观测管内看到水后，每天对地下室的上浮情况进行一次测量，当水位观测管内的水位超过-4.0m后，测量次数改为每天三次，4月20日地下水从Z形竖向排水管的顶部排出，4月28日地下水位下降，排水停止。2020年10月和2021年3月也出现过地下水从Z形竖向排水管的顶部排出的现象。

本工程地下室顶板上回填土完成前，底板下承压水头3次超过泄压水位，由于限压装置25及时发挥了作用，施工阶段地下室始终处于抗浮安全状态，目前该工程基本竣工，限压装置已经拆除。

Claims (10)

1.一种预防施工阶段地下室上浮的限压装置，其特征在于：包括：

水平排水滤管，所述水平排水滤管外表面分布有滤孔、并且其两端密封；

Z形竖向排水管，所述Z形竖向排水管的下端为水平段、中间为竖向段，下端的水平段与水平排水滤管的一端密封连接；

用于观测Z形竖向排水管内部水位的观测管，所述观测管一端与Z形竖向排水管的竖向段连通。

2.根据权利要求1所述的限压装置，其特征在于：所述的水平排水滤管包括：

水平内层管，所述水平内层管的外表面沿横、纵向上分布有滤孔，

滤水布，所述滤水布包裹在水平内层管外部，

封头钢板，所述封头钢板密封在水平内层管两端，其中一个封头钢板上开设有用以Z形竖向排水管水平段插入水平内层管的开孔，封头钢板与Z形竖向排水管水平段连接位置处密封。

3.根据权利要求1所述的限压装置，其特征在于：还包括直角短钢管，所述观测管的一端与直角短钢管的一端连通，直角短钢管的另一端与Z形竖向排水管竖向段连通。

4.根据权利要求1所述的限压装置，其特征在于：靠近Z形竖向排水管下端的竖向段上开设有泄压口，并在泄压口上安装有应急阀门。

5.根据权利要求1所述的限压装置，其特征在于：所述的Z形竖向排水管的竖向段设有多段并且各段之间通过直接接头或法兰连接。

6.根据权利要求1-5任一一项所述的限压装置，其特征在于：所述的Z形竖向排水管的上端为水平段，上端的水平段与通向低处排水井的排水软管相连；

所述观测管为透明水管并与Z形竖向排水管的竖向段相平行设置。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的限压装置，其特征在于：靠近Z形竖向排水管下端的竖向段上安装有止水环，所述止水环用于埋设在底板混凝土中间部位；

所述Z形竖向排水管和水平排水滤管相垂直设置。

8.一种预防施工阶段地下室上浮装置，包括地下室底板，其特征在于：还包括权利要求1-7任意一项所述的限压装置；以所述Z形竖向排水管的竖向段为圆心、L为直径的平面范围内的地下室底板设有向下加厚区，其中所述L为0.2m+2倍地下室底板厚度；

所述地下室底板下开设有汇水盲坑，所述汇水盲坑内埋设所述水平排水滤管。

9.根据权利要求8所述的预防施工阶段地下室上浮装置，其特征在于：所述的限压装置依照25-30m相间隔设置在地下室底板上。

10.根据权利要求8所述的预防施工阶段地下室上浮装置，其特征在于：所述的地下室底板上开设有预留凹槽，用以限压装置拆除后的防水封闭；

所述地下室底板设有多层，并且每层上开设有预留孔，用以安装Z形竖向排水管竖向段。

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