周黑撇



浮力释放系统在大型深基坑工程中的应用

周黑撇

中建七局第三建筑有限公司

1 工程概况

福州中旅城2期工程位于福州市五四路闽江饭店南侧，总建筑面积246000㎡，地下4层，地上40～46层。建筑平面布局由3部分组成，平面中心为8层裙楼，四周为4栋主楼，四边外扩15～40m地下室结构。单层地下室建筑面积18000㎡，地下室底板土方开挖深度为17.50m，底板面标高为-17.50m，板厚600㎜。（剖面图见图1，平面图见图2）

图1 剖面图

图2 平面布置图

工程位于地下水源丰富的地段，地下水浮力对建筑结构影响较大，同时由于裙房及纯地下室部分面积较大，主楼荷载对底板的压力作用减小，结构自重无法满足抗浮验算要求，需要另外采取措施解决结构抗浮问题。抗浮措施通常采用增设抗拔锚杆或抗拔桩，这些措施会造成基础建造成本的较大增加，不符合经济适用原则。经反复论证，采用浮力释放系统解决结构抗浮问题，将地下室的抗浮水位绝对标高由6.80m降至-6.50m。

2 浮力释放系统技术原理

浮力释放系统是在基础底板下由下至上依次铺设土工布层、碎石反滤层、混凝土垫层和防水层（如图3）。土工布层铺设在原状土层上方，在碎石反滤层内设置多孔滤水管。将土工布、PVC滤水管、碎石、砂等材料按一定顺序分层铺设，发挥其各自作用。地下水在上渗至浮力释放系统后通过铺设在碎石层以下的土工布过滤层进入碎石层，碎石层与底板之间也铺设防水层，碎石层中的地下水通过包在PVC滤水管外的土工布和砂石进一步过滤，然后进入滤水管道流入集水井和沉淀井（如图4），最后通过抽水泵将地下水抽出，这样地下水产生的上浮力对基础底板的压力被大大的释放减弱，基础底板处于动态平衡之中。

3 浮力释放系统设计

在基础底板下由下至上依次铺设土工布层、碎石反滤层、混凝土垫层和防水层（如图3）。土工布层铺设在原状土层上方，在碎石反滤层内设置多孔滤水管。局部平面布置图见图4。

图3 浮力释放系统大样

图4 集水坑、沉淀井、滤水管布置图（局部）

工程单层地下室建筑面积18000㎡，为解决高层主楼与低层裙房间差异沉降、钢筋混凝土收缩变形及减小温度应力等问题，基础底板中设置了大量的后浇带，浮力释放系统与后浇带部位交汇部位的补强措施。（如图5、图6）

图5 后浇带部位浮力释放系统大样

图6 滤水层大样图

4 工艺流程及关键技术

4.1 工艺流程

施工准备→土方开挖→铺设砂垫层→铺设土工布→铺设级配碎石层，中间布滤水管→浇注砼垫层→防水层施工

4.2 关键技术

4.2.1施工准备

⑴ 土工布的要求：

采用深色机织聚酯长丝土工布

物理、水力性能：土工布单位重量＞400g/㎡。

厚度σ＞4.8mm。

土工布有效孔径Q95＜0.225mm，Q90＞0.075mm。

渗透系数Kg≥1.39×10-4m/s

孔隙率%＞90%。

抗老化、耐久性应满足本工程地设计使用年限。

防淤堵性、应以拟用的土工织物和现场与土工布接触的土层［④粉质粘土⑵渗透系数K=（4～8）×10-4m/d、⑤淤泥质土⑴渗透系数K=（1～5）×10-4m/d］进行室内淤堵实验，测得梯度比GR≤3。

⑵ 滤水管的要求：

滤水管采用双壁高密度聚乙烯打孔波纹地下排水管，专用接口连接，管孔大小为20mm×2mm，360度开孔，环刚度大于8。

4.2.2土方开挖

⑴ 基础底板机械开挖至设计标高时应保留20cm左右高度的土方，采用人工开挖，以保证基坑底土层未被扰动破坏，达到原状土质量。

⑵ 盲沟采用人工开挖，若开挖超过标高，不能用松土回填，必须用碎石或砂填平、振实。

4.2.3土工织物铺设

⑴ 当基坑开挖至设定标高后，应对基坑及盲沟表面进行拍实处理。

⑵ 土工织物铺设时基底不得有积水，应避免在雨天施工。

⑶ 土工布铺设块采用缝合或搭接连接，缝合用尼龙线的强度不得小于150N；相邻铺设块搭接宽度不应小于1000mm。

⑷ 接缝须与坡面线相交，与坡脚平行或可能存在应力的地方，水平接缝的距离须大于1.5m。

4.2.4碎石滤水层施工

⑴ 碎石采用5～15mm级配，铺设时应用手推振动器来回振平、振实。

⑵ 碎石在基坑内平面铺设时，必须在设置的脚手板上行走，不得在碎石上直接拉车行走。

4.2.5钢筋混凝土垫层施工

⑴ 浇捣混凝土前必须在碎石层上部铺盖塑料薄膜后浇捣混凝土垫层，防止混凝土浆水流入碎石层，堵塞地下水流通。

4.2.6地下水位监测

浮力释放系统在工程施工及使用期间应采取有效监测地下水位的办法，预埋测压管，测压管测量的压力值范围0～100KPa。测压管埋于承台边，仪表安装于柱边，集水坑中水位达到排水条件应及时排水（如图7）。

图7 水位监测系统

5 分析与结论

浮力释放系统施工过程简便安全，减轻了施工作业人员的劳动强度，提高了功效；取材方便，用土工织物、砂石等材料取代以往的钢筋混凝土，使施工过程得到简化，减少了材料损耗；此外，浮力释放系统的防水功效保证了地下结构的抗渗功能，减少了返修补浆工作，节约了维修费用。在减弱地下水对底板的上浮力同时加强了基础底板的防水能力，解决了地下室工程基础底板抗浮与抗渗两大难题。