大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法分析

尚蓉

（延安大学西安创新学院，陕西　西安　716000）

大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法分析

尚蓉

（延安大学西安创新学院，陕西西安716000）

随着经济的发展和城市化进程的不断加快，地下结构的规模和数量不断提升，大型和超大型地下结构抗浮安全问题受到社会各界的广泛关注，特别是传统被动式抗浮方法在工艺、投资、技术等方面存在的缺陷逐渐暴露，使新型大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法研究问题亟待解决，本文通过对常用大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法的论述和选择分析，对建立在大量实践和理论基础上的泄排水抗浮方法进行系统的介绍，为对大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法有更加系统的了解，提升我国大型地下结构的使用性能作出努力.

大型地下结构；泄排水减压抗浮；控制方法

受浮力荷载计算难度和地下结构浮力荷载的估算不足的限制，大型地下结构泄排水减压抗浮一直是地下结构应用和规模扩大的重要阻碍，相关人员在不断对计算方法进行深入研究的同时，通过大量实践提出了抗浮锚杆法、抗浮桩、永久性抗浮等泄排水减压抗浮方法，使大型地下结构的应用和使用性能得到了提升.

1　常见大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法

1.1抗浮锚杆法

抗浮锚杆法将销杆埋入岩土深处，利用其锚侧岩土层的摩阻力生成抗拔力，以此抵制地下水浮力完成被动式抗浮，大部分土层都适用于此抗浮方式，而且对布置工艺、施工条件、工程投资等依赖性较低，所以在传统抗浮中得到较广泛的应用，但实践证明其利用的注浆体在受到较大拉力的过程中发生断裂的可能性较大，导致主筋受腐蚀严重，而且针对性的抗腐蚀措施对资金的要求较高，除此之外渗水问题、预力消失问题也普遍存在，使相应的对新型材料的研究迫在眉睫，限制了其推广应用［1］.

1.2抗浮桩法

抗浮桩法方法的抗拔力来源于存在于岩土中的桩体的自重和桩侧产生的摩擦力，同样属于被动式抗浮，预制桩、沉管灌注桩和钻孔灌注桩都是较常见的抗浮桩种类，为保证抗浮的效果所应用的各桩所受地下水浮力作用应大致相同，通过扩底桩使抗浮桩单桩承载能力得到提升，所以在传统方法中应用范围也较广，但其对资金、环境的依赖性较强，而且同样存在易断裂的问题，计算的准确性也难以保证，所以推广应用也受到限制［2］.

1.3泄排水抗浮方法

泄排水抗浮方法是通过对地下结构基础底部水位进行有效的控制，使水位始终控制在预定的标高范围内，以此达到减小甚至消除地下水对地下结构产生的浮力的目的，实现抗浮效果，属于永久性的主动式抗浮方式，具体措施是利用土工织物和砂石垫层等材料在底板下构建倒滤层和集水盲管，使地下结构中原本产生大量浮力的地下水被导入集水井，然后针对集水井中的水进行控制，以此对地下水位进行调节，所以其具有对施工工艺、成本的依赖性较弱的优势，在此方法对透水率有较严格的要求，如果透水率较高对抽水的依赖性会大幅度的增加，甚至造成邻近区域地表沉陷，对技术性的要求也明显提升，所以此方法在透水率不高的土层中应用更理想［3］.

2　大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法分析

2.1理论分析

2.2应用分析

由于土工合成材料自身具有过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护、保护和减压的性能，所以在泄排水减压抗浮中广泛的应用，使反滤效果得到显著的提升，对其相关参数的合理优化可大幅度的缩减盲沟和管路游塞发生的概率，具体方法是根据地下结构抗浮的要求定位DH和基底的水压，并结合地下水渗流计算Dh和Q，结合计算结果对泄排水减压抗浮方法对周围环境可能造成的影响进行评估，结合评估结果和迭代计算对基底的水压和DH进行不断的优化，使基底孔隙水压力得到控制，另外，其对基坑的挖深、围护的深度等依赖性较低，工程造价得到缩减，所以将土工合成材料应用于泄排水抗浮方法中效果更加理想.通过上述分析，可以发现大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法实际应用中泄排水抗浮系统主要由倒滤层（反滤层）、集排水管网、抽水系统和抗浮监测系统四部分构成，其中倒滤层主要由土工布、粗砂、碎石层、隔离层等构成，位于透水地基表面，使渗透水在固定的水头作用下持续正常流通，大型地下结构中地基存在的细颗粒土体不会随着渗流而流失，管涌或流土问题得到有效的控制，管路游堵风险显著降低，提升大型地下结构泄排水减压抗浮方法控制的实际效果和使用寿命；而集排水管网是各种组装形式的水管按照设计要求组成的，主要应用于汇集和传输大型地下结构基底的地下水，为泄排水减压抗浮控制提供基础支持；抽水系统由水泵、水位监测元件、电路等结构构成，其主要功能是通过水位检测元件的检测，确定溢流池内水位，当检测结果达到预定值，水泵会自动将溢流池内存储的地下水抽走，以此达到对地下结构泄排水减压抗浮的目的；抗浮监测系统主要针对基底孔隙水压、管网泄排水流量、地下结构及其周围环境变形等进行监测，以此为判定泄排水减压抗浮方法控制的运行状态和效果提供依据，在上述四种系统结构中，通常除倒滤层以外的结构都要安置于地下结构的可活动区域，为施工过程的控制和后期的维修、完善、升级提供便利.

3　结论

通过上述分析可以发现，通过大量的理论和实践研究，现阶段大型地下结构的泄排水减压抗浮方法已经得到了大幅度的提升，呈现出多样化的特点，有效的提升了我国大型地下结构的应用范围和使用性能，在实际控制的过程中应结合地下结构的实际设计要求，这是提升地下结构整体质量、延长其使用寿命的有效途径.

〔1〕覃亚伟．大型地下结构泄排水减压抗浮控制研究［D］．武汉：华中科技大学，2013．

〔2〕姚广亮．地下结构减压抗浮环境影响分析［D］．广州：华南理工大学，2014．

〔3〕刘德海．建造过程中地下室抗浮失效临界状态与控制方法研究［D］．青岛：青岛理工大学，2014．

〔4〕郭鹏杰．逆止式排水系统及其对渠道衬砌抗浮稳定性的影响研究［D］．武汉：长江科学院，2014．

〔5〕刘波，张慧东，陈福林，曾昭波，邢宇航．新加坡环球影城项目动态可控排水减压抗浮新技术体系及应用［J］．工业建筑，2012（09）：30-33+29．

TU93

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2016-03-26