地下车库盲管抗浮技术应用

郝柜珍 庞延北

(1.中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300123； 2.邯郸国际陆港有限公司，河北 邯郸 056001)

1 概述

城市地下空间的开发利用越来越被重视，大型地下结构不断涌现，但随之而来的地下结构抗浮安全问题也越来越突出。当地下水位较高时，抗浮成为地下结构造价的控制因素之一。

地下室水浮力的大小与地下水位(抗浮水位)有关。当地下水浮力达到一定数值时，可能引起建筑物整体上浮或者建筑物地下室局部结构构件的破坏，此破坏一旦发生，修复比较困难。所以，有效降低地下室四周的水位是地下室抗浮设计较为有效的方法。

盲管是常见的排水设施，主要用于地表水的收集、汇流，用于地下结构的抗浮还很少。盲管排水抗浮是利用地下水的静止水压力主动降低地下室抗浮水位，从而释放部分(或全部)地下室水浮力。但要实现盲管的排水抗浮系统的长期有效运转，要解决以下几个问题：

1)淤堵：盲管的淤堵将导致过滤及排水功能的部分或全部丧失，导致排水抗浮系统失效的风险。

2)排水能力：在丰水期，可能会有大量的地下水渗入，或者降水量较大时会有大量地表水从上部流入，在此期间有可能超过盲管的排水能力，使得排水抗浮系统失效、导致地下建筑上浮。

2 盲管式抗浮方案简介

盲管排水主系统采用“排水盲管+集水井(检查井)+排水泵+外排管道”组成。地下室周围的地下水通过盲管的反滤层渗流汇集至盲管内，地下水沿盲管排至集水井内，集水井的管网与市政雨管网相连，将集水井内的水直接排走。

排水方式分为完全依靠地下水水压力的被动排水方式和依靠地下水水压力与机械排水方式相结合的主、被动相结合的两种排水方式。完全被动排水方式适用于场地高差较大，地下室某一方向为露出地面的建筑(局部敞口地下室)；主动与被动相结合的排水方式适用于建筑场地比较平整的全地下室建筑。盲管排水抗浮系统断面布置见图1。排水构造分以下几部分：

1)中砂反滤层：中砂反滤层为第一道反滤层，起到过滤地下水中的泥沙，阻止泥沙进入盲管内，保证盲管内水流通道畅通。

2)卵石反滤层:第二道反滤层，其主要作用是渗水层，其空隙率比较大，减少盲管内地下水渗流阻力。

3)盲管：为三维立体多孔材料，其抗压强度高，耐压性能好；外包土工布作为滤膜。渗流入盲管内的地下水通过盲管流入集水井内。

4)集水井：集水井内设有水泵。当水流量过大，盲管内无法及时排出，达到积水井内的水位控制标高时，则通过水泵将水排出。积水井之间不仅通过盲管相连，还有排水管联通，保证排水的畅通。

正常工作状态下，地下室周围的地下水通过盲管的反滤层渗流、汇集至盲管管内，在水压力作用下水沿盲管排到地下集水井内。地下集水井与市政雨水管道通过外排管道连通，将集水井内水直接排走。在丰水季节内，盲管排水量不足时通过排水泵直接将水排至市政雨水管道。

3 工程案例

3.1 工程概况

本研究以邯郸市某小区4号地下车库为依托，该地下车库为2层地下车库，层高均为3.7 m，占地面积约 3 100 m2，建筑面积约6 200 m2(不含进出口车道)，车库基础为筏板基础(筏板厚400 mm)，埋深为9.6 m，车库顶部覆土厚度为1.8 m，抗浮设计水位为地面下0.5 m。因地下水位较高，抗浮设计为地下车库的设计控制因素之一，抗浮方案需综合考虑车库的安全、造价、工期等因素。4号地下车库周边建筑物较多且距离较近，基坑的开挖、车库的施工会对周边建筑的安全产生影响，缩短施工时间并尽早完成对基坑的回填具有较大经济效益。

3.2 抗浮方案选择

经计算地下车库平均单位面积恒载Gk=77.0 kN/m2，水浮力Nw,k=85.0 kN/m2，根据《建筑地基基础设计规范》第5.4.3条，1.05Nw,k-Gk=12.75 kN/m2，要满足抗浮要求，地下水位应控制在车库顶面以下1.3 m(考虑到覆土，需要在平场地面以下3.1 m)。结合该小区地形高差较大的特点，对几种抗浮措施的对比分析见表1。

根据对比结果盲管排水抗浮方式具有较好的经济效益。

3.3 盲管排水抗浮设计

盲管排水抗浮方式邯郸地区首次采用。本设计排水系统采用主动和被动相结合的排水方式，非雨季不需要人工的干预，在雨季地下水位较高时，可通过强排措施进行排水。

表1 抗浮方案对比

排水量根据地下含水土层渗透过来的地下水和地面降水渗入的水流量计算，根据排水量计算盲管的直径。考虑到盲管直径大时容易破坏，管径太小易堵塞；本设计最大管径控制在300 mm以下，单管排水量不满足时采取2根一组或3根一组，见图2。盲管沿地下室外墙铺设，坡度不小于1.0%，管外侧设卵石反滤层和中砂反滤层，并在盲管和卵石反滤层以及中砂反滤层和回填土之间设土工布一道以避免管涌现象。

检查井间距不大于50 m，检查井采用砖砌筑圆井，直径1 m，井深按盲管底标高加深1 m。集水井采用钢筋混凝土结构，内壁设有外排水管与市政雨水管网相联通，并设有机械排水设备。

最终，本工程沿车库外围布置盲管一组(每组3根，管径均为300 mm，3根盲管呈品字形组合为一组)，盲管总长度共计为320×3=960 m(其中包含连接市政管网的管线约240 m)，检查井共计9个，检查井沿管线布置方向基本均匀布置(拐角处增设检查井)，盲管顶标高距离车库顶板1.5 m。

该系统在4号地下车库应用，截止到目前已历经六个雨季，其中2016年7月18日邯郸市区普降大暴雨,市区平均降水量达167 mm，降水期间排水系统运行平稳，经观测地下车库结构稳定，车库四周地下水位可以控制在抗浮设计要求水位线以下，为车库的稳定提供了保障，效果良好。

4 盲管排水抗浮系统的经济型分析

盲管排水与抗浮锚杆、抗拔桩相比，施工简单、速度快，不需要专业的施工队伍，工程量小、可与其他施工过程同步进行。

根据该小区场地条件，在其他条件不变的情况下，对抗浮锚杆、抗拔桩、增加配重抗浮、盲管排水抗浮进行测算，工程造价折合成每平米造价对比见表2。

表2 抗浮方案造价对比表

5 推广应用情况分析

1)依靠地下水的静止水压力，集水、排水，安全可靠、环保节能。

2)采用的塑料盲管管材，技术先进，耐久性超过建筑使用寿命。

3)盲管排水可有效降低建筑物地下室抗浮水位，显著降低建造成本。

4)盲管排水措施，构造简单，施工方便，可操作性强。设有检查井，可随时观察地下水位，为控制地下水位提供可靠依据，有效提高建筑物的安全性。

5)盲管排水措施适应性强，适用于不同深度，不同类型的地下建筑工程，有广泛的应用前景。