本發(fā)明涉及一建筑物排水系統(tǒng)，特別是一種用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)及其用于泄壓抗浮的方法。

背景技術(shù)：

在高水位地區(qū)的深基坑施工中，往往存在地下水位高、水頭壓力大、地下水位季節(jié)變化大的特點(diǎn)，地下室底板承受著巨大的浮力作用；建筑設(shè)計和施工時一般是采用設(shè)置抗浮錨桿和傳統(tǒng)基坑降排水結(jié)合的方法處理抗浮問題，但是這樣就會涉及到兩個問題。

問題一：如果建筑設(shè)計和施工都按照最高水位設(shè)防，那這種情況下項(xiàng)目的施工成本和工期都將巨幅提升；

問題二：如果按照較低水位設(shè)防，當(dāng)建筑物地下結(jié)構(gòu)處于高水位情況下時，由于傳統(tǒng)方法不能在建筑物使用階段排水泄壓，建筑物底板由于水壓作用容易產(chǎn)生裂縫，從而造成地下室滲漏，影響結(jié)構(gòu)安全。

專利申請公布號為：CN103510549A，發(fā)明名稱為《一種用于構(gòu)筑物抗浮的泄壓裝置及其設(shè)置方法》的發(fā)明專利申請公開了一種構(gòu)筑物抗浮的泄壓裝置，雖然具有解決基坑抗浮問題、防止底板滲漏的優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在以下不足之處：

1、泄壓裝置不易更換，一旦損壞整個泄壓系統(tǒng)將難以修復(fù)，失效滲漏；

2、承壓時，該泄壓裝置獨(dú)自承受巨大水壓力，有安全隱患；

3、泄壓時，水壓巨大流速快，建筑底板土層及該裝置底部的填充物容易流失，再次補(bǔ)充困難，影響地基承載力，易造成不均勻沉降；

4、泄壓水易噴射而出，并且不能收集利用，浪費(fèi)水資源；

5、該系統(tǒng)需要有觀測井與泄壓閥配套使用，在建筑使用階段需要人工定時查看水位以及人工開閥泄壓，費(fèi)時費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)及其用于泄壓抗浮的方法，采用該系統(tǒng)進(jìn)行泄壓濾水的方法，能合理、有效、經(jīng)濟(jì)、長期的解決建筑深基坑的抗浮問題，達(dá)到減輕底板水壓力，減少底板裂縫與滲漏，取消或者減少傳統(tǒng)抗浮錨桿設(shè)計，降低建筑不均勻沉降的問題。

解決上述問題的技術(shù)方案是： 一種用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)，包括多個建筑泄壓濾水系統(tǒng)，每個建筑泄壓濾水系統(tǒng)包括位于建筑混凝土底板和含承壓水土層中的泄壓濾水裝置以及集水坑和排水管道，其特征在于：每個泄壓濾水裝置包括預(yù)制混凝土套管、位于預(yù)制混凝土套管內(nèi)的濾水芯管、預(yù)埋芯管固定件、膠圈墊和芯管固定帽；

所述濾水芯管上部有一開有螺栓孔的環(huán)板，環(huán)板以下管壁按固定間距開有小孔、呈梅花狀分布，濾水芯管上包有2～4層密目濾網(wǎng)，在濾水芯管底部與預(yù)制混凝土套管底部的空間填充有圓礫石，在預(yù)制混凝土套管側(cè)壁與濾水芯管側(cè)壁之間的空間填充有粗砂；

安裝狀態(tài)下，預(yù)埋芯管固定件預(yù)埋于底板混凝土中，芯管固定帽與預(yù)埋芯管固定件通過螺栓連接，中間設(shè)有橡膠圈Ⅰ，芯管固定帽與濾水芯管螺栓連接，中間設(shè)有橡膠圈Ⅱ。

所述的用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述預(yù)埋芯管固定件包括芯管固定件環(huán)板和帶彎勾錨筋，芯管固定件環(huán)板上開有若干螺孔，帶彎勾錨筋穿過芯管固定件環(huán)板，上部為開牙螺栓，下部為帶彎勾錨筋。

所述芯管固定帽包括圓柱形的固定帽和芯管固定帽環(huán)板，芯管固定帽環(huán)板上分別開有內(nèi)環(huán)孔和外環(huán)孔兩圈螺栓孔，芯管固定帽環(huán)板上的外環(huán)孔與預(yù)埋芯管固定件之芯管固定件環(huán)板上開的螺孔位置對應(yīng)，芯管固定帽環(huán)板的內(nèi)環(huán)孔與濾水芯管環(huán)板上開的螺孔對應(yīng)。

所述建筑泄壓濾水系統(tǒng)在平面布置上按照每80～120㎡間隔設(shè)置一個，布置于建筑底板的柱子邊。

所述的用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)的更進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述建筑泄壓濾水系統(tǒng)還包括有一個接長的排水管道Ⅱ和集水水箱，該排水管道Ⅱ一端為彎管、彎頂高度高于地下水的高度、該彎管出水口對準(zhǔn)集水水箱、排水管道Ⅱ另一直管端伸入集水坑中、直接與泄壓濾水裝置的濾水芯管對接。

相關(guān)的另一技術(shù)方案是：一種深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮方法，它是利用本發(fā)明上述的用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮方法，通過在建筑物底板內(nèi)布置多處建筑泄壓濾水系統(tǒng)；

在建筑施工階段，即可將部分承壓地下水有組織的疏導(dǎo)至集水坑，再利用水泵排出，使得在施工階段地下水的承壓水頭降低到一個較低水平，大幅減輕基礎(chǔ)底板承受的水壓力，防止底板因水壓力過大產(chǎn)生裂縫和降低建筑不穩(wěn)定性；

在建筑使用階段，接長排水管道，即可將超出建筑設(shè)防水位的水排出到設(shè)計高度的水箱里，確保板底水壓不超過設(shè)計的承受能力，又保證合理地下水位，避免周邊土體因水位下降過度而沉降。

所述的一種深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮方法之建筑泄壓濾水系統(tǒng)的設(shè)置包括以下步驟：

A、制作泄壓濾水裝置各部件：

首先，根據(jù)施工圖和下料清單，加工密目濾網(wǎng)、濾水芯管、預(yù)埋芯管固定件、芯管固定帽、膠墊圈各部件，各部件環(huán)板上的螺栓孔大小、位置需對應(yīng)；

B、安裝預(yù)制混凝土套管與預(yù)埋芯管固定件：

在土方開挖完成以后，根據(jù)設(shè)計位置與深度，在底板下土層的對應(yīng)位置埋置預(yù)制混凝土套管，混凝土預(yù)制套筒頂部標(biāo)高超出土層，伸入建筑混凝土底板的混凝土中，在底板混凝土澆筑時，需按設(shè)計預(yù)埋好預(yù)埋芯管固定件后方可澆筑混凝土，澆筑時，設(shè)置泄壓濾水裝置的地方需要留置相應(yīng)集水坑；

C、安裝濾水芯管及填充砂石：

首先，在完成埋置與清理的預(yù)制混凝土套管底部填充用于阻隔混凝土套管底部土層中較大顆粒進(jìn)入濾水芯管的圓礫石，接著，使用密目濾網(wǎng)將濾水芯管管壁開孔位置包裹，然后將包裹好的濾水芯管按標(biāo)高預(yù)固定，并在濾水芯管與預(yù)制混凝土套管的空隙內(nèi)填充粒徑大于密目網(wǎng)孔徑的粗砂；

D、完成濾水芯管與芯帽及預(yù)埋固定件的固定：

首先將濾水芯管與芯帽使用螺栓連接，其次將芯管固定帽的芯管固定帽環(huán)板與之前預(yù)埋的預(yù)埋芯管固定件螺栓連接,兩兩固定連接時，中間需放置膠墊圈防止?jié)B漏；

E、施工階段建筑泄壓濾水系統(tǒng)的使用：

在建筑物的施工階段，無需接長排水管，泄壓濾水裝置保持工作狀態(tài)，通過排水管Ⅰ將水釋放至集水坑內(nèi)，然后使用施工水泵排除坑內(nèi)積水即可；

F、建筑物建成后使用階段建筑泄壓濾水系統(tǒng)的使用：

在建筑的使用階段，根據(jù)設(shè)計，接長排水管道到設(shè)防標(biāo)高，泄壓濾水裝置保持工作狀態(tài)，在底板水壓大于設(shè)防水壓時，將水通過接長的排水管Ⅱ釋放至對應(yīng)的水箱內(nèi)。

由于采取以上技術(shù)方案，本發(fā)明之用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)及其用于泄壓抗浮的方法具有以下特點(diǎn)：

本發(fā)明之用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)之固定在建筑物底部混凝土的泄壓濾水系統(tǒng)包括多個建筑泄壓濾水系統(tǒng)，每個建筑泄壓濾水系統(tǒng)包括位于建筑混凝土底板和含承壓水土層中的泄壓濾水裝置、集水坑和排水管道，其中泄壓濾水裝置可更換濾芯設(shè)計，可以通過位于含承壓水土層內(nèi)的預(yù)制混凝土套筒、圓礫、粗砂、密目濾網(wǎng)以及梅花開孔的濾水芯管，將土層中的承壓水經(jīng)過多次過濾后排出；

通過在建筑物底板內(nèi)布置多處泄壓濾水系統(tǒng)，在建筑施工階段，即可將部分承壓地下水有組織的疏導(dǎo)至集水坑，再利用水泵排出，使得在施工階段地下水的承壓水頭降低到一個較低水平，大幅減輕基礎(chǔ)底板承受的水壓力，防止底板因水壓力過大產(chǎn)生裂縫和降低建筑不穩(wěn)定性。

在建筑物使用階段，接長排水管道，即可將超出建筑設(shè)防水位的水排出到設(shè)計高度的水箱里，確保板底水壓不超過設(shè)計的承受能力，又保證合理地下水位，避免周邊土體因水位下降過度而沉降。

因此、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明之用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)及其用于泄壓抗浮的方法具有以下有益效果：

1.能減少或取消傳統(tǒng)抗浮錨桿或基坑降排水的設(shè)計與施工，大幅降低成本與工期。

2.能動態(tài)調(diào)整板底水壓，當(dāng)板底水壓超過設(shè)計閾值時候，無需人工操作，能夠自動平緩安全的泄壓排水，在降低板底水壓力的同時，避免建筑底板下地基土層流失，保證水土平衡。

3.能夠在施工和使用階段持續(xù)工作，疏導(dǎo)水壓力，減少底板壓力與裂縫，避免因底板開裂造成鋼筋銹蝕，保證結(jié)構(gòu)的安全，確保各階段建筑物的沉降與穩(wěn)定。

4. 泄壓濾水裝置采用了多道過濾措施，能夠有效的過濾承壓水及釋放建筑物底板水壓力；排除的承壓水收集到水坑或水箱，還能夠二次利用，減少水資源浪費(fèi)，使建筑更環(huán)保。

5.固定在建筑物底部混凝土的泄壓濾水系統(tǒng)為可更換濾芯設(shè)計，泄壓濾水裝置的關(guān)鍵部件濾水芯管可更換，系統(tǒng)使用壽命長、更安全可靠。

6.泄壓系統(tǒng)運(yùn)行時，由于排水管道中的水與板底承壓水壓力平衡，系統(tǒng)本身不承受額外的水壓力作用，無安全隱患，不易滲漏。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明之用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)及其用于泄壓抗浮的方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明之用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖之一（在建筑使用階段）；

圖2是本發(fā)明之泄壓濾水裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明之泄壓濾水裝置的密目濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明之泄壓濾水裝置的濾水芯管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明之泄壓濾水裝置的預(yù)埋芯管固定件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6-1、圖6-2是本發(fā)明之泄壓濾水裝置的膠墊圈結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明之泄壓濾水裝置的芯管固定帽結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明之用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖之二（在建筑施工階段）。

圖中：

1-含承壓水土層（建筑底板下的土層，內(nèi)含承壓水）；

2-泄壓濾水裝置；

21-圓礫石、22-預(yù)制混凝土套管，23-密目濾網(wǎng)，24-粗砂；

25-濾水芯管、251-環(huán)板、252-濾水芯管上的小孔；

26-預(yù)埋芯管固定件、261-芯管固定件環(huán)板、262-帶彎勾錨筋；

27-膠圈墊，271-膠圈墊Ⅰ、272-膠圈墊Ⅱ、28-芯管固定帽、281-固定帽、

282-芯管固定帽環(huán)板；2821-芯管固定帽環(huán)板上的內(nèi)環(huán)孔、

2822-芯管固定帽環(huán)板上的外環(huán)孔；

3-建筑混凝土底板（建筑物的底板）；

4-集水坑（建筑施工階段的集水坑）；

5-集水坑蓋板；

6-水箱所在樓層樓板（根據(jù)水壓平衡設(shè)計要求，將水箱設(shè)置于設(shè)計計算高度的樓層內(nèi)）；

7A-排水管道Ⅰ（用于建筑施工階段引流排水）；

7B-排水管道Ⅱ（用于建筑使用階段引流排水）；

8-集水水箱（用于建筑使用階段存儲經(jīng)過泄壓濾水系統(tǒng)的地下水）；

9-水泵；H-地下水位的設(shè)防高度。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

一種用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)。

如圖1所示，該用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)包括多個建筑泄壓濾水系統(tǒng)，每個建筑泄壓濾水系統(tǒng)包括泄壓濾水裝置2、集水坑4和排水管道，泄壓濾水裝置2位于建筑混凝土底板3和含承壓水土層1中；

如圖2所示，每個泄壓濾水裝置2包括預(yù)制混凝土套管22、位于預(yù)制混凝土套管22內(nèi)的濾水芯管25、預(yù)埋芯管固定件26、膠圈墊27和芯管固定帽28；

所述濾水芯管25上部有一開有螺栓孔的環(huán)板251、環(huán)板251以下管壁按固定間距開有小孔252、呈梅花狀分布（參見圖4），濾水芯管25上包有3層密目濾網(wǎng)23，在濾水芯管25底部與預(yù)制混凝土套管22底部的空間填充有圓礫石21，用于阻隔混凝土套管底部土層中較大顆粒進(jìn)入濾水管，在預(yù)制混凝土套管22側(cè)壁與濾水芯管25側(cè)壁之間的空間填充有粗砂24；

安裝狀態(tài)下，預(yù)埋芯管固定件26預(yù)埋于底板混凝土中，芯管固定帽28與預(yù)埋芯管固定件26通過螺栓連接，中間設(shè)有膠圈墊Ⅰ271；芯管固定帽與濾水芯管螺栓連接，中間設(shè)有膠圈墊Ⅱ272。

如圖5所示，所述預(yù)埋芯管固定件26包括芯管固定件環(huán)板261和帶彎勾錨筋262，芯管固定件環(huán)板261由不銹鋼切割焊接制作、其上開有若干螺孔，帶彎勾的錨筋262穿過芯管固定件環(huán)板261，上部為開牙螺栓，下部為帶彎勾錨筋，在底板混凝土施工時按設(shè)計位置埋置于底板混凝土中。

如圖7所示，所述芯管固定帽包括圓柱形的固定帽281和芯管固定帽環(huán)板282，芯管固定帽環(huán)板282上分別開有內(nèi)環(huán)孔2821和外環(huán)孔2822兩圈螺栓孔，芯管固定帽環(huán)板282上的外環(huán)孔2822與預(yù)埋芯管固定件26之芯管固定件環(huán)板261上開的螺孔位置對應(yīng)，芯管固定帽環(huán)板282的內(nèi)環(huán)孔2821與濾水芯管環(huán)板251上開的螺孔對應(yīng)，確保能夠螺栓連接。

所述建筑泄壓濾水系統(tǒng)的個數(shù)根據(jù)需要而定，一般在平面布置上按照每80～120㎡設(shè)置一個，布置于建筑底板的柱子邊，從而減少空間損失。

作為本發(fā)明實(shí)施例的一種變化，所述建筑泄壓濾水系統(tǒng)還包括有一個接長的排水管道7B和集水水箱8，該排水管道7B一端為彎管、彎頂高度高于地下水的高度、該彎管出水口對準(zhǔn)集水水箱、排水管道7B另一直管端伸入集水坑4中、直接與濾水芯管25對接（參見圖1）。

本發(fā)明實(shí)施例中，泄壓濾水裝置2的濾水芯管25、預(yù)埋芯管固定件26和芯管固定帽28一般采用不銹鋼制作，以保證使用壽命。

作為本發(fā)明實(shí)施例的一種變換，所述泄壓濾水裝置2的濾水芯管25、預(yù)埋芯管固定件26和芯管固定帽28也可以采用工程塑料制作。

實(shí)施例二：

一種深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮方法，它是利用本發(fā)明實(shí)施例一所述的用于深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)深基坑高水位建筑物底板的泄壓抗浮方法，通過在建筑物底板內(nèi)布置多處建筑泄壓濾水系統(tǒng)，在建筑施工階段，即可將部分承壓地下水有組織的疏導(dǎo)至集水坑5，再利用水泵9排出，使得在施工階段地下水的承壓水頭降低到一個較低水平，大幅減輕基礎(chǔ)底板承受的水壓力，防止底板因水壓力過大產(chǎn)生裂縫和降低建筑不穩(wěn)定性；

在建筑使用階段，接長排水管道，即可將超出建筑設(shè)防水位的水排出到設(shè)計高度的水箱里，確保板底水壓不超過設(shè)計的承受能力，又保證合理的地下水位，避免周邊土體因水位下降過度而沉降。

所述建筑泄壓濾水系統(tǒng)的設(shè)置包括以下步驟：

A、制作泄壓濾水裝置各部件：

首先，根據(jù)施工圖和下料清單，加工密目濾網(wǎng)23、濾水芯管25、預(yù)埋芯管固定件26、芯管固定帽28、膠墊圈27等部件，各部件環(huán)板上的螺栓孔大小、位置需對應(yīng)；

B、安裝預(yù)制混凝土套筒22與預(yù)埋芯管固定件26：

在土方開挖完成以后，根據(jù)設(shè)計位置與深度，在底板下土層的對應(yīng)位置埋置混凝土預(yù)制套筒22，混凝土預(yù)制套筒頂部標(biāo)高超出土層，伸入建筑混凝土底板的混凝土中，對于完成埋置的預(yù)制混凝土套筒，其內(nèi)部空間需清理干凈；在底板混凝土澆筑時，需按設(shè)計預(yù)埋好預(yù)埋芯管固定件后方可澆筑混凝土，澆筑時，設(shè)置泄壓濾水裝置的地方需要留置相應(yīng)集水坑；

C、安裝濾水芯管25及填充砂石：

首先，在完成埋置與清理的預(yù)制混凝土套管底部填充用于阻隔混凝土套管底部土層中較大顆粒進(jìn)入濾水芯管的圓礫石21，接著，使用密目濾網(wǎng)23將濾水芯管管壁開孔位置包裹，然后將包裹好的濾水芯管按標(biāo)高預(yù)固定，并在濾水芯管25與預(yù)制混凝土套管的空隙內(nèi)填充粒徑大于密目網(wǎng)孔徑的粗砂；

D、完成濾水芯管與芯帽及預(yù)埋固定件的固定：

首先將濾水芯管與芯帽使用螺栓連接，其次將芯管固定帽的芯管固定帽環(huán)板282與之前預(yù)埋的預(yù)埋芯管固定件螺栓連接,兩兩固定連接時，中間需放置膠墊圈27防止?jié)B漏；

E、施工階段建筑泄壓濾水系統(tǒng)的使用：

在建筑物的施工階段，無需接長排水管，泄壓濾水裝置保持工作狀態(tài)，通過排水管Ⅰ7A將水釋放至集水坑4內(nèi)，然后使用施工水泵9排除坑內(nèi)積水即可；

F、建筑物建成后使用階段建筑泄壓濾水系統(tǒng)使用：

在建筑的使用階段，根據(jù)設(shè)計，接長排水管道到設(shè)防標(biāo)高，泄壓濾水裝置保持工作狀態(tài)，在底板水壓大于設(shè)防水壓時，將水通過接長的排水管Ⅱ7B釋放至對應(yīng)的水箱8內(nèi)。