专利名称：地下构筑物基底泄水装置及其布设方法
技术领域：
本发明涉及地下建筑施工技术，特别是涉及一种地下构筑物基底泄水装置及其布 设方法的技术。
背景技术：
常规的地下构筑物基底泄水方法是在基础钢筋混凝土底板作业之前(即在已浇筑 素砼垫层且未绑扎底板钢筋的状况下)，按预先设定的间距和数量在构筑物底板顶、底面标 高的适当位置安装多个外径在600mm左右的管状泄水装置，通过各个泄水装置将承压水导 流至构筑物的底板上方，从而消除或大幅度减缓地下水浮力或承压水的承压力对构筑物底 板的顶举作用，防止底板或地下整体结构的变形、开裂，保障底板结构和构筑物整体结构的 安全稳定。各个泄水装置在安装时，先在泄水装置的安装点挖设一个埋设坑，埋设坑坑底的 直径比管状泄水装置的直径大40cm或以上，再在坑底铺设设定厚度的滤砂层，然后在泄水 装置的壳体(一根两端开口的钢管)底端管腔内依次铺设钢筋网格、铁丝网、土工纱布，铺 设完毕后将泄水装置的壳体竖向置于埋设坑中央，再在其管腔内填入滤砂到设定高度(一 般相当于构筑物底板底面的高度)，然后再在滤砂顶面依次铺设土工纱布、铁丝网和钢筋网 格，最后在泄水装置壳体的外周的填置滤砂至高于泄水装置壳体的底端50cm或以上，滤砂 顶面以上浇筑素砼，并与原浇筑的素砼层抹平，至此泄水装置即告安装完毕。由此可见，常 规泄水装置的渗流路径是承压水由管状壳体的底口经壳体内的圆柱形过滤段向上渗滤至 壳体顶部后进入底板上方，这种竖向渗滤的泄水装置具有以下缺陷
1)为满足既定设计间距的每一泄水点位地下水渗流速率和渗流量的需求，泄水装置壳 体(钢管)的设计直径必须较大(多为600mm左右)，其材料成本较高；
2)泄水装置壳体由于受到管径不能过大的限制，每一布设点所能解决的底板泄水面积 较小，因此需要较大的布点密度，其安置成本较高，而且给钢筋混凝土底板的钢筋铺设也造 成了过多困难与不便；
3)常规的管状泄水装置的滤网、滤料没有固定保护结构，构筑物底板所承受的浮力或 承压水的顶举力很容易超过壳体内的滤料阻力，从而将泄水装置壳体内的滤网滤砂冲刷到 底板上方的空间，使得泄水装置的壳体(钢管)成为具有一定抬升压力的地下水的管涌通 道，对处在底板混凝土养护期或地下钢筋混凝土结构的顶板尚未完工阶段的基坑工程造成 局部结构的变形、损害或地下构筑物整体结构强度的影响，甚或危及基坑的安全。例如近年 来在上海地区部分地下基坑工程中，曾发生过承压水冲破泄水孔的过滤结构，携带泥沙沿 泄水孔的泄水管向底板上方的坑内喷涌的严重险情；
4)由于垂直向的过滤渗流结构有效渗流面积较小，因此现有泄水装置的泄水速度也较 慢，而且由于整根泄水主管中均填满了滤砂，因此也无法借助水泵来加快泄水速度。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种材料成 本及安置成本低，泄水速度快，在承压水环境下能可靠防止管涌、高效减缓基底顶举水压力 的地下构筑物基底泄水装置及其布设方法。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种地下构筑物基底泄水装置，包括泄 水主管和过滤器，所述泄水主管是一竖直且上下两端开口的直管，其特征在于所述泄水主 管分成上下两段，其上段为导流管段，其下段为泄水管段；
所述导流管段的管壁不透水，所述泄水管段的管壁透水；
所述过滤器呈环柱状，同轴套设于泄水管段的外周并固定，其内圈柱面及外圈柱面均 透水并均设有一层滤网，在内、外两层滤网之间填充有滤砂，其顶部由一不透水的环状封装 顶板盖封，且该封装顶板的内圈与泄水管段的外管壁接合，其底部及泄水管段的下端管口 由一不透水的封装底板盖封；
所述导流管段的中部套设有一板面水平且不透水的环形止水板，该止水板的内圈与导 流管段的外管壁接合。进一步的，所述泄水管段的管壁上开设有多个贯通其管壁的滤孔。进一步的，所述泄水管段的外管壁上附有一层垫网，所述过滤器的外层滤网上附
有一层垫网。进一步的，所述过滤器的内圈滤网层与其外圈滤网层之间的径向间距在8 15 cm之间。进一步的，所述过滤器的外周填设有一层滤砂，且过滤器的外周面没入其外周的 滤砂层内。进一步的，所述泄水主管内放置有潜水泵。 本发明所提供的地下构筑物基底泄水装置的布设方法，其特征在于，具体步骤如下
1)在已铺设素砼垫层且未绑扎底板钢筋的基坑坑底，按预先计算的泄水装置埋设数量 及各泄水装置之间的埋设间距标定各泄水装置的埋设平面点位；
2)在每个埋设平面点位按预先设定的标高、孔径及深度挖设或钻设一桶形埋设坑，并 在坑底铺垫滤料；
3)在每个埋设坑中垂直居中安放一个本发明所提供的泄水装置，并用滤料将各泄水装 置的过滤器外周填实，直至滤料盖过过滤器顶部及埋设坑坑顶，然后在埋设坑的坑顶范围 内修复因挖设埋设坑而受损的素砼垫层；
其中，每个泄水装置的泄水主管均竖直；
其中，各泄水装置的止水板均焊置于泄水主管的外壁，且止水板的标高位于构筑物底 板设计厚度的中下部位；
4)将各泄水装置的泄水主管顶口用盖板封盖，以防杂物进入；
5)绑扎底板钢筋，浇筑基坑底板混凝土，并在基坑的降水设施关间停运后，除去各泄水 装置的泄水主管顶口的盖板，使各泄水装置进入工作状态。 进一步的，泄水装置埋设数量及各泄水装置之间的埋设间距计算时，先根据地下 构筑物重量、构筑物底板面积及其下方的地下含水层的渗透系数，以能使地下构筑物重量 与泄入构筑物内的地下水的重量之和与承压水对构筑物底板顶举力达到压力平衡为基准，计算出所需的每小时单位底板面积泄水量，再根据计算出的每小时单位底板面积泄水量计 算出泄水装置的埋设数量及各泄水装置之间的埋设间距。进一步的，埋设坑的标高、孔径及深度根据构筑物底板与对其具有浮托力或承压 水顶举力的含水地层之间的位置关系进行设定，以泄水装置的过滤器能埋入对地下构筑物 底板具有浮托力或承压水顶举力的含水地层中为基准。本发明提供的地下构筑物基底泄水装置及其布设方法，通过同心圆状布设的内圈 滤网层、外圈滤网层，及填充在内、外圈滤网层之间的滤砂组成一双层过滤结构的水平向过 滤渗流过滤器，且该过滤器的顶部及底部均封闭，地下水可通过该过滤器水平向过滤渗入 泄水管段泄水，由于采用了水平过滤渗流方式，使得地下水有效渗流面积相比采用竖向渗 流的传统泄水装置增大了 8倍左右，能在地下构筑物底板承受较大的地下水顶举压力时快 速泄水减压，大大降低地下水顶举压力对底板或构筑物整体结构的破坏性威胁，而且在泄 水管段的管壁挡阻作用下，消除了形成管涌的途径和条件，可完全杜绝其成为管涌的通道， 在承压水环境下能可靠防止管涌、高效减缓基底顶举水压力，且双层过滤结构和稳定的内 置滤砂层具有二重过滤特性，能可靠确保和正常发挥的渗流过滤作用，地下水有效渗流面 积的增加也降低了泄水装置的材料成本及安置成本低。另外，在泄水管段内还可以安放水 泵，通过水泵加快泄水速度，有利于缩短渗压趋于平衡的时间，减缓水压力对基底结构安全 或地下构筑物整体稳定性的威胁，有效防止地下钢筋混凝土结构物在未达到设计强度的建 造过程中发生结构变形、开裂等质量问题，甚或对整个地下工程和基坑安全造成严重威胁。
图1是本发明实施例的地下构筑物基底泄水装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1所示，本发明实施例所提供的一种地下构筑物基底泄水装置，包括泄水主 管和过滤器3，所述泄水主管是一竖直且上下两端开口的直管，其特征在于所述泄水主管 分成上下两段，其上段为导流管段1，其下段为泄水管段2 ；
所述导流管段1的管壁不透水，所述泄水管段2的管壁透水； 所述过滤器3呈环柱状，同轴套设于泄水管段2的外周并固定，其内圈柱面及外圈柱面 均透水并均设有一层滤网，在内、外两层滤网之间填充有滤砂，其顶部由一不透水的环状封 装顶板盖封5，且该封装顶板5的内圈与泄水管段2的外管壁接合，其底部及泄水管段2的 下端管口由一不透水的封装底板4盖封；
所述导流管段1的中部套设有一板面水平且不透水的环形止水板6，该止水板6的内圈 与导流管段1的外管壁接合。本发明实施例中，所述泄水管段为钢质圆孔滤管，其管壁上开设有多个贯通其管 壁的滤孔，实际应用时泄水管段也可以是钢质桥式滤管，还可以是由其它不透水材料制成 的圆孔滤管或桥式滤管。本发明实施例中，所述导流管段和泄水管段是两根独立的直管，所述泄水主管由导流管段与泄水管段对向接合而成，实际应用中泄水主管也可以是一整根直管，该直管分 成上下两段，其上段构成导流管段，其下部管壁上开设滤孔构成泄水管段。本发明实施例中，所述过滤器的内圈滤网层与其外圈滤网层之间的径向间距在 8 15cm之间。本发明实施例中，所述过滤器的外周填设有一层滤砂，且过滤器的外周面没入其 外周的滤砂层内。本发明实施例中，所述过滤器内圈柱面及外圈柱面的滤网宜选用耐腐蚀、韧性好 的尼龙丝滤网，也可酌情选用铁丝、钢丝、铜丝或不锈钢材质的滤网。本发明实施例中，所述泄水管段的外管壁上附有一层透水的垫网，所述过滤器的 外层滤网上附有一层透水的垫网，所述垫网的结构可选择梯形立体网、螺旋丝连接立体网 或钢筋垫筋等，垫网的材质可根据不同的设计使用寿命选择铁丝、钢丝、铜丝、不绣钢丝等 金属丝，垫网的金属丝材料直径因不同材质而异，其直径范围通常在0.5 1.2mm之间，垫 网的目数可据材质和丝材直径而定，通常在8 12目之间，垫网的厚度通常在6 IOmm之 间。本发明实施例实际应用时，如果泄水管段选用桥式滤管，可不设置垫网。本发明实施例实际应用时，所述泄水主管内可放置潜水泵，通过潜水泵的抽水减 压，能加速泄水速度。本发明实施例所提供的地下构筑物基底泄水装置的布设方法，其特征在于，具体 步骤如下
1)在已铺设素砼垫层且未绑扎底板钢筋的基坑坑底，按预先计算的泄水装置埋设数量 及各泄水装置之间的埋设间距标定各泄水装置的埋设平面点位；
其中，泄水装置埋设数量及各泄水装置之间的埋设间距计算方法为现有技术，该计算 方法先根据地下构筑物重量、构筑物底板面积及其下方的地下含水层的渗透系数，以能使 地下构筑物重量与泄入构筑物内的地下水的重量之和与承压水对构筑物底板顶举力达到 压力平衡为基准，计算出所需的每小时单位底板面积泄水量，再根据计算出的每小时单位 底板面积泄水量计算出泄水装置的埋设数量及各泄水装置之间的埋设间距，地下含水层的 渗透系数越小，则构筑物底板单位面积所承受的承压水顶举力也越大，则所需的每小时单 位底板面积泄水量也越大，泄水装置的埋设间距就越小，埋设数量也越多；
2)在每个埋设平面点位按预先设定的标高、孔径及深度挖设或钻设一桶形埋设坑，并 在坑底铺垫滤料；
其中，埋设坑的标高、孔径及深度的设定方法为现有技术，该设定方法根据构筑物底板 与对其具有浮托力或承压水顶举力的含水地层之间的位置关系进行设定，以泄水装置的过 滤器能埋入对地下构筑物底板具有浮托力或承压水顶举力的含水地层中为基准；
3)在每个埋设坑中垂直居中安放一个本发明实施例所提供的泄水装置，并用滤料将各 泄水装置的过滤器外周填实，直至滤料盖过过滤器顶部及埋设坑坑顶，然后在埋设坑的坑 顶范围内修复因挖设埋设坑而受损的素砼垫层；
其中，每个泄水装置的泄水主管均竖直；
其中，各泄水装置的止水板均焊置于泄水主管的外壁，且止水板的标高位于构筑物底 板设计厚度的中下部位；4)将各泄水装置的泄水主管顶口用盖板封盖，以防杂物进入；
5)绑扎底板钢筋，浇筑基坑底板混凝土，并在基坑的降水设施关间停运后，除去各泄水 装置的泄水主管顶口的盖板，使各泄水装置进入工作状态。本发明实施例在渗透系数较大的粉细砂地层或砾砂地层中使用时，能有效消除作 用于基础底板的地下水浮力和承压水顶举压力的影响，并避免发生管涌现象。本发明实施例中，所述止水板圆环形平板或内圆外方的环形平板，止水板安装于 基坑内构筑物底板的中间部位，待导流管段周围的底板混凝土浇筑固化后，即可实现导管 管段外壁与底板混凝土收缩微缝之间承压水渗漏的止水功效。
权利要求
1.一种地下构筑物基底泄水装置，包括泄水主管和过滤器，所述泄水主管是一竖直且 上下两端开口的直管，其特征在于所述泄水主管分成上下两段，其上段为导流管段，其下 段为泄水管段；所述导流管段的管壁不透水，所述泄水管段的管壁透水；所述过滤器呈环柱状，同轴套设于泄水管段的外周并固定，其内圈柱面及外圈柱面均 透水并均设有一层滤网，在内、外两层滤网之间填充有滤砂，其顶部由一不透水的环状封装 顶板盖封，且该封装顶板的内圈与泄水管段的外管壁接合，其底部及泄水管段的下端管口 由一不透水的封装底板盖封；所述导流管段的中部套设有一板面水平且不透水的环形止水板，该止水板的内圈与导 流管段的外管壁接合。
2.根据权利要求1所述的地下构筑物基底泄水装置，其特征在于所述泄水管段的管 壁上开设有多个贯通其管壁的滤孔。
3.根据权利要求1所述的地下构筑物基底泄水装置，其特征在于所述泄水管段的外 管壁上附有一层垫网，所述过滤器的外层滤网上附有一层垫网。
4.根据权利要求1所述的地下构筑物基底泄水装置，其特征在于所述过滤器的内圈 滤网层与其外圈滤网层之间的径向间距在8 15 cm之间。
5.根据权利要求1所述的地下构筑物基底泄水装置，其特征在于所述过滤器的外周 填设有一层滤砂，且过滤器的外周面没入其外周的滤砂层内。
6.根据权利要求1所述的地下构筑物基底泄水装置，其特征在于所述泄水主管内放 置有潜水泵。
7.—种权利要求1所述的地下构筑物基底泄水装置的布设方法，其特征在于，具体步 骤如下1)在已铺设素砼垫层且未绑扎底板钢筋的基坑坑底，按预先计算的泄水装置埋设数量 及各泄水装置之间的埋设间距标定各泄水装置的埋设平面点位；2)在每个埋设平面点位按预先设定的标高、孔径及深度挖设或钻设一桶形埋设坑，并 在坑底铺垫滤料；3)在每个埋设坑中垂直居中安放一个权利要求1所述的泄水装置，并用滤料将各泄水 装置的过滤器外周填实，直至滤料盖过过滤器顶部及埋设坑坑顶，然后在埋设坑的坑顶范 围内修复因挖设埋设坑而受损的素砼垫层；其中，每个泄水装置的泄水主管均竖直；其中，各泄水装置的止水板均焊置于泄水主管的外壁，且止水板的标高位于构筑物底 板设计厚度的中下部位；4)将各泄水装置的泄水主管顶口用盖板封盖，以防杂物进入；5)绑扎底板钢筋，浇筑基坑底板混凝土，并在基坑的降水设施关间停运后，除去各泄水 装置的泄水主管顶口的盖板，使各泄水装置进入工作状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于泄水装置埋设数量及各泄水装置之间的 埋设间距计算时，先根据地下构筑物重量、构筑物底板面积及其下方的地下含水层的渗透 系数，以能使地下构筑物重量与泄入构筑物内的地下水的重量之和与承压水对构筑物底板 顶举力达到压力平衡为基准，计算出所需的每小时单位底板面积泄水量，再根据计算出的每小时单位底板面积泄水量计算出泄水装置的埋设数量及各泄水装置之间的埋设间距。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于埋设坑的标高、孔径及深度根据构筑物底 板与对其具有浮托力或承压水顶举力的含水地层之间的位置关系进行设定，以泄水装置的 过滤器能埋入对地下构筑物底板具有浮托力或承压水顶举力的含水地层中为基准。
全文摘要
一种地下构筑物基底泄水装置及其布设方法，涉及地下建筑施工技术领域，所解决的是加快泄水速度，减缓基底顶举水压力的技术问题。该装置包括泄水主管和过滤器，所述泄水主管分成上下两段，其上段为导流管段，其下段为泄水管段；所述导流管段的管壁不透水，所述泄水管段的管壁透水；所述过滤器呈环柱状，同轴套设于泄水管段的外周，其内圈柱面及外圈柱面均透水并均设有一层滤网，在内、外两层滤网之间填充有滤砂，其顶部由一不透水的环状封装顶板盖封，且该封装顶板的内圈与泄水管段的外管壁接合，其底部及泄水管段的下端管口由一不透水的封装底板盖封；所述导流管段的中部套设有—环形止水板。本发明提供的装置，在承压水环境下能可靠防止管涌。
文档编号E02D19/20GK102002959SQ20101059880
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者兰韡, 叶怀文, 娄荣祥, 张英英, 方兆昌, 林长荣, 武永霞, 沈驰, 缪俊发, 邱鹰 申请人:上海广联建设发展有限公司