一种水浮力超限状况下地下建筑抗浮变形控制系统的制作方法

1.本发明涉及地下建筑技术领域，具体涉及一种水浮力超限状况下地下建筑抗浮变形控制系统。


背景技术：

2.目前地下工程越来越普遍，埋置深度越来越深。当基础埋深在水位以下时，地下建筑就会受到水浮力的影响。地下建筑在施工过程中和交付使用时如果浮力作用值超过建筑物自重及压重之和，就会导致建筑物的上抬造成破坏，甚至导致建筑物无法修复使用。所以地下工程设计时都会按照提供的抗浮设计水位来采取增加压重，设置抗浮锚杆等措施抵抗水浮力。现行国家规范标准规定抗力大于浮力的1.05倍。现有方法均为抗浮，不允许地下建筑上浮，但是在极端状况下，偶尔出现浮力作用大于建筑自重及压重，此时原有抗浮措施就无法保证建筑物安全，给业主的沉重财产损失。公开号cn205530388公开了一种地下工程用压力感应水压控制系统，采用深入土层的集水井管排出土层渗流水来控制地下水位，目的是控制水浮力不超过建筑重量来符合现行规范标准的要求，塔楼间往往需要布置多个集水管井才能满足要求。
3.目前，合格的建筑物均符合现行国家规范标准的安全度要求，现行国家设计标准为弹性计算为主的极限状态设计方法，有一定的安全度，建成使用期基本不出现结构主体裂缝，如地下防水规范要求，设计计算裂缝宽要小于0.2mm，且实际能自行愈合。所以现在的建筑物均有一定的安全度，实际处在弹性阶段。在不超标的风荷载、地震、活荷载作用下均有一定的弹性变形而不会破坏。
4.一般混凝土结构的弹性变形量约为结构跨度的2
‰
左右，如图1~图2所示，例如常见的塔楼间距约30m，水位超建筑抗浮水位且逐渐加大时，水浮力引起的最大弹性变形处结构上抬在60mm左右，此时垫层和基础与地基之间形成空腔，空腔内会充满地下水，那么，是否能针对该状况，开发出在遇到极端天气时，建筑上浮，在该特殊情况下能起到效果的抗浮系统，就成为了有待解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供一种水浮力超限状况下地下建筑抗浮变形控制系统。
6.本发明的目的是以下述方式实现的：一种水浮力超限状况下地下建筑抗浮变形控制系统，抗浮变形控制系统包括地下水排水管路，地下水排水管路包括预埋段19以及与预埋段19连接的明装段6，明装段6位于地下建筑的筏板基础5上方，用于排水；预埋段19穿过筏板基础5并插入筏板基础5下部的地基内，作为吸水端用于吸水，预埋段19管身固定连接筏板基础5，地基内预埋包覆结构4，包覆结构4套设于吸水端的管身外。
7.进一步的，明装段6的最高点与地下建筑的建筑自重及压重相等的水浮力水位齐平。
8.进一步的，包覆结构4包括暗坑，暗坑内填充碎石层，碎石层包覆套管15，套管15底部固定连接垫块17，套管15顶部抵靠盖板16，盖板16固定连接筏板基础5底部，地下水排水管路吸水端穿过盖板16并与盖板16固定连接，套管15周侧设置透水孔，地下水排水管路吸水端伸入套管15内的空腔。
9.进一步的，包覆结构4为成品集滤水装置11，成品集滤水装置11顶部抵靠盖板16，盖板16固定连接筏板基础5底部，地下水排水管路吸水端穿过盖板16并与盖板16固定连接，地下水排水管路吸水端伸入成品集滤水装置11内。
10.进一步的，地下水排水管路吸水端管口向下设置，管身周身打孔。
11.进一步的，地下建筑上部设置若干塔楼1，每两个塔楼1之间中跨附近，或是远离塔楼1边跨处正下方地下建筑筏板基础5的垫层下设置包覆结构4。
12.进一步的，地下建筑为上部没有塔楼1的单建式地下建筑，单建式地下建筑中跨位置筏板基础5的垫层下设置包覆结构4。
13.进一步的，地下水排水管路插入筏板基础5的垫层下部的地基内的吸水端的长度为20~150mm。
14.进一步的，明装段6固定连接于地下建筑内的框架柱18、或地下建筑的填充墙周侧。
15.进一步的，明装段6上部一侧设置防虹吸弯管8；所述明装段6靠近预埋段19的一侧设置应急排水阀20。
16.相对于现有技术，本发明包覆结构套设于吸水端的管身外，在遇到极端状况水位上升超过抗浮设防水位时，建筑上浮，筏板基础带动吸水端从包覆结构中拔出至筏板基础与地基之间形成空腔内，对空腔水进行排出，该排水装置只在地下水位超过抗浮水位时，基础在水浮力作用下产生弹性变形后才起作用，避免了经常排水引起的使用不便，由于平时不排水也避免了泄水管的堵塞，具有和建筑物同寿命，免维护，免维修，不用管理，造价低廉，实用可靠的优点。
附图说明
17.图1是单层地下建筑两塔楼间地下建筑弹性变形上浮示意图；图2为双层地下建筑两塔楼间地下建筑弹性变形上浮示意图；图3是单层地下建筑塔楼边跨地下建筑弹性变形上浮示意图；图4为双层地下建筑塔楼边跨地下建筑弹性变形上浮示意图；图5为单建式地下建筑弹性变形上浮示意图；图6为本发明的整体安装示意图；图7为包覆结构为暗坑的排水管进水口平时状态的详细大样图；图8为包覆结构为集水器的排水管进水口平时状态的详细大样图；图9为包覆结构为暗坑的排水管进水口启用状态的详细大样图；图10为包覆结构为集水器的排水管进水口启用状态的详细大样图。
18.其中，塔楼1、地下建筑2、地下空腔水3、包覆结构4、筏板基础5、明装段6、地下层顶板梁7、防虹吸弯管8、地下层顶板9、地下层地面10、成品集滤水装置11、防水层12、基础垫层13、止水环14、套管15、盖板16、垫块17、框架柱18、预埋段19、应急排水阀20、碎石21。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.如附图6所示，一种水浮力超限状况下地下建筑抗浮变形控制系统，该抗浮变形控制系统包括地下水排水管路，地下水排水管路包括预埋段19以及与预埋段19连接的明装段6，明装段6位于地下建筑的筏板基础5的上方，用于排水；预埋段19穿过筏板基础5并插入筏板基础5下部的地基内，作为吸水端用于吸水，预埋段19管身固定连接筏板基础5，地基内预埋包覆结构4，包覆结构4套设于吸水端的管身外。
22.详细的，地下建筑可以是地下车库或是地下仓库，可以是一层，也可以是多层，筏板基础5为地下建筑底层支撑于地基上部的支撑结构；该包覆结构4可以是密封结构，包覆结构4上端被筏板基础5遮盖形成密封，使得极端天气下，地下水位上涨导致地下建筑上浮，筏板基础带动吸水端从包覆结构中拔出至筏板基础5与地基之间形成空腔内，对地下空腔水3进行排出，密封结构使得吸水端在非工作状态下不会因地基内的砂土产生堵塞。
23.优选的，预埋段19管身周侧设置止水环14，止水环14与预埋段19一同预埋于筏板基础5内，用于防止地下水从预埋段19管身周侧上涌。
24.筏板基础5包括浇筑混凝土层，以及浇筑混凝土层下部的防水层12，以及防水层12下部的基础垫层13，基础垫层13下部为地基。
25.进一步的，明装段6的最高点与地下建筑的建筑自重及压重相等的水浮力水位齐平，建筑自重及压重相等的水浮力水位接近于建筑的抗浮设计水位。
26.当地下水的水位达到及超过建筑自重及压重时，地下建筑产生上浮属于公知常识，抗浮设计水位基于建筑的实际构造而定。
27.当明装段6的最高点与建筑自重及压重相等的水浮力水位齐平时，包覆结构4可以是过滤结构，过滤结构用于过滤地基内的泥砂，过滤后的地下水通过吸水端上涌，当地下水位未达到抗浮设计水位时，地下水排水管路内的水也未涌至明装段6的最高点，不会进行排水工作；当地下水位达到及超过设计抗浮水位且逐渐加大时，地下建筑产生上浮，地下水排水管路内的水也涌至明装段6的最高点，进行排水工作。
28.优选的，明装段6为u形，u形一端连接预埋段19，一端作为排水端，排水端离地间距200mm左右为宜，排水端可以通过其他管路连接附近的集水坑将水排走，u形折弯处作为最高点，当抗浮设计水位高于排水管路所在地下层顶板9时，管路最高点也应高于顶板9。
29.进一步的，如图7、9所示，上述过滤结构可以是包括暗坑，暗坑内填充碎石层，碎石层包覆套管15，套管15底部固定连接垫块17，套管15顶部抵靠盖板16，盖板16固定连接筏板
基础垫层13底部，地下水排水管路吸水端穿过盖板16并与盖板16固定连接，套管15周侧设置透水孔，地下水排水管路吸水端伸入套管15内的空腔。
30.盖板16主要用于施工时防止暗坑上部浇筑的混凝土流入套管15内的空腔中。
31.其中，碎石层与透水孔均可以起到过滤砂土的作用，使杂质相对减少的地下水流入套管15内的空腔中。
32.如图8、10所示，包覆结构4也可以是现有的集水器11，集水器11顶部抵靠盖板16，盖板16固定连接筏板基础垫层13底部，地下水排水管路吸水端穿过盖板16并与盖板16固定连接，地下水排水管路吸水端伸入集水器11内。
33.进一步的，地下水排水管路吸水端管口向下设置，管身周身打孔，建筑上浮时地下空腔水3的水压较大，通过管口以及周身打孔实现最大效率排水。
34.进一步的，如图1-5所示，地下建筑上部设置若干塔楼1，如现有常见的一个小区内具有一个整体的地下停车场以及地上的若干个居民建筑，在水浮力引起的最大弹性变形处设置本发明的排水系统，如，每两个塔楼1之间中跨附近，即两个相邻塔楼之间居中位置附近，或是远离塔楼1边跨处，即边缘处的塔楼，远离其边跨位置的附近，其垂直正下方对应的地下建筑筏板基础5底部设置包覆结构4，即在该处设置本发明的排水系统。也可在局部变形较大处设置本发明系统。也可在单建式地下建筑中跨位置设置本发明系统。
35.进一步的，排水管路插入基础垫层13下部的地基内的吸水端的长度为20~150mm，考虑水浮力引起的最大弹性变形且为便于施工混凝土浇筑时不进入排水管及排水更顺畅不宜太长。
36.进一步的，明装段6固定连接于地下建筑内的框架柱18周侧，也可固定在地下建筑填充墙、剪力墙上。
37.进一步的，明装段6上部一侧设置防虹吸弯管8，防止排水之后地下水位已低于抗浮水位时会继续排水，影响车库正常使用。
38.进一步的，明装段6靠近预埋段19的一侧的下部设置应急排水阀20，如遇水量过大，可以紧急打开应急排水阀20，快速排水；地下建筑施工期间，顶板覆土未完成时，也可打开应急排水阀20，避免施工期间的地下建筑上浮。也可根据需要在明装段6上部增设排水阀。
39.本发明的工作过程如下：当遇极端状况，水位上涨，水浮力引起地下建筑结构弹性变形时，筏板基础垫层13与地基之间形成空腔，空腔内充满地下水，预埋管19随主体向上抬起，排出地基和基础之间地下空腔水3，水排出后回至原位，由于平时不排水无堵塞风险，为保证达到关键时刻启用，不会堵塞，与建筑物同寿命免维护的目的，排水管设置需保证水浮力大于建筑物自重及压重之和。
40.本发明利用此弹性变形或很少的弹塑性变形（建筑不破坏）在此阶段排水，控制变形使建筑不破坏。
41.本发明不是现行规范要求的抗浮安全措施，是在极端状况下超出安全保障范围后的最后一道保险。
42.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。