基于盲沟排水的泄水减压法在某项目中的应用分析

郑志全，朱 亮，陈抒睫

1.南通华荣建设集团有限公司南京建筑设计分公司，江苏 南京 210000

2.南京金宸建筑设计有限公司，江苏 南京 210000

1 基于盲沟排水的泄水减压法技术可行性分析

1.1 项目概况

某项目位于安徽省某市，由2幢高层商住楼及1座整体式地下车库组成。其中，1号、2号商住楼主楼均为32层，为框剪结构，裙楼为多层框架结构；项目设计室外地坪标高为46.75～51.30m。地下车库整体2层，其中1号楼地下局部增设1层商业夹层。地下车库底层整体总面积约为8400m2。

该项目基地高程与周边现状相比差异较大。规划红线内地块东南侧沿线道路规划高程为51.75m，地块北侧沿线道路规划高程为51.75～46.75m。红线外场地现状高程：东南侧沿线道面高程约为51.65～50.00m，地块北侧沿线道路高程约为51.65～46.00m，相邻地块现状高程约为45.00～40.00m。项目建成前后整个场地及周边均维持南高北低，东西两侧高、中间低的自然地势环境。

勘察期间，场地标高为52.50～43.00m，钻孔揭露深度内部分钻孔见有地下水，地下水水位埋深为0.80～1.60m，水位标高为51.29～41.73m，为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，其中第四系孔隙潜水主要赋存于1层填土和3层粉质黏土混碎石中，富水性较弱，主要接受大气降水及生活污水的补给。基岩裂隙水主要赋存于4层强风化炭质、钙质页岩和5层中风化炭质页岩中，富水性弱，主要接受区域地下水的侧向补给。

1.2 工程原理

（1）地下盲沟排水泄水减压法。当地下水位高于建筑物底部时，由于水压力作用，会对建筑物底部产生地下水浮力。地下室浮力与地下水位（抗浮水位）相关，有效降低地下室抗浮水位是地下室抗浮设计最有效的方法。盲沟排水是利用主动排除地下室的静水压力的方法，降低地下室抗浮水位，从而释放部分（或全部）地下室水浮力。

地下室抗浮设计主要需进行建筑整体抗浮稳定性验算、地下水压力作用下局部构件承载力和正常使用极限状态验算。传统工程大多采用回填材料或结构自重，以平衡地下水浮力，或设置抗拔锚杆、抗拔桩阻止结构上浮，也有部分工程将上述两者相结合。该方案的排水盲沟泄水减压法是在地下结构周边设置永久使用的疏排水措施，将地下水位控制在预定的标高范围内，从而减小或消除地下水对建筑的浮力影响。

（2）相关设计依据。《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ 476—2019）表6.5.1抗浮治理措施及其适用性中指出，排水限压法通过设置排水井和抽水井、盲沟、排泄沟、水压释放层等降低水位。该方法的适用条件为具有自排水条件或允许设置永久性降排水设施且配置自动控制降排系统的工程，可与隔水控压法联合使用，需要长期运行控制和维护管理。

1.3 盲沟技术在该项目中的适用性

该项目地下室抗浮所需考虑的地下水来源主要为潜水而非承压水，为盲沟排水提供了有利条件。首先，通过底面排水措施，将地表的大气降水和生活污水排走，避免其补给至岩土中。其次，通过回填的黏性土避免地下水位上升，确保盲沟排水具有较高的效率。再次，通过施工阶段设置的止水帷幕，限制周边土地中的地下水向建筑周边汇集。最后，通过中砂、卵石等透水反滤层，将剩余的地下水排走，实现降低地下水位，进而满足地下室抗浮的要求。

2 基于盲沟排水的泄水减压法方案

2.1 满足承载力条件

（1）盲沟平面布置图。该工程设计盲沟管中心最低点标高为43.0m，盲沟管坡度0.5%，沿地下室周围布置。

（2）单独地下室部位抗浮验算。该工程基础底标高为38.8m，基础下存在2层硬塑状粉质黏土、3层粉质黏土混碎石及4层强风化炭质、钙质页岩。西侧盲沟标高43.0m，设置排水盲沟解决抗浮问题。通过对比结构自重与设置盲沟后的最大水浮力，验算地下室抗浮能力。以下为最不利点处抗浮验算。

第一点处抗浮计算（2层地下室部分，排水盲沟最低点标高43.0m）。经计算，考虑顶板及附土自重、柱自重、负一层梁板自重、地板自重后的合计自重为46.8kN/m2，通过盲沟排水后的水浮力为42kN/m2，可满足承载力要求。

第二点处抗浮计算（有夹层地下室部分，排水盲沟最高点标高44.0m）。经计算，考虑顶板及附土自重、柱自重、负一负二层梁板自重、地板自重后的合计自重为65.41kN/m2，通过盲沟排水后的水浮力为52kN/m2，可满足承载力要求。

第三点处抗浮计算（纯商业部分，排水盲沟最高点标高43.5m）。经计算，考虑上部板自重、地下室梁板自重、底板自重后的合计自重为54.5kN/m2，通过盲沟排水后的水浮力为47kN/m2，可满足承载力要求。

（3）汇水量计算。取最高水头51.9-1.0-43.9=7.0m计算，2层土渗透系数为5×10-5cm/s（0.0432m/d），3层土渗透系数为3×10-4cm/s（0.26m/d），根据《堤防工程设计规范》（GB 50286—2013）附录E计算渗流量。

汇水总长为246m，则最大排水量为Q=0.340×246=83.64m3/d=9.65×10-4m3/s。盲沟泄水能力可根据以下公式计算：

式中：Q为流量，m3/s；v为流速，m/s；A为过水面积，m2；n为粗糙系数；R为水力半径，m；I为渠道底坡度。

由此可得，R=39mm。

2.2 满足正常使用条件

（1）盲沟相关构造简述。盲沟管外由土工布包裹，土工布反滤、隔离，限制沙土颗粒的进入和流失。同时，其外为卵石反滤层，空隙率较大，使盲沟内地下水渗流阻力小，渗流畅通，速度快。其外为中砂反滤层，主要作用是滤水层，可以过滤地下水中的泥沙，阻止泥沙进入盲沟，保证盲沟内地下水渗流通道通畅。在整体结构下部设有碎石夯实层，是盲沟的基层，在盲沟底部形成一个相对坚实的地基持力层，防止盲沟不均匀沉降。

（2）盲沟耐久性措施。①合理设置滤水层和其他保护措施，确保施工阶段与相邻的地下室混凝土墙板浇灌时浆液渗入盲沟中。②除盲沟外，地下室底板下层还应设置滤水层、导水层，以及相应的集水井、集水坑、释放口等积水系统，实现完整的排水限压法设计。③延排水盲沟管间隔一定距离设置检查井，并设置水压检测与预警系统，进行地下排水系统的全建筑寿命周期检测。④地面设置相应的排水系统，疏排地表水，防止和减少地表水下渗等措施。设置的地面排水设施应该与盲沟排水系统联合作用。

3 基于盲沟排水的泄水减压法推广应用

3.1 适用条件及适用范围

（1）通过系列验算，该项目在地下室周边43.0m标高处设置地下盲沟排水后，地下室完全可以通过自重平稳地下水浮力，以确保结构稳定。

（2）由于该项目的自然地貌条件，与盲沟出水口连接的市政排水管及西边地形高程不到40m，可以确保盲沟自然排水，同时反映了该方法的特殊性与局限性。

（3）该工程地下室及裙楼均贴近主楼外周布置，地下室最外侧出主楼边也仅1～2跨，主楼重量大，且裙楼周边基础外挑，外挑板有部分土压重，均可作为地下室抗浮压重的安全储备。

（4）在借助盲沟实现排水抗浮的同时，建筑室外地表应当做好排水措施，将地表水及时排走，避免不必要的雨水下渗。

（5）沿排水盲沟每隔一定距离及建筑拐角处，应当设置检查井。检查井可作为地下水位观测及管道检修使用，使用期间应当定时监测，需注意在丰水期增加监测次数，确保地下水的顺利排出和室内结构构件的正常状态。

（6）以盲沟排水为基础的泄水减压法在实际使用过程中仍有诸多限制，且其可靠性与耐久性仍有待试验研究，因此应当采用多种抗浮措施，并将盲沟及其附属设施列为需要随着建筑全生命周期进行监测的工程设施。

3.2 技术优缺点

经各方综合分析，该项目通过使用基于盲沟排水的泄水减压法，结合地下室自重，有效地解决了地下室抗浮的问题，具有一定的合理性和可行性。

该方法采用盲沟排水降低抗浮水位，因此需将水压检测与预警系统纳入后期建筑全寿命周期的检测范围，在一定程度上会增加维护成本。但是，随着BIM技术的应用和项目全周期管理技术的逐步推广，水压检测与预警系统等措施将在更多项目中得以运用。

4 结束语

在项目抗浮的设计与实现过程中，采用基于盲沟排水的泄水减压法避免了大量抗拔锚杆或抗拔桩的使用，在借助项目自身地理优势的情况下，可以有效降低工程造价，缩短工程周期，具有良好的经济效益，可以在类似工程中推广和应用。