地下室抗浮減壓設(shè)計

利用MidasGTS做地下室抗浮減壓設(shè)計地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第1頁。當(dāng)抗浮設(shè)計水位較高時，結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計往往存在較大的困難，尤其是純地下車庫或地下室層數(shù)較多而地上層數(shù)很少時，問題更為嚴(yán)重。抗浮設(shè)計常用的方法有：（1）自重平衡法，即：采用回填土、石或混凝土（或重度≥30kN/m3的鋼渣混凝土）等手段，來平衡地下水浮力；（2）抗力平衡法，即：設(shè)置抗拔錨桿或抗拔樁，來消除或部分消除地下水浮力對結(jié)構(gòu)的影響；（3）浮力消除法，即：采取疏、排水措施，使地下水位保持在預(yù)定的標(biāo)高之下，減小或消除地下水對建筑（構(gòu)筑）物的浮力，從而達(dá)到建筑（構(gòu)筑）物抗浮的目的；（4）綜合設(shè)計方法，即：根據(jù)工程需要采用上述兩種或多種抗浮設(shè)計方法，采取綜合處理措施，實現(xiàn)建筑（構(gòu)筑）物的抗浮。上述設(shè)計方法（1）和（2），從工程角度屬于“抗”的范疇，能解決大部分工程的抗浮問題，但對地下水浮力很大的工程，投資大，費(fèi)用高。而設(shè)計方法（3）則屬于“消”的范疇，處理得當(dāng)，可以獲得比較滿意的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效果。

地下室抗浮設(shè)計方法地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第2頁。當(dāng)建筑基礎(chǔ)位于地下水位以下時，地下室內(nèi)外形成水頭差，會在基礎(chǔ)板下逐漸形成極大的水壓力，直到此水壓力與地下水壓相同。當(dāng)水壓過高時，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破裂，使基礎(chǔ)底部滲水不斷，造成潮濕、滲水甚至傾覆。地下水通過在土體中的滲流，繞過止水帷幕的底部，補(bǔ)充至基坑內(nèi)部，當(dāng)基坑底部附近下部和外圍的土體具有較小的滲透系數(shù)或止水帷幕可以有效地隔斷中強(qiáng)透水層時，地下水的滲流將會十分緩慢，日常的補(bǔ)水量較少，通過短時間抽水則可將日常的滲水量抽走，在這種條件下，通過排水減壓設(shè)計以代替常規(guī)的地下室底板和抗浮樁錨設(shè)計將成為可能。排水減壓設(shè)計的原理為：在地下室底部設(shè)置永久的疏排降水系統(tǒng)，利用全范圍面狀分布的疏水層收集滲水，匯至線網(wǎng)狀分布的排水盲溝，再將盲溝內(nèi)的水集中至點狀均勻分布的若干集水井內(nèi)，集水井內(nèi)設(shè)抽水泵，當(dāng)井內(nèi)水位上漲至一定高度時，水泵則啟動將其及時抽走。滲流減壓設(shè)計基本原理地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第3頁。1、基礎(chǔ)位于全部為粘土或粉土的沉積土層時，設(shè)計選用必須符合以下規(guī)定：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)為止水帷幕設(shè)計時，止水帷幕設(shè)計應(yīng)符合《基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ08-61）及相關(guān)規(guī)定，基礎(chǔ)下方必須有厚度大于2.0m且滲透系數(shù)k小于等于10-5cm/s的土層。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)非止水帷幕設(shè)計時，地表至基礎(chǔ)下方2m必須全部為滲透系數(shù)k小于等于10-5cm/s的土層。（3）滲流水量Q必須小于等于0.03m3/m2/d。（4）非止水帷幕嚴(yán)禁采用拔除式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。2、基礎(chǔ)位于砂土與粘土或粉土互層的沉積土層時，設(shè)計選用必須符合以下規(guī)定：（1）基礎(chǔ)的四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須設(shè)置止水帷幕。（2）基礎(chǔ)底部至圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部必須有厚度大于2.0m，滲透系數(shù)k小于等于10-5cm/s的土層。（3）每平米每天滲流水量Q必須小于等于0.03m3。滲流減壓設(shè)計適用條件地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第4頁。（1）《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（2）《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—結(jié)構(gòu)（地基與基礎(chǔ)）》（3）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108-2008（4）上海市標(biāo)準(zhǔn)《CMC靜水壓力釋放層技術(shù)規(guī)程》DBJ/CT077-2010（5）廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DBJ15-31-2003（6）廣東省標(biāo)準(zhǔn)《地下室抗浮設(shè)計規(guī)范》滲流減壓設(shè)計依據(jù)地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第5頁。1、透水系統(tǒng)。2、集水系統(tǒng)。3、出水系統(tǒng)。4、靜水壓力釋放層專用水箱。5、固定滲流壓Pw監(jiān)測系統(tǒng)。滲流減壓系統(tǒng)部件1──固定滲流壓Pw監(jiān)測系統(tǒng)；2──靜水壓力釋放層專用水箱；3──基礎(chǔ)底板；4──素混凝土墊層；5──透水系統(tǒng)；6──集水系統(tǒng)；7──出水系統(tǒng)；8──開挖面地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第6頁。滲流減壓設(shè)計流程地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第7頁。1、收集及分析整理相關(guān)資料（1）地下室建筑條件圖收集地下室的建筑條件圖，包括地下室各層平面圖、剖面圖，并認(rèn)真分析地下室整個外輪廓的標(biāo)高、形狀變化等，確定滲流分析的分區(qū)，合理簡化并確定滲流模型的整個外形。（2）工程地質(zhì)資料收集場地的《巖土工程勘察報告》，并在勘察要求中提出沿基坑周邊附近布置滲流勘察鉆孔（可與基坑鉆孔并用），并要求準(zhǔn)確測定各土層的滲透系數(shù)和變形模量，數(shù)據(jù)收集齊全后，認(rèn)真分析各個勘察鉆孔的土層分布，包括孔頂標(biāo)高、各土層厚度，統(tǒng)計深度到達(dá)隔水的中風(fēng)化巖或坑底以下3倍的坑深。根據(jù)鉆孔資料，計算沿基坑周邊的各土層平均厚度，當(dāng)土層變化較大時應(yīng)分區(qū)段確定各土層平均厚度，建模時各土層按平均厚度沿基坑周長統(tǒng)一輸入或分區(qū)段輸入，基坑內(nèi)部則計算坑底以下的各土層平均厚度，建模時與周邊土層協(xié)調(diào)統(tǒng)一輸入。滲流減壓設(shè)計準(zhǔn)備工作地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第8頁。2、進(jìn)行詳細(xì)的隔水分析并擬定處理措施（1）基坑周邊隔水分析沿基坑周邊詳細(xì)分析各部位的隔水條件，當(dāng)外壁板深度未能隔斷透水土層，存在局部水量較大的滲透點時，需要在該局部范圍增設(shè)永久性止水帷幕，若透水層較淺可將外壁板直接伸長至隔水層則效果最佳，若較深則需考慮設(shè)置永久止水帷幕，分析確定止水帷幕的深度，并考慮帷幕與外壁板的防水連接做法。薄弱滲透點不光是通過勘察孔分析發(fā)現(xiàn)，還須通過基坑開挖后現(xiàn)場觀察，對可見滲漏點必須進(jìn)行永久止水處理。最終的處理目標(biāo)為，務(wù)必隔絕坑內(nèi)土層與外界的直接水力聯(lián)系，使?jié)B流處于可控。（2）基坑內(nèi)隔水條件分析詳細(xì)分析基坑內(nèi)部坑底各部位的隔水條件，并采取相應(yīng)的處理措施。1）當(dāng)表面存在透水土層時，應(yīng)分析其與坑外可能存在的水力聯(lián)系路徑，并采取措施隔斷之。若現(xiàn)場觀察有較大滲水現(xiàn)象，且長時不止，則證明其與坑外透水層連通，當(dāng)沿坑周邊的止水措施已采取充分，難以在坑周找到準(zhǔn)確連通點時，也可在該局部透水層范圍的周邊設(shè)置止水帷幕。2）若坑底以下淺層存在透水層，需要查明其承壓水頭，未測得準(zhǔn)確數(shù)值前可按水位為室外地坪估算是否會發(fā)生突涌現(xiàn)象：當(dāng)透水層水壓大于上覆土體的重量時則可能會發(fā)生突涌。若會發(fā)生突涌現(xiàn)象，需采取以下措施：①沿基坑周邊需設(shè)隔斷該透水層與坑外水力聯(lián)系的止水帷幕；②完成止水帷幕后，在可能發(fā)生突涌的區(qū)域從坑底均勻鉆孔通至透水層，泄除其承壓水壓，并打砂井使透水層與坑底的疏排水系統(tǒng)連通。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第9頁。3、建立AutoCAD的平面輪廓圖根據(jù)上述的分析簡化結(jié)果，對滲流場地進(jìn)行分區(qū)，建立基坑及其周邊附近土體的平面輪廓圖，包括地下室外壁板輪廓、外壁板外擴(kuò)3倍坑深的土體范圍，建模必要的輔助線，作為MidasGTS導(dǎo)入的初設(shè)建模數(shù)據(jù)。注意需將基坑中心附近定位在原點處。整理輪廓線相交處不要出現(xiàn)2個節(jié)點，非交點處不要出現(xiàn)多余節(jié)點。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第10頁。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第11頁。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第12頁。4、建立各分區(qū)土層信息依據(jù)上述場地分析情況建立各分區(qū)的土層信息數(shù)據(jù)，并輸入TXT文本中，為后續(xù)快速準(zhǔn)確建模做好準(zhǔn)備。土層分層情況要求各土層的連續(xù)性，以及透水層的聯(lián)通性要與實際情況相一致。1）按照地質(zhì)勘查報告將各勘查孔的土層信息（鉆孔號、土層號、土層厚度）輸入Excel表格，注意將滲流系數(shù)較大的土層（砂層、碎石層）標(biāo)注為紅色，以便后續(xù)著重分析其對場地滲流的影響。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第13頁。2）根據(jù)前述的分區(qū)情況，將各鉆孔數(shù)據(jù)分區(qū)歸類。統(tǒng)計分區(qū)內(nèi)各鉆孔的平均標(biāo)高、各土層的平均厚度，以及各土層的層底標(biāo)高。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第14頁。3）將各分區(qū)的平均土層信息拷貝在一起、并根據(jù)各土層的厚度情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊?guī)則化處理以方便后續(xù)的建模。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第15頁。4）依據(jù)調(diào)整后的土層厚度以及層底標(biāo)高，進(jìn)行更細(xì)一步的模型分層。務(wù)必使每個不同的土層標(biāo)高都要設(shè)置一個模型的分層，并考慮高滲透土層的內(nèi)外區(qū)連通性。用粗黑線在內(nèi)分區(qū)標(biāo)識出基坑坑底標(biāo)高。設(shè)置側(cè)壁分區(qū)的土層情況，混凝土壁板一般延伸至坑底1.5~2m、如基坑底板仍有高滲透土層內(nèi)外區(qū)連通的情況，則需設(shè)置止水帷幕到不透水層以下1.5~2m處。查看基坑內(nèi)部是否有突涌的可能性，如有發(fā)生突涌的可能，則可考慮在坑內(nèi)設(shè)置沙井連通高透水性土層和基底的儲水層。此時宜調(diào)整基坑內(nèi)高透水性土層與基底儲水層之間低透水土層的滲透系數(shù)，以考慮沙井的影響。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第16頁。5）將各分區(qū)沿豎向的土層分層情況輸入到txt文本文件中，方便后續(xù)的建模。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第17頁。幾何建模

1、依據(jù)場地的分區(qū)情況，畫出AutoCAD線框模型并另存為DXF文件。2、在GTS中導(dǎo)入DXF文件（DXF導(dǎo)入時選擇自動分割線段，并注意讀入時GTS單位要與AutoCAD圖一致），用“幾何/工作平面/移動”命令將工作平面調(diào)至常規(guī)習(xí)慣（Z軸豎直向上）滲流減壓數(shù)值分析地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第18頁。3、用“幾何/轉(zhuǎn)換/旋轉(zhuǎn)”命令將讀入的線框圖轉(zhuǎn)動至合適的位置（位于XY平面內(nèi)）地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第19頁。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第20頁。4、對線框進(jìn)行播種播種前先將所有線框選中然后點擊“網(wǎng)格尺寸控制/顯示網(wǎng)格播種信息”、顯示設(shè)置里面將節(jié)點顯示選項選擇"ture".地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第21頁。用“網(wǎng)格/網(wǎng)格尺寸控制/自定義播種線尺寸”命令對側(cè)壁邊線進(jìn)行播種地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第22頁。用“網(wǎng)格/網(wǎng)格尺寸控制/相同網(wǎng)格尺寸”命令對其它線框進(jìn)行播種地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第23頁。4、建立平面網(wǎng)格。用“網(wǎng)格/映射網(wǎng)格/K線面網(wǎng)格”命令，建立平面網(wǎng)格。注意仔細(xì)定義網(wǎng)格組名稱，方便后續(xù)建模。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第24頁。5、添加材料屬性依據(jù)地質(zhì)勘查資料，將各土層的材料信息（主要包括彈性模量、泊松比、滲流系數(shù)、容重）輸入模型。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第25頁。6、添加單元屬性主要添加各種實體單元的屬性地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第26頁。7、建立模型三維模型依據(jù)土層信息數(shù)據(jù)的txt文本，利用延伸網(wǎng)格功能分區(qū)將平面網(wǎng)格延伸為三維網(wǎng)格。建立土層三維網(wǎng)格時，選擇“不等間距”，偏移量拷貝土層信息數(shù)據(jù)txt文本中的數(shù)據(jù)。原網(wǎng)格選擇“移動”并選擇對應(yīng)土層單元屬性，據(jù)實填寫網(wǎng)格組名稱。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第27頁。8、添加邊界條件，以及荷載主要包括水頭邊界、側(cè)壁支撐邊界、地基邊界，和自重荷載。水頭邊界：“模型/邊界/節(jié)點水頭”定義模型底層水頭為0，各外分區(qū)頂面和側(cè)面的水頭偏于保守的認(rèn)為相等且等于各區(qū)土層總厚度（低洼區(qū)塊可考慮被水淹沒的可能性再增加0.5~1m的水頭），各內(nèi)分區(qū)基坑底面水頭大小為基坑相對模型底層標(biāo)高。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第28頁。側(cè)壁支撐邊界：“模型/邊界/支承”考慮基坑內(nèi)支撐的作用，沿側(cè)壁一圈設(shè)置2~3道約束（約束節(jié)點的X、Y向位移，Z向不約束）。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第29頁。9、定義施工工況主要包括滲流分析工況和施工階段分析工況。其中施工階段分析工況中包括初始滲流場、初始應(yīng)力場、降水、開挖四個施工階段。滲流工況：“分析/分析工況/添加”添加滲流分析工況，分析類型選擇穩(wěn)定流，并將所需單元和邊界激活。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第30頁。側(cè)壁支撐邊界：“模型/邊界/支承”考慮基坑內(nèi)支撐的作用，沿側(cè)壁一圈設(shè)置2~3道約束（約束節(jié)點的X、Y向位移，Z向不約束）。地下室抗浮減壓設(shè)計全文共39頁，當(dāng)前為第31頁。施工階段：“分析/分析工況/添加”添加施