一种地下建筑外围水压分布主动控制系统的制作方法

本发明涉及地下建筑领域，具体为一种地下建筑外围水压分布主动控制系统。

背景技术：

我国人多地少，是个人均资源小国，因此我们应当加倍珍惜我们的土地资源。地下空间已被视为人类所拥有、迄今尚未被大量开发的一种宝贵自然资源，开发利用地下空间是开拓新的生存空间较为现实的途径。这一点在世界人口不断增长、而陆地上适于生存的土地正在日益减少的背景下，对于人类的生存和发展具有重大意义。

我国由于前30年的高速发展，在基建领域在全世界范围内已经取得排头兵的地位。无论在研发攻关和施工技术上，都取得辉煌成绩。地下空间的造价和社会接受度是建设地下城市面临的主要挑战，但影响有限，一些技术限制可以通过科研解决。其中地下建筑物空间的建造、使用中一个最受困扰的工程难题，是地下水的对治问题。位于南方的地下建筑物，由于南方丘陵地势特征和多雨气候，常年处于在湿润环境，或者直接浸泡在地下水中。

位于非干旱地区的地下室，在每年长达几个月的雨季中，基本上和土壤接触的地下室底板和侧壁，都是完全浸泡在地下水中。长时间浸泡在水中的建筑物面临着渗透和长期浮力两大问题。

渗透问题的传统解决办法是通过设置混凝土结构的自防水和建筑卷材涂料两重关口。一般工程来说，建筑物的卷材防水在使用5年后，均会发生加速退变失效，剩下混凝土自防水。只要混凝土浇筑过程中，稍有裂隙空洞，立即就会发生地下建筑物常见的条带状和点状渗漏。发生这种情况时，现实中最有效的就是进行沿着裂缝进行高压灌浆。因为当时一般在渗漏面均有水的存在，造成灌浆粘合度大打折扣。灌浆体由于是混合的活性石油化工原料，也会随着年限老化。地下水存在一定的水压,一般又是在内表面进行处理,因此要想把水堵住是很有工程实施难度的额，往往采取了大量措施，而收效甚微。

长期的地下建筑物抗浮问题，传统工艺主要有3个解决方向：

1.增加地下室的重量是解决地下室抗浮问题的一个直接有效的方法，但这种方法还应该结合地基土的承载力而定。增加基础配重。此种方法大致有以下3种情况：增加基础底板的厚度、增加基础顶面覆土厚度、基础顶面采用容重大且价格低廉的填料。在城市建设中要回填大量的填料，在环境保护和运输上，成本相对还是较高的。

2.设置抗浮桩，抗浮桩具有一定的安全储备，实际上长期起着“抗压桩”的作用。这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降；如果地下水位长期处于一种较高的水平之上，设置抗浮桩也不乏是一种有效的方式。

3.尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位，梁式筏基的基础埋深要大于平板式筏基，从而相对提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基础更有利于降低抗浮水位。楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。一般宽扁梁的截面高度为跨度的1/22～1/16，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。

依靠工程抗拔锚杆和抗拔桩来进行物理抵抗，也存在实际使用上的尴尬点。工程桩和锚杆，处于长期的拉力状态下。由于施工时浇筑混凝土是在钢筋没有施加额外拉力的状态下进行的，凝固后的混凝土，在和钢筋同时受拉，在长期荷载下，会产生细微裂缝。地下水浸泡情况下，通过毛细作用侵蚀里面的钢筋。在长年累月的侵蚀和拉力作用，钢筋自身会削减，最终变形过大而加速失效。当然在设计中已经考虑了50年的保证率，就是说正常情况下50年不失效。但是一般情况下，在使用者的角度考虑，当然希望使用年限越长越好。另一种极端情况下，在特大暴雨或者设计考虑不足时，地下室锚杆、桩拉断，造成局部或整体浮起，将对人民群众的生命财产造成不可挽回的破坏。这种浮力破坏，涉及面广，往往建筑物基础、柱子、顶板受到连带的永久损坏，完全修复的难度极大。

总的来说，传统的解决地下建筑物的水问题，总是依靠“抵抗”。自然的力量是恒久而强大的，在整个使用过程中长期抗衡，不一定是最好的办法。人力工程在自然力量的震慑下，显得那么的微不足道。

因此，需要设计一种地下建筑外围水压分布主动控制系统，以动态的协调平衡来解决此类问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种地下建筑外围水压分布主动控制系统，本发明可以控制周边水体压力、减少建筑物自身去除不必要的长期水压力，具有良好经济效益。本发明实施方便，能够不增加总运行成本和造价的情况下，延长建筑物使用寿命和使用观感，适用于的任何有地下水和在多雨地区的工程。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地下建筑外围水压分布主动控制系统，包括有地下室顶板主动抽水口、底板抽水和反冲口、柱内埋管观察孔、侧墙内埋管观察孔、溢流管网、溢流井沟，其中地下建筑的顶板设置有地下室顶板主动抽水口，底板抽水和反冲口设置在地下建筑的外侧，底板抽水和反冲口与地下和周边水体接触，地下室顶板主动抽水口与底板抽水和反冲口通过埋设在地下建筑内的管道连接互通，地下建筑的顶板设置有抽水设备，抽水设备的入水口与地下室顶板主动抽水口连接，抽水设备将地下室底板以下的水抽取转移至地下室顶板以上的雨水收集系统或备用池、市政雨水管网。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够主动控制地下水在地下建筑物周边的水位，实现长期或者临时的水压控制，有效延长建筑物使用寿命，大幅提高地下建筑在突发性暴雨场景的抗浮能力。本发明通用性强，运用当前已有工程技术进行实施，不需要额外二次开发，系统制作简单，现场施工方便洁净，经济效益和社会效益明显。本发明减少地下建筑物在长期水侵蚀的损耗和风险，减少管理运营和维修费用，延长整个地下建筑物的使用周期，大幅提高突发暴雨的抗浮应变能力，提出一套全新的地下建筑使用和维护方案。

附图说明

图1为本发明的系统局部立体图；

图2为本发明的柱内埋设立体图；

图3为本发明的侧墙内埋设剖视图；

图4为本发明的溢流管网和集水井连接示意图；

图5为本发明的柱内埋设两个方向的剖视图；

图6为本发明的溢流管网埋设总图；

图7为本发明的总体立体图。

附图标记中：1、地下室顶板主动抽水口；2、底板抽水和反冲口；3、柱内埋管观察孔；4、侧墙内埋管观察孔；5、溢流管网；6、溢流井沟。

具体实施方式

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。

请参阅图1-5，本发明提供的一种地下建筑外围水压分布主动控制系统，包括有地下室顶板主动抽水口1、底板抽水和反冲口2、柱内埋管观察孔3、侧墙内埋管观察孔4、溢流管网5、溢流井沟6，其中地下建筑的顶板是哪个设置有地下室顶板主动抽水口1，底板抽水和反冲口2设置在地下建筑的外侧，底板抽水和反冲口2与地下和周边水体接触，地下室顶板主动抽水口1与底板抽水和反冲口2通过埋设在地下建筑内的管道连接互通，地下建筑的顶板设置有抽水设备，抽水设备的入水口与地下室顶板主动抽水口1连接，抽水设备将地下室底板以下的水抽取转移至地下室顶板以上的雨水收集系统或备用池、市政雨水管网。

本实施例中，上述埋设在地下建筑内的管道设置在地下建筑的建筑构件上。

本实施例中，上述地下建筑的建筑构件是柱、或楼板、后侧墙、或基础构件。

本实施例中，上述抽水设备是真空抽水设备。

本实施例中，上述地下建筑的侧壁设置有柱内埋管观察孔3、侧墙内埋管观察孔4，柱内埋管观察孔3和地下室顶板主动抽水口1、底板抽水和反冲口2的配套柱内管网联通；侧墙内埋管观察孔4和侧墙外水体可以直连。柱内埋管观察孔3通过柱内竖向直管连接地下室顶板主动抽水口1。柱内埋管观察孔3通过柱内竖向直管连接底板抽水和反冲口2；柱内埋管观察孔3每个柱内埋设的竖向直管的横向分支段和地下室顶板主动抽水口1、底板抽水和反冲口2的配套柱内管网联通；侧墙内埋管观察孔4通过侧墙内埋管，直接连接侧墙外水体。

本实施例中，上述柱内埋管观察孔3、侧墙内埋管观察孔4上装设有水位检测装置，水位检测装置的信号输出端与控制器连接。控制器对水位进行实时测量和评估，并给出控制指令给各柱子测点的抽水设备。

本实施例中，上述柱内埋管观察孔3、侧墙内埋管观察孔4上还装设有接有单向压力调节阀。单向压力调节阀根据设定压力实时实现半自动泄压，排出的水通过排水明沟和集水井收集。

本实施例中，上述溢流管网5在浇筑混凝土前，预埋在地下室的柱混凝土内、底板混凝土内。

本实施例中，上述溢流管网5上装设有单向压力调节阀。溢流管网5上在连接每个柱内埋设的竖向直管的横向分支段设有单向压力调节阀。可以将超过溢流管高度的水，自动溢流到溢流井沟6，以降低地下建筑的常年水压力，减少浸泡时间，达到延长试用寿命的目的。溢流井沟6设置在地下室底板内。

本实施例中，所述溢流管网5上装设的单向压力调节阀，可以将超过溢流管高度的水，自动溢流到溢流井沟6，以降低地下建筑的常年水压力，减少浸泡时间，达到延长试用寿命的目的。

本发明的工作原理是：通过布置在地下室柱头位置、顶板以上的地下室顶板主动抽水口1，配备抽水系统，可与地下室顶板以上的雨水收集系统或者备用池、市政雨水管网连接。地下室顶板主动抽水口1通过柱内埋置的管路与底板抽水和反冲口2连接，从而将地下室底板基础以下的地下水抽到顶板以上。

柱内埋置的管路联通着柱内埋管观察孔3，通过柱内埋管观察孔3可以直观地观测实时水位，同时柱内埋管观察孔3通过埋置的电位器联机物联网主机，向主控电脑发送水位统计数据。侧墙内埋管观察孔4与柱内埋管观察孔3的工作地位和原理完全相同。

溢流管网5是带有单向止逆阀的压力调整被动溢流管网系统。管网终端与溢流井沟6联通，目的是可以被动释放柱内管路的水压。当水压超过单向阀设定压力时，溢流管网5通过单向阀自动释放水到溢流井沟6中，达到常年降低水位的目的。

本发明可主动或者被动的调控降低地下建筑物的周边水位，减少地下建筑物在长期水侵蚀的损耗和风险，减少管理运营和维修费用，延长整个地下建筑物的使用周期，大幅提高突发暴雨的抗浮应变能力，提出一套全新的地下建筑使用和维护方案。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。