一种稳定控制地下空间结构抗浮设防水位的减压装置

1.本发明涉及一种地下空间结构抗浮减压的装置，用于解决水压上升达到抗浮设计限值进行泄压及抗浮失效状况等问题。


背景技术：

2.随着我国建设工程的迅猛发展，近些年，开发地下空间，建设地下空间结构成为建设工程的常态。当工程建设场地处的地下水位较高和地下水比较丰富时，在地下水的影响下会对处于地下的结构产生向上的浮力。向上的浮力大于地下结构的自重时，建筑结构的底板可能会产生开裂或向上发生拱起。当地下水产生的浮力足够大时，将导致整个结构向上浮起，产生一定的位移，最终建筑结构不可继续正常使用。所以，在处于地下的工程建设中，需要对抗浮问题引起足够大的重视。为确保地下结构不发生破坏或向上浮起，在建设前需考虑抗浮设计并采取相应的措施。一般依据工程勘察报告建议的抗浮水位，再采用抗浮板法、压重法、排水限压法、隔水控压法、泄水降压法、锚杆法和锚桩法等抗浮措施做抗浮设计。在现有技术中，主要通过锚杆、抗浮桩或渗排水层、盲沟排水进行抗浮。利用锚杆或抗浮桩进行抗浮设计，在多层地下室时，会遇到设计水头较大，需要设计较多的锚杆或抗浮桩来满足抗浮的要求，成本消耗高。此外，锚杆或抗浮桩需要较长的时间来施工与检验。当采用渗排水层、盲沟排水时，会应采取的设计在地下室外，而无法在堵塞时及时清理，致使抗浮失效。因此，有必要研究一种设备简单、成本可控和易更换的地下空间结构抗浮减压的装置。
3.中国专利(申请号：201920839373.6，公开日：2019
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04)公开了一种用于地下室抗浮设计的排水系统，在地下室的隔水板下方设有排水沟，排水沟内设有排水管，通过水泵将地下水排入地下室外的集水井内。当地下水位上升时，难以观测水位变化。设备都在地下室外侧，设备出现问题难以及时解决。中国专利(申请号：201920507022.5，公开日：2019
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15)公开了一种可有效降低地下室抗浮设计水位的排水装置，在地下室外侧设有排水盲沟，地下室外墙设有虹吸装置连通排水沟降低地下水位，该方法不能判断设备是否处于正常工作状态，盲沟是否处于堵塞，过滤装备能否正常过滤。且将u型导水管倒置于地下室外墙内不利于工程建设施工。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，提供一种地下空间结构抗浮减压的装置，用于解决水压上升达到抗浮设计限值进行泄压及抗浮失效状况等问题。
5.本发明解决这些技术问题所采用的技术方案是：一种地下空间结构抗浮减压的装置，包括：反滤层、穿墙预埋件、监测感应设备、集排水系统；
6.所述反滤层包括反滤包和外砼保护层；所述反滤包采用ⅱ型反滤层，组成反滤层的砂石颗粒是清洁的无粘性颗粒；所述外砼保护层用于固定所述反滤包；
7.所述穿墙预埋件包括地下室外墙内外侧预埋的钢板止水环、镀锌铜管和可更换滤
芯；所述镀锌铜管预埋在外墙内，用于将地下水排入地下室内的集水管；所述可更换滤芯内置在镀锌铜管中，用于将反滤层无法过滤的杂质进一步的过滤；
8.所述监测感应设备包括通用型压力变送器和回转智能型电动执行器；所述通用型压力变送器即时监测地下水位的升降；所述回转智能型电动执行器接在地下水排泄管道中，并使用电能作为动力，通过电动执行机构来驱动阀门；
9.所述集排水系统包括所述集水管道和集水坑；所述集水管设置在地下室外墙内，内部沿着墙脚布置不锈钢或pvc管道连接预埋件，所述集水管连接至地下结构内部集水坑；所述集水坑内配备满足计算功率的潜水泵用于排除收集的地下水，利用结构排水系统将地下水排至室外市政管道。
10.在一较佳实施例中：所述无粘性颗粒具有耐久性，不会因冻融过程、生物及化学物质的侵蚀而改变反滤层的性质。
11.在一较佳实施例中：所述反滤层的层数为一层。
12.在一较佳实施例中：所述钢板止水环是焊于镀锌铜管上用来防止渗漏的环板,阻止水渗透入地下室外墙内。
13.与现有技术相比，本装置的有益效果是：
14.1.本发明提供了一种地下空间结构抗浮减压的装置，可通过通用型压力变送器即时监测地下水位的升降，当水压上升达到设计限值时打开自动阀门进行泄压，将地下结构墙外侧超过警戒水位的地下水引入地下结构内部排水管道，可实现主动减压排水。
15.2.本发明提供了一种地下空间结构抗浮减压的装置，所用设备简单，穿墙预埋件施工简单，通用型压力变送器和回转智能型电动执行器等量产元器件装配简易方便，成本可控。
16.3.本发明提供了一种地下空间结构抗浮减压的装置，进水过滤设备可以更换，避免长期使用进水口出现瘀堵问题。
17.4.本发明提供了一种地下空间结构抗浮减压的装置，监测感应设备和集排水系统主要设备都位于地下结构内部，方便长期维修、检查和更换本。
附图说明
18.图1进水孔穿墙剖视图；
19.图2穿墙预埋件剖面图a
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a；
20.图3穿墙预埋件大样；
21.图4穿墙预埋件细部大样b
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b；
22.图5通用型压力变送器构造图；
23.图6减压排水系统平面布置示意图。
具体实施方式
24.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。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.参考图1
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图6，一种地下空间结构抗浮减压的装置，包括：反滤层1、穿墙预埋件2、监测感应设备、集排水系统；
28.所述反滤层1包括反滤包和外砼保护层；所述外砼保护层用于固定所述反滤包；
29.所述穿墙预埋件2包括地下室外墙内外侧预埋的钢板止水环21、镀锌铜管22和可更换滤芯23；所述镀锌铜管22预埋在外墙内，用于将地下水排入地下室内的集水管；所述可更换滤芯23内置在镀锌铜管22中，用于将反滤层1无法过滤的杂质进一步的过滤；
30.所述监测感应设备包括通用型压力变送器和回转智能型电动执行器；所述通用型压力变送器即时监测地下水位的升降；所述回转智能型电动执行器接在地下水排泄管道中，并使用电能作为动力，通过电动执行机构来驱动阀门；
31.所述集排水系统包括所述集水管道和集水坑；所述集水管设置在地下室外墙内，内部沿着墙脚布置不锈钢或pvc管道连接预埋件，所述集水管连接至地下结构内部集水坑；所述集水坑内配备满足计算功率的潜水泵用于排除收集的地下水，利用结构排水系统将地下水排至室外市政管道。
32.具体来说，反滤包采用ⅱ型反滤层1，组成反滤层1的砂石颗粒是清洁的无粘性颗粒，且具有耐久性，不会因冻融过程、生物及化学物质的侵蚀而改变反滤层1的性质。反滤层1层数为一层，目的是防止土的渗透变形进入进水孔内。外砼保护层的施作起到固定住反滤包，使其能够正常使用。反滤层1的施工尺寸如图1所示。
33.穿墙预埋件2包括地下室外墙内外侧预埋的厚10的钢板止水环21、镀锌铜管22和可更换滤芯23。在本方案中,预埋铜管在地下室外墙内外侧均设置了钢板止水环21，钢板止水环21是焊于预埋铜管上用来防止渗漏的环板,阻止水渗透入地下室外墙内。外墙内预埋的预埋铜管将地下水排入地下室内的集水管，起到连通的作用。预埋铜管内置的可更换滤芯23可将外部的反滤层1不无法过滤的杂质进一步的过滤，并使用一段时间散失作用后可进行更换。
34.监测感应设备包括通用型压力变送器和回转智能型电动执行器。通用型压力变送器采用进口扩散硅压力敏感元件和先进的膜片隔离技术，结构小巧、安装方便、精度高、稳定性好、响应速度快，能够即时监测地下水位的升降。回转智能型电动执行器接在地下水排泄管道中，并使用电能作为动力，通过电动执行机构来驱动阀门。
35.集排水系统包括集水管道和集水坑。集水管设置在地下室外墙内，内部沿着墙脚布置不锈钢或pvc管道连接预埋件，管道连接至地下结构内部集水坑。集水坑内配备满足计
算功率的潜水泵用于排除收集的地下水，利用结构排水系统将地下水排至室外市政管道。
36.现对使用地下空间结构抗浮减压的装置的实施过程进行详细描述：
37.1.根据地下空间结构外墙周长和拟控制水位上升高度，计算总进水量q，由此计算进水孔数量n和管道断面a、集水坑容积v和确定抽水泵功率w。
38.2.先在地下结构外墙设置反滤包；根据确定进水孔数量和管道断面，在结构外墙上每隔一定的距离预埋穿墙预埋件2，预埋件内置可更换滤芯23。
39.3.在穿墙管道内侧安装通用型压力变送器和回转智能型电动执行器。电子阀门前置一个通用性压力变送器，穿墙预埋件2与地下水排泄管道中接一个回转智能型电动执行器，压力变送器与回转智能型电动执行器相连接，以通过继电器电路实现自动开关。
40.4.地下结构内部沿着墙脚布置不锈钢或pvc管道连接预埋件，管道连接至地下结构内部集水坑。
41.5.集水坑配备满足计算功率的潜水泵用于排除收集的地下水，利用结构排水系统将地下水排至室外市政管道。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。