抗浮專利技術

PATENT TECHNOLOGY

專利基本原理

發布時間:2020-12-19 16:02:08
  眾所周知,水對地下建筑物的浮力大小遵循阿基米德原理,即水對物體的浮力等于物體排開同體積水的重量。容易引起忽視的是在地下水長期作用下,水的浮力同時也遵循連通器原理,即在地下水已形成統一自由水面的飽和土體中,同一標高處的各點靜水壓力相等。雖然實際情況中土的滲透系數不等,水的補給來源和賦存水量不均,地下水位一般呈動態變化,在一個場地各點水位往往不相等。但地下水在不斷接受補給和土層內部滲流作用下,必然形成具有統一自由水面的飽和含水層。
 
  透水土層在地下水長期浸泡下,地下建筑物與周圍巖土介質之間因地下水通過大孔道或微小的孔隙滲入底板并形成了水力聯系,演變成為具有統一自由水面的飽和土體,無論水的性質是潛水、上層滯水或承壓水,無論滲入水量的多少,即使巖土介質與地下結構外墻之間形成薄層自由水膜,即可產生強度為γhA的浮力(γ為水的重度,h為建筑物基底以上的水深,A為地下室建筑物單位面積),當水浮力強度大于地下室建筑物單位面積的重量時,建筑物即可浮起,當水不斷補充,建筑物將繼續上浮。所以,建筑物浮起是一個漸進過程。水位高低是控制建筑物上浮的基本要素,水量的大小是控制建筑物的上浮量,地下建筑的浮起破壞是上述兩個因素綜合作用的結果,缺一不可。當水位達到上浮臨界水位,建筑物開始微小浮起,此時如果水未繼續補充,或滲入的水量小于基底和周邊土的滲出水量時,則建筑物不會繼續上浮,地下結構不致破壞,已滲入基底的水在建筑物壓力作用下,滲入基底或周邊土介質之中,此時人們并未發現地下建筑物上浮的危險征兆。這就是許多地下建筑物未采取抗浮措施,也未發現嚴重浮起的原因??僧斔岳^續補充,水位持續超過上浮臨界水位時,將產生地下室顯著浮起,產生嚴重的結構破壞。我們在做地下室抗浮設計過程中,常用的抗浮措施為增加結構和填料的自重,完全以結構和填料及抗拔構建的抗力共同平衡水浮力。而泄水減壓專利技術是通過在地下室側墻和地板上設置泄水孔,將室外地下水與室內排水溝聯通,將地下建筑物周邊地下水位控制在上浮臨界水位以下,從而減小地下水對建筑物的浮力。
 
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泄水減壓前
 
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泄水減壓后

專利技術理論支撐

發布時間:2020-12-19 16:02:40
  與中國科學院武漢巖土力學研究所合作,通過模型實驗、數值仿真計算,研究分析泄水減壓抗浮技術在實際工程中的適用范圍和影響因素,以及在不同影響因素條件下,地下室采用泄水減壓抗浮技術后的底板水頭大小變化,驗證了泄水減壓抗浮技術具有良好的可靠性和經濟性并發表了相關科技論文:
 
  [1] 甘泉,楊博進等.地下室泄水減壓抗浮技術的探討與應用[J].建筑結構,2016,46(2):86-90.
 
  文章探討了泄水減壓法在地下室抗浮設計中的原理,研究了泄水減壓技術在實際工程中的適用范圍和主要特點。通過三維數值模擬方法對工程實例進行抗浮分析,揭示了了地下室側墻孔的布置及地下室墻外肥槽表層回填土夯實程度對泄水減壓效果的影響。最后,針對地下室側面泄水孔布置情況開展多參數、多工況抗浮設計計算,提出了泄水孔的合理間距范圍及有關地下室設計施工的建議。結合地下室抗浮安全和經濟性,建議泄水孔布置間距為2~3m。
 
  [2]楊博進,李銀平,干泉等.泄水減壓法抗浮效果影響因素的正交分析[J].長江科學院院報,2016,33(9):121-127.
 
  文章針對地下室傳統抗浮工法的不足之處,探討了地下室泄水減壓抗浮法的基本原理及相應的構造措施,結合數值模擬對影響地下室抗浮泄水減壓效果的回填土寬度、泄水孔間距,以及施工過程中填土夯實度、地下室底部地層擾動程度等因素進行正交試驗探討分析,最后結合殘差分析法及層次分析法對各因素的影響順序、影響權重進行了計算。研究結果表明:相對傳統方式,泄水減壓法變被動抗浮為主動抗浮,抗浮效果顯著,且施工簡便、成本低廉;各因素影響順序:填土夯實度>填土寬度>泄水孔間距>地下室底部土層擾動程度。
 
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泄水減壓抗浮專利技術相關科技論文
 
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泄水減壓抗浮專利技術模型試驗
 
  泄水減壓裝置示意圖:
 
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側墻孔
 
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底板孔

專利技術持續發展

發布時間:2020-12-19 16:03:12
  2020年我司參編了由廣州市建筑科學研究院有限公司、華南理工大學主編的中國工程建設協會標準(CECS)《地下結構排水減壓抗浮技術規程》,該規程審批稿已通過初審,預計2021年發布實施。
 
  我司泄水減壓專利技術作為“主動抗浮技術”中的一種應用方式,在該規程中進行了闡述。
 
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