抗浮专利技术

PATENT TECHNOLOGY

专利基本原理

发布时间:2020-12-19 16:02:08
  众所周知,水对地下建筑物的浮力大小遵循阿基米德原理,即水对物体的浮力等于物体排开同体积水的重量。容易引起忽视的是在地下水长期作用下,水的浮力同时也遵循连通器原理,即在地下水已形成统一自由水面的饱和土体中,同一标高处的各点静水压力相等。虽然实际情况中土的渗透系数不等,水的补给来源和赋存水量不均,地下水位一般呈动态变化,在一个场地各点水位往往不相等。但地下水在不断接受补给和土层内部渗流作用下,必然形成具有统一自由水面的饱和含水层。
 
  透水土层在地下水长期浸泡下,地下建筑物与周围岩土介质之间因地下水通过大孔道或微小的孔隙渗入底板并形成了水力联系,演变成为具有统一自由水面的饱和土体,无论水的性质是潜水、上层滞水或承压水,无论渗入水量的多少,即使岩土介质与地下结构外墙之间形成薄层自由水膜,即可产生强度为γhA的浮力(γ为水的重度,h为建筑物基底以上的水深,A为地下室建筑物单位面积),当水浮力强度大于地下室建筑物单位面积的重量时,建筑物即可浮起,当水不断补充,建筑物将继续上浮。所以,建筑物浮起是一个渐进过程。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,地下建筑的浮起破坏是上述两个因素综合作用的结果,缺一不可。当水位达到上浮临界水位,建筑物开始微小浮起,此时如果水未继续补充,或渗入的水量小于基底和周边土的渗出水量时,则建筑物不会继续上浮,地下结构不致破坏,已渗入基底的水在建筑物压力作用下,渗入基底或周边土介质之中,此时人们并未发现地下建筑物上浮的危险征兆。这就是许多地下建筑物未采取抗浮措施,也未发现严重浮起的原因。可当水仍继续补充,水位持续超过上浮临界水位时,将产生地下室显著浮起,产生严重的结构破坏。我们在做地下室抗浮设计过程中,常用的抗浮措施为增加结构和填料的自重,完全以结构和填料及抗拔构建的抗力共同平衡水浮力。而泄水减压专利技术是通过在地下室侧墙和地板上设置泄水孔,将室外地下水与室内排水沟联通,将地下建筑物周边地下水位控制在上浮临界水位以下,从而减小地下水对建筑物的浮力。
 
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泄水减压前
 
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泄水减压后

专利技术理论支撑

发布时间:2020-12-19 16:02:40
  与中国科学院武汉岩土力学研究所合作,通过模型实验、数值仿真计算,研究分析泄水减压抗浮技术在实际工程中的适用范围和影响因素,以及在不同影响因素条件下,地下室采用泄水减压抗浮技术后的底板水头大小变化,验证了泄水减压抗浮技术具有良好的可靠性和经济性并发表了相关科技论文:
 
  [1] 甘泉,杨博进等.地下室泄水减压抗浮技术的探讨与应用[J].建筑结构,2016,46(2):86-90.
 
  文章探讨了泄水减压法在地下室抗浮设计中的原理,研究了泄水减压技术在实际工程中的适用范围和主要特点。通过三维数值模拟方法对工程实例进行抗浮分析,揭示了了地下室侧墙孔的布置及地下室墙外肥槽表层回填土夯实程度对泄水减压效果的影响。最后,针对地下室侧面泄水孔布置情况开展多参数、多工况抗浮设计计算,提出了泄水孔的合理间距范围及有关地下室设计施工的建议。结合地下室抗浮安全和经济性,建议泄水孔布置间距为2~3m。
 
  [2]杨博进,李银平,干泉等.泄水减压法抗浮效果影响因素的正交分析[J].长江科学院院报,2016,33(9):121-127.
 
  文章针对地下室传统抗浮工法的不足之处,探讨了地下室泄水减压抗浮法的基本原理及相应的构造措施,结合数值模拟对影响地下室抗浮泄水减压效果的回填土宽度、泄水孔间距,以及施工过程中填土夯实度、地下室底部地层扰动程度等因素进行正交试验探讨分析,最后结合残差分析法及层次分析法对各因素的影响顺序、影响权重进行了计算。研究结果表明:相对传统方式,泄水减压法变被动抗浮为主动抗浮,抗浮效果显著,且施工简便、成本低廉;各因素影响顺序:填土夯实度>填土宽度>泄水孔间距>地下室底部土层扰动程度。
 
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泄水减压抗浮专利技术相关科技论文
 
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泄水减压抗浮专利技术模型试验
 
  泄水减压装置示意图:
 
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侧墙孔
 
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底板孔

专利技术持续发展

发布时间:2020-12-19 16:03:12
  2020年我司参编了由广州市建筑科学研究院有限公司、华南理工大学主编的中国工程建设协会标准(CECS)《地下结构排水减压抗浮技术规程》,该规程审批稿已通过初审,预计2021年发布实施。
 
  我司泄水减压专利技术作为“主动抗浮技术”中的一种应用方式,在该规程中进行了阐述。
 
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