一种建筑工程抗浮限压、降压装置及方法与流程

1.本发明涉及新建、扩建与改建建筑和既有建筑抗浮工程技术领域，具体地说是一种建筑工程地下结构底板抗浮限压、降压装置及方法。


背景技术：

2.现阶段建筑地下工程大都采用传统的钢筋混凝土结构，极易发生渗水现象，因此地下工程往往会涉及到抗浮、减压等问题。工程中抗浮一般通过设置抗浮桩或锚杆、增加配重等方法来实现，也有一些工程出现地下水压力大于结构自重的情况，表现为基础上浮，局部结构梁、柱开裂等情况，严重影响地下工程本身的安全及正常使用。
3.特别是当雨季或其他原因使地下水升高时建筑工程承受的地下水水压力亦随之增大，即地下水对建筑工程的浮托力随之增大，当地下水水压力过大时建筑工程的危险性也随之增大，所以建筑工程抗浮限压、降压非常关键。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种建筑工程地下结构底板抗浮限压、降压装置及方法，以期解决背景技术中的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压装置，包括：
7.地下结构底板，所述地下结构底板设置在地基土上，所述地下结构底板上开设有贯穿的通孔，与地基土内的地下水连通；
8.活塞，所述活塞滑动设置在所述通孔内；
9.拉力计，所述拉力计设置在通孔上方的地下结构底板上，与所述活塞刚性连接；
10.排水管，所述排水管贯穿地下结构底板设置，其一端与地基土内的地下水连通，一端伸出至地下结构底板的顶部；
11.水泵，所述水泵用于将地基土内的地下水通过排水管抽出。
12.在一些实施例中，所述拉力计为数显弹簧拉力计。
13.在一些实施例中，所述活塞为圆柱体金属活塞。
14.本实施例还提供了一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压方法，基于所述的装置实现，包括以下步骤：
15.步骤a，先将地下结构底板打圆孔，然后分别在地下结构底板中及地下结构底板的表面敷设竖向和水平排水管道；
16.步骤b，在竖向圆孔内放置圆柱体金属活塞，
17.步骤c，将金属体活塞顶部与数显弹簧拉力计刚性连接，数显弹簧拉力计由刚性杆固定，此时弹簧拉力与地下水水压力的临界关系为：f
临界弹力
+g
活塞
＝f
标准水压力
，当地下水压稳定时，弹簧处于舒展状态，排水水泵不工作；
18.步骤d，当地下水压升高时，f
弹
随之增大，当f
弹
＞f
临界弹力
时，启水泵抽水；
19.步骤e，当f
弹
＜f
临界弹力
时，圆柱体金属活塞下降，数显弹簧拉力计开始舒张，水泵关闭。
20.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
21.本发明是一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压装置及方法，使用时可通过数显弹簧拉力计测出的弹力大小来判断地下水压的变化情况，从而控制水泵的工作状态，与传统方法相比具有使用方便、操作简单、成本低廉等优点。
附图说明
22.图1为本发明的装置示意图。
具体实施方式
23.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术的优选实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
25.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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技术的限制。
27.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或显示不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或显示固有的其它步骤或单元。
28.以下将结合图1，对本技术实施例所涉及的一种建筑工程地下结构底板抗浮限压、降压装置及方法进行详细说明。值得注意的是，以下实施例，仅仅用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
29.实施例1:
30.如图1所示，一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压装置，包括：刚性杆1；控制单元2；拉力计3；水泵4；排水管道5；地下结构底板6；活塞7；地基土8；地下水9。
31.所述地下结构底板设置在地基土上，所述地下结构底板上开设有贯穿的通孔，与地基土内的地下水连通；所述活塞滑动设置在所述通孔内；所述拉力计设置在通孔上方的地下结构底板上，与所述活塞刚性连接；所述排水管贯穿地下结构底板设置，其一端与地基
土内的地下水连通，一端伸出至地下结构底板的顶部；所述水泵用于将地基土内的地下水通过排水管抽出。控制单元用于接收数显弹簧拉力计的数据，同时由于控制水泵的开关。
32.其中，所述拉力计为数显弹簧拉力计。所述活塞为圆柱体金属活塞。
33.可以通过数显弹簧拉力计来反映底板或筏板所受地下水压的大小，即将地下水圧竖向传递给活塞，活塞向上运动将力传递给由刚性杆固定的数显弹簧拉力计上得出弹力。
34.可以利用数显弹簧拉力计多次测量，通过计算机实时监测数显弹簧拉力计的弹力变化从而推导出地下水水压力的变化。
35.建筑工程地下结构底板表面敷设排水管，当地下水在圆孔内产生的浮力超过数显弹簧拉力计设定数值时，可以通过控制单元打开水泵，并控制水泵抽水效率，对地下水进行限压、降压。
36.本发明提供的建筑工程抗浮限压、降压装置使用方法步骤如下：
37.步骤a，先将建筑工程地下结构底板打圆孔，圆孔半径r可根据实际情况调整，可求出圆孔面积s＝πr2,然后分别在底板中及板面敷设竖向和水平排水管道。
38.步骤b，在竖向圆孔内放置圆柱体金属活塞，此位置结构底板主要承受浮力标准值总和∑fb＝fw+f
fs
+f
fc
，其中fw＝γ
w1
δhw，f
fs
＝γ
w1
δhs，f
fc
＝p
w-γ
w2
hc，当pw≤γ
w2
hc时，f
fc
＝0。∑fb为浮力标准值总和(kn/m2)，fw为静水位差产生的浮力标准值(kn/m2)，f
fs
为渗透压力产生的浮力标准值(kn/m2)，f
fc
为承压水水头产生的浮力标准值(kn/m2)，γ
w1
为水的重度(kn/m3)，δhw为抗浮设防水位与地下结构底板板面地下水位差值(m)，δhs为地下结构对应外墙水位差(m)，pw为承压水的水头压力值(kpa)，γ
w2
为承压水层顶面与地下结构底板板面之间土层的平均浮重度(kn/m3)，hc为承压水层顶面与地下结构底板板底面之间土层厚度(m)。半径大小r圆孔处地下水产生的浮力f
水
＝s
·
fb＝πr2fb。圆柱体金属活塞的重力g＝ρvg＝ρhπr2g，其中g为圆柱体金属活塞的重力，ρ为圆柱体金属活塞的密度，v为圆柱体金属活塞的体积，g为重力加速度，h为圆柱体金属活塞的高度。
39.步骤c，将金属体活塞顶部与数显弹簧拉力计刚性连接，数显弹簧拉力计由刚性杆固定，此时弹簧拉力与地下水水压力的临界关系为：
40.f
临界弹力
+g
活塞
＝f
标准水压力
，当地下水压稳定时，弹簧处于舒展状态，电路不通电，同时排水水泵不工作。
41.步骤d，由弹性力学胡克定律(f
弹
＝kx)可以测出数显弹簧拉力计的弹力f
弹
的变化情况，当地下水压升高时，f
弹
随之增大，当f
弹
＞f
临界弹力
时，通过电脑开启水泵抽水。
42.步骤e，当f
弹
＜f
临界弹力
时，圆柱体金属活塞下降，数显弹簧拉力计开始舒张，电路断电，水泵关闭。
43.当雨季或其他原因导致地下水水位升高时，建筑工程地下结构底板承受的地下水水压力亦随之增大。当地下水水压力超过建筑工程抗浮设防水位时，建筑工程可能会发生破坏。而所述的建筑工程抗浮限压、降压装置是通过数显弹簧拉力计，测量建筑工程地下结构底板所受地下水水压力变化情况，当地下水水压力未超过建筑工程地下结构底板极限承载力时，拉力计处于稳定状态，建筑工程地下结构安全；当地下水水位上升并超过建筑工程设防水位时，数显弹簧拉力计测得的弹力超过浮力标准值，电脑控制水泵开始抽水。本装置与传统的地下工程抗浮限压、降压装置比较，不仅材料成本低，而且能够适应地下水水压力的变化情况，能做到及时排水限压、降压，具有操作方便、工作效率高等优点。
44.本发明是一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压装置及使用方法，使用时可通过数显弹簧拉力计测出的弹力大小来判断地下水压的变化情况，从而控制水泵的工作状态，与传统方法相比具有使用方便、操作简单、成本低廉等优点。
45.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压装置，其特征在于，包括：地下结构底板，所述地下结构底板设置在地基土上，所述地下结构底板上开设有贯穿的通孔，与地基土内的地下水连通；活塞，所述活塞滑动设置在所述通孔内；拉力计，所述拉力计设置在通孔上方的地下结构底板上，与所述活塞刚性连接；排水管，所述排水管贯穿地下结构底板设置，其一端与地基土内的地下水连通，一端伸出至地下结构底板的顶部；水泵，所述水泵用于将地基土内的地下水通过排水管抽出。2.根据权利要求1所述的一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压装置，其特征在于，所述拉力计为数显弹簧拉力计。3.根据权利要求1所述的一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压装置，其特征在于，所述活塞为圆柱体金属活塞。4.一种建筑工程地下结构抗浮限压、降压方法，其特征在于，基于权利要求1-3任一所述的装置实现，包括以下步骤：步骤a，先将地下结构底板打圆孔，然后分别在地下结构底板中及地下结构底板的表面敷设竖向和水平排水管道；步骤b，在竖向圆孔内放置圆柱体金属活塞，步骤c，将金属体活塞顶部与数显弹簧拉力计刚性连接，数显弹簧拉力计由刚性杆固定，此时弹簧拉力与地下水水压力的临界关系为：f
临界弹力
+g
活塞
＝f
标准水压力
，当地下水压稳定时，弹簧处于舒展状态，排水水泵不工作；步骤d，当地下水压升高时，f
弹
随之增大，当f
弹
＞f
临界弹力
时，启水泵抽水；步骤e，当f
弹
＜f
临界弹力
时，圆柱体金属活塞下降，数显弹簧拉力计开始舒张，水泵关闭。

技术总结
本发明公开了一种建筑工程抗浮限压、降压装置及方法，包括：地下结构底板，所述地下结构底板设置在地基土上，所述地下结构底板上开设有贯穿的通孔，与地基土内的地下水连通；活塞，所述活塞滑动设置在所述通孔内；拉力计，所述拉力计设置在通孔上方的地下结构底板上，与所述活塞刚性连接；排水管，所述排水管贯穿地下结构底板设置，其一端与地基土内的地下水连通，一端伸出至地下结构底板的顶部；水泵，所述水泵用于将地基土内的地下水通过排水管抽出。水泵用于将地基土内的地下水通过排水管抽出。水泵用于将地基土内的地下水通过排水管抽出。


技术研发人员：高忠伟 李德超 杨小兵 鲁莉 徐咏 吴波 张文婷 朱晓强 郭锐 唐红元 杜悦 赵仕宇 黄鑫 范雨杰 马奔
受保护的技术使用者：四川省建筑科学研究院有限公司 成都市建筑科学研究院有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/9/20