常见问题 - 基底减压

[1]. 请问「CMC静水压力释放技术」(基底减压工法)的使用条件为何?

相关CMC静水压力释放技术适用条件归类如下:
结构物全面存在水浮力过大,可能造成基础底板破坏的情况;
在建案存在高低楼配重不同。低层区浮力过大,可能造成高低层区之间基础底板破坏或后浇带长期渗漏水的情况;
当结构物座落于低透水地层、构筑过程无法有效降水,当上部结构尚未构筑完成(上部重量不足)时,若遭逢长期降雨导致地下水浮力陡增,可能造成基础底板或地下室楼板破坏的情况。
CMC静水压力释放技术使用条件
结构物基础承载力足够或採用局部承压桩可补足所需结构物承载力的情况。
採用水密性围护结构(连续牆、挡土排桩+永久性止水帷幕)设计时:基础下方到围护结构底端,有厚度大于2.0m且渗透係数k小于等于10-4cm/s的土层或岩层。当基底地层渗透係数k大于10-4 cm/s或局部存在高透水裂缝时,可採用地质改良、换土、注浆、封底工法或封层工法等方式降低土层渗透係数以符合本工法使用条件。
採用非水密性围护结构(挡土排桩)设计时:基础面上、下方2m为渗透係数k小于等于10-5cm/s的土层或岩层。
採用放坡开挖(明开挖)时:基础面上、下方2m必须全部为渗透係数k小于等于10-5cm/s的土层或岩层,并须评估地层水准渗透係数(kh)及垂直渗透係数(kv)的影响。地下室完成开挖面回填时,最下方须配合回填至少2m渗透係数k小于等于10-5cm/s的低透水性土壤。
上述条件为概略评估方式。原则上,经分析后基底土层每平方米每天的出水量Q≤0.03m3的建(构)筑物就能符合CMC静水压力释放技术使用,欢迎将专案资料交由本公司专业工程师进行免费评估。

[2]. 限制Q≦0.03m3/m2/day的理由

A.避免渗透型阻塞影响长期使用;

B.不影响週边水位泄降面;

C.基底水压力分布均匀;

D.避免建筑物排水系统及公共排放系统负荷过大;

E.经济性考虑;

根据科学家Migniot(1968)、Julien(1995)分别提出以Stokes’slaw计算土壤颗粒自然沉降速度印证,当地层透水系数k≦10-4cm/s时,地下水垂直上扬流速小于土壤颗粒在重力场中的沉降速度,”渗透型堵塞”不会产生可保障CMC静水压力释放层不会发生堵塞现象,可确保长时间使用。

[3]. CMC静水压力释放技术分析需要哪些资料?

基本尚需要下列资料即可进行可行性及价值分析:

楼层荷重分佈平面图 (或建物纵剖面及平面配置图)
建物资料(建物面积、开挖深度、地表高程、基础型式等)
地层资料
围护结构预定规划
地下水位元资料
上列资料尚未备齐时,可依区域地质资料及专业技术人员经验资料,先行分析其适用性

[4]. CMC静水压力释放技术设计应力条件要求?

A.採用CMC静水压力释放技术设计时,因差异沉降量产生之基础挠曲度须符合现行法规要求。设计时基底土层应力条件应符合下列要求:

 

Pc ≥ DL-Pw-Pf

式中: Pc – 先期固结压力

DL – 基础底板对土层的有效静荷重

Pw – 採用CMC静水压力释放技术时,为基底处的固定渗流压

Pf – 基础结构物(如承载桩)的允许支承力

B.基底土层为天然沉积土层,应考虑不产生长期蠕变的隆起要求,设计时基底土层应力条件应符合下列要求:

(DL-Pw) ≥ 1/4×Pc

[5]. 使用「静水压力释放层」会不会增加开挖深度?

A.「静水压力释放层」铺设完毕,除集水管网管沟宽度约6cm;深度约7cm外,其馀部份厚度小于2cm(透水系统厚度约1cm),增加之开挖深度非常有限,故不需要增加开挖深度。

B.降低基板因浮力造成之向上弯矩,可考虑减少板基厚度或将箱基改为板基,还可以减少开挖深度及围护结构长度,降低工程费用。

C.「静水压力释放层」透水系统厚度虽然仅约1cm,但导水能力大于倒滤层使用的40cm夯实级配料,使用效率高于传统倒滤层设计。

传统排水抗浮工法,如倒滤层及设置于基底的盲沟等均会造程开挖深度、围护结构程度及挖方数量增加,于工法评估时需要将综合费用一併列入考虑,以实际反映施工成本。

[6]. 倘若减压排水层发生阻塞或遭到破坏,如何维修?

A.选材上以渗透准则和不阻塞准则进行设计,安全係数>100;

B.设计内包含备用出水系统(万一出水系统阻塞可立即启用);

C.设计内包含反冲洗设计(万一透水系统及集水系统阻塞);

D.设计内包含基底水压力观测井可随时监测基底压力变化。当基底压力产生异常时,此时结构物尚处于安全范围内,具有充裕时间进行状况排除;

D.土壤颗粒受重力影响,自然沉降速度大于排水速度,不易造成渗透型阻塞;

E.万一长期使用后系统失效,还有专门解决既有建筑物因高额地下水浮力(水压力)造成基础结构破坏及渗漏的” CMC静水压力释放管工法(解压疏导工法)”可供解决。

[7]. 停电时,会不会造成建筑物不利影响?

A.「静水压力释放层技术」採用自然溢流原理,并非使用抽水泵强制排水,停电时溢流出的水还是可以流入废水池或集水井中。由于废水池或集水井于设计时均留有一定的安全容量,故短时间停电不会造成任何影响;

B.就算长期间停电,废水池全满,可里用移动式抽水泵或发电机配合抽水泵,抽除集水井内的蓄积水;

C.若连抽水机都没有,则过多的蓄积水会由观测井管及集水井排出,漫流至地下室地板。此时只会造成地下室地版缓慢淹水,由于内外压力保持相对平衡,对于结构物安全并不会造成影响。

[8]. CMC静水压力释放技术分为哪几类产品?用途分别为何?

  1. CMC静水压力释放层工法(基底减压工法) – 新建结构物基底全面抗浮及防渗漏使用。
  2. CMC静水压力释放带工法 – 适用新建结构物- 控制基底水压力,保障抗拔桩长期效能;减少基底80%以上的压力型渗水。
  3. CMC静水压力释放管工法(解压疏导工法) – 新建/既有结构物解除基底浮力,保障原设计抗拔桩效能;减少基底70%以上的压力型渗水。

[9]. CMC静水压力释放技术在运用上设计院、审图公司、监理单位、总包单位该如何配合?

设计院:本公司配合进行方案设计、专家评审、施工图设计、出具施工图;

审图公司:有规程或规范地区可依据规程进行审图,无规程或规范地区,审图公司可依据专家评审意见或採用跨区借用规程或规范方式进行审图;

监理单位:依据技术规程、技术方案、施工组织设计、施工图等档进行工程监理,协助开发商做好阶段性验收、竣工验收及资料汇总工作。

总包单位:负责协助施工,或与本公司进行策略联盟作为长期合作伙伴。

[11]. 採用排桩等非永久性止水帷幕作挡土结构时,此工法是否适用?

採用非永久性止水帷幕(如:排桩无止水帷幕、放坡开挖等)时,应视地层条件而定,若地层为基础底板上、下2米以上范围内都为渗透係数小于等于10-5cm/s弱透水性地层,则可考虑採用本工法;
地下室构筑完成后,地下室外牆周边回填时,须于底部至少回填2m以上渗透係数小于等于10-5cm/s的土壤(粘土质粉土或粉土质粘土),以阻绝地面水经由此区域渗入基础底部;
综合分析基底地层出水量Q≤0.03m3/m2.d的条件下即可使用本工法。

[12]. 出水系统专用水箱的设置数量,如何设置,依据是什麽?

出水系统专用水箱的设置数量要视规划基底的出水量而定,视建物条件及设计採用箱基中的水箱、板基的集水井或中水回收池作为出水系统装设用水箱,出水系统装置后不影响该水箱或集水井原有功能。依据个案工程特性及地层的渗透係数,配合达西定律计算个案该地层出水量进行分析设计。通常最下层地下室约1000~2000m2会设置一处废水池或集水井,绝对足够应付「CMC静水压力释放技术」排出水量使用,不须另行设置专用集水井。

[13]. 若已设计基桩克服水压力的问题,还需要「静水压力释放层」吗?

  1. 「静水压力释放层」除了解决水压力的问题之外,另一个重要的功能是防止基板裂缝及后浇带渗水。不论是抗拔桩、抗浮地锚(锚杆)或是水箱填重都属于以外力平衡克服水压力的方式,虽不致使基础破裂变形,但因为水压力依然存在,使得地下水仍会从结构裂缝、二次施工缝或后浇带等位置渗入,造成地下室渗水及长期性潮湿。使用「静水压力释放层工法」将基底地下水疏导后导排至集水井、水箱或中水回收系统中,由于基底水位面始终低于基板顶端,可保障地下室不会有渗水、潮湿现象发生。
  2. 「静水压力释放层工法」与基桩事实上可以共同设计,但由于浮力解除后抗拔桩的实质效益已经失去,因此通常仅与承载桩或抗侧向力基桩一併设计,原浮力控制区仅需要考虑设置抵抗侧向力或地震力的基桩即可。

[14]. 遇到高透水地层是否可以使用CMC静水压力释放工法?

遇到高透水地层(透水係数>10-4cm/s,约为粉土质细砂或砂质粉土)一般不建议使用CMC静水压力释放工法,因会造成下列影响:

1. 出水量过大,可能影响周边水条件;
2. 出水量过大,造成后期运营费用增加,经济效益不明显。

但经技术、经济分析,採用地质改良或基础下方围护结构内封底注浆等措施后,可满足CMC静水压力释放工法使用条件时,仍然可以使用本技术。对于地下室品质要求较高、公共设施或建筑环境要求严苛的项目,CMC技术是达成上列目标的最佳工法。

此外,对于建筑过程必须确保基底不因气候变化发生上浮、倾斜的专案,如高科技厂房等,以及都会区施工无法执行长期间基地外点井降水的项目,则无论任何地层,均可採用本工法作为临时性降水配套措施。当结构物完成或上部重量足以抵抗水浮力影响时,只要关闭出水系统即可按正常作业方式进行施工,尔后的施工过程中,本工法将不会影响任何结构行为。

[15]. 施工过程遇到基底岩层发生未预期裂隙水涌出,可能影响未来CMC技术排水量,此时该如何处理?

无论设计过程或于施工中发现基底岩层存在裂隙水涌现象,依据以往实际操作经验,可以採用下列方式处理。注浆法。可分为下列几种类型:

一. 注浆法。可分为下列几种类型:
1. 混凝土强制性浇注。用于少量渗水情况;
2. 水泥系药液(速凝型)注浆。用于渗水量略大的情形;
3. 热沥青+水泥系化学药液注浆。用于大量渗水或承压水的状况。

二. 强制疏导法(I)。执行重点程式如下:
1. 利用污水泵强制引流;
2. 速干混凝土及皂土封口;
3. 预留关闭阀门。

 

三.强制疏导法(II)。执行重点程式如下:
1. 利用污水泵强制引流
2. 搭配素混凝土层浇注

 

四. 强制疏导法(III)。执行重点程式如下:
1. 利用沉水泵强制引流
2. 搭配素混凝土层浇注

 

岩层裂隙水搭配CMC静水压力释放技术运用时,应注意以下事项:

1. 发现漏水现象应儘快处理,以防止泥砂过度掏空,造成透水通路;
依据现场条件,选择适当止水(减水)方案;
2. CMC静水压力释放技术,可完全过滤土壤颗粒,不会造成透水通路,原出水位置会因为土壤颗粒堆积,出水量会逐渐降低并趋于稳定。

[16]. 排入水箱中的地下水还能做其他利用吗?

「CMC静水压力释放技术」除了能有效解决地下水浮力的危害外,每日排出的地下水可以与中水回收系统相结合做为绿化植生、景观用水及紧急民防用水使用。每天排出水量依照专案地层及设计条件而定,可视规划时各项目的状况进行规划运用。或许出水量并不大,但因为可以持续性的供应,所以极适合做为”绿化植生”及”特殊时期民防用水”使用,以避免浪费水资源并符合节能减废目标及发挥紧急救难功能。

[17]. CMC静水压力释放技术对于申请绿建筑标章具加分效果吗?

绿建筑标章审查九大指标:

1. 基地绿化指标
2. 基地保水指针 – 中水再利用
3. 水资源指标
4. 日常节能指标
5. 二氧化碳减量指标 – 混凝土减量设计
6. 废弃物减量指标 – 工程不平衡土方
7. 污水垃圾改善指标
8. 生物多样性指标
9. 室内环境指标

在配合优化设计后,在「基地保水指针」、「二氧化碳减量指标」、「废弃物减量指标」 三个项目具有加分的效益。

[18]. 如何保证CMC静水压力释放技术能够运作的时间能符合建筑物设计的使用年限?

1. 本工法所使用的材料都经过国家检验部门的检测,检测结果符合规范的要求。
2. 高渗透阻流滤层、超导水格网层、集水管及聚乙烯塑胶保护膜均为高分子聚合物,在Ph>2的土壤及地下水条件、全封闭(不会氧化)、不透光(无紫外线影响)的环境下老化极为缓慢,而且随著时间的增加,有明显减缓以至于趋于稳定的趋势,耐久性标准与规定建筑物使用寿命相比较,均能够满足要求。
3. 国外一般用于铁路、水利工程之中,已有40多年的使用经验。
静水压力释放技术(台湾称为基底减压工法)于台湾使用已有近20年经验,功能完全正常。
4. 全气密封闭设计,不会造成CaCO3结晶阻塞。
5. 实测结果,使用材料于80T/m2(800kPa)应力作用下,变形量约15%以下,透水效果维持稳定80%以上。
6. 具有观测系统、反冲洗系统及备用出水系统等设计,可随时监测基底压力,需要时可即时进行处理(备用系统)。

[19]. 如何评估使用材料的耐老化能力?

1. 本工法所使用的材料都经过国家检测部门的检测,检测资料符合规范的相关要求。土工织物、集水格网、集水管及聚乙烯塑胶保护膜均为高分子聚合物,在Ph>2的土壤及地下水条件、全封闭(不会氧化)、不透光(无紫外线影响)的环境下老化极为缓慢,而且随著时间的增加,有明显减缓以至于趋于稳定的趋势,可依据材料成分进行学理分析。
2. 原厂进行加速劣化试验结果印证使用寿命超过100年以上。
3. 必要时可依据国内地工材料试验要求,取样委託具公信力单位进行相关试验。

[20]. 施工时,施工面过于软弱,是否需要铺碎石或竹编等?

1. 不可铺碎石或竹编,因为上部载入后会有破坏土工布的可能性。铺设细砂太薄则效果不大,铺太厚反而可能于上部载入后产生不均匀沉降。
2. 目前的解决方式为于底部铺一层方便作业的土工布(便宜、不用太厚、软弱黏土不会由缝隙挤出来即可、仅铺设于必要区域),再视实际需要,于土工布上方铺一层菱形格网(便宜、容易取得、人员踩上去不会破裂即可),作为临时性工作面。尔后于上方依照一般作业流程进行静水压力释放层(带)铺设。

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