一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法与流程

本发明涉及建筑抗浮系统，更具体地说，涉及一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，尤其是一种能够在不损伤地下室底板结构、实现高封闭性防水、可在狭小空间内应用的泄压井系统及其施工工艺。

背景技术：

1、随着我国城市化进程的加速，城市地下空间的开发规模日益增大，深基坑工程和地下室结构越来越普遍。然而，地下水位的变化，特别是丰水期或暴雨季节，会导致地下室底板承受巨大的地下水浮力，由此引发的结构上浮、开裂甚至破坏事故时有发生，严重威胁着地下建筑的结构安全和正常使用功能。

2、为解决上述问题，工程实践中常采用设置泄压井的方法，在底板下进行主动排水泄压，以降低地下水压力。传统的泄压井施工方法通常是在地下室结构底板上开设直径为600~800mm的大直径孔洞，然后放入外圈钢管，并在内部设置过滤管进行排水。然而，这种方法存在以下显著的技术缺陷：

3、结构损伤严重：大直径开孔会切断底板内的主受力钢筋，特别是底层钢筋，由于洞径限制，无法对切断的钢筋进行有效连接和恢复，导致底板在开孔处的抗弯、抗剪承载力大幅削弱，降低了地下室结构的整体安全性。虽然可以通过后期浇筑高强度混凝土进行补强，但钢筋结构的中断是难以弥补的损伤。

4、渗漏风险高：传统泄压井的外侧钢管与底板孔壁之间通常充填高强混凝土或密封灌浆材料。新旧混凝土之间不可避免地会形成细微的施工冷缝，为地下水的渗漏提供了通道。即便设置了膨胀止水条，由于止水条侧向缺乏有效支撑，在水压力作用下容易脱离侧壁，导致止水失效，留下长期的渗漏隐患。

5、维护困难，应对突发工况能力差：单口泄压井通常负责500~1000平方米的区域，其内部的过滤器在使用过程中容易堵塞。在暴雨等突发强降雨天气下，如果过滤器堵塞而无法及时更换，该区域的地下水压力将迅速上升，可能超出底板的抗浮承载力，引发严重质量事故。由于传统结构限制，更换过滤器工序复杂，耗时较长。

6、狭小空间内应用限制多：传统大直径泄压井的尺寸较大，不仅安装空间受限，而且施工设备也收到空间限制，导致其在狭小空间内安装和施工困难。

7、能源浪费：泄压井排出的是有压水。传统方法是将这些有压水直接通过管路排到集水井中，然后再通过电泵排出地下室。整个过程消耗大量电能，而水流本身携带的势能和动能却未得到有效利用，造成了能源浪费。

8、施工风险大：在常规泄压井开孔穿透底板的瞬间，承压地下水会喷涌而出，极易淹没地下室，对已安装的设施设备、材料甚至车辆造成巨大损失，同时也会使地下室在短时间内无法正常使用，造成额外的经济损失。

9、基于现有泄压井系统存在的上述问题，亟需对其进行改进，以在不损伤地下室底板结构的情况下，实现高封闭性防水的泄压抗浮装置的安装和施工，提高泄压井的施工安全性和后期运行可靠性。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、本发明的目的在于克服现有泄压井系统存在的上述不足，提供一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，以解决现有泄压井存在底板结构损伤、渗漏风险高以及空间局限性高等技术问题，采用本发明的技术方案，利用多个微型泄压井单元组合形成泄压井，使得用于安装微型泄压井单元的开孔尺寸小于底板的钢筋间距，从而避免切断受力钢筋而造成的底板结构损伤，保证了地下室结构的整体安全性；同时利用微型泄压井单元的外侧止水环和注胶实现与孔壁之间的永久密封，解决了泄压井渗漏风险高的问题，减少了日常维护工作量；由于微型泄压井单元外径更小，因此可以在狭小空间内进行打孔和安装作业，施工局限性小。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

5、本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置，包括由至少两个微型泄压井单元组合而成的泄压总成、以及与泄压总成相连的稳压管路系统，其中：

6、所述微型泄压井单元包括

7、微型开孔，所述微型开孔设于目标底板上，且微型开孔的直径d小于目标底板的钢筋间距l，以使微型开孔从目标底板的钢筋格内穿过；以及

8、外密封套管，所述外密封套管安装在对应的微型开孔内，且外密封套管的外壁上间隔设有至少两层用于与微型开孔的内孔壁密封配合的止水环，相邻两层止水环之间形成注浆空腔，所述注浆空腔通过注浆管与外界连通，用于向注浆空腔内注入堵漏胶；所述外密封套管的上部具有排水管；以及

9、内层过滤管，所述内层过滤管可拆卸地安装在外密封套管内，用于对目标底板底部的泄压水进行过滤；以及

10、压力监测模块，所述压力监测模块安装在外密封套管的上端，用于实时监测井内压力，并将压力数据传输至控制柜；

11、所述稳压管路系统包括

12、汇流器，所述汇流器通过旁通支管分别连接各个微型泄压井单元的排水管；以及

13、u型稳压管，所述u型稳压管的一端通过汇流总管与汇流器相连接，所述u型稳压管的另一端连接至集水坑；以及

14、集水坑抽水装置，所述集水坑抽水装置连接集水坑，用于将集水坑内的水排出。

15、更进一步地，所述微型开孔采用全封闭开孔保护器配合钻孔套筒钻孔成形；其中：

16、所述全封闭开孔保护器包括外套管、端部密封垫和钻杆密封组件，所述端部密封垫设于外套管的一端端部，用于实现外套管与目标底板的接触密封；所述钻杆密封组件设于外套管的远离端部密封垫的一端，且外套管的内孔径大于钻杆密封组件的内孔径；所述外套管上设有出水接头；

17、所述钻孔套筒从全封闭开孔保护器内穿过，并与钻杆密封组件密封配合，所述钻孔套筒的一端端部设有金刚石钻头，另一端与旋转动力头传动连接。

18、更进一步地，所述钻杆密封组件包括设于外套管端部的密封座、以及设于密封座内的内凹式自锁密封圈和至少一层高弹性密封圈，所述高弹性密封圈设于密封座的密封圈安装槽内，所述内凹式自锁密封圈具有与外套管内孔连通的内凹槽，用于利用外套管内的高压水挤压内凹式自锁密封圈形成与钻孔套筒外壁的自锁密封。

19、更进一步地，所述外密封套管的顶部通过螺母连接套可拆卸地安装有套管帽，所述套管帽与外密封套管的顶部之间还设于管帽密封圈，通过拆卸套管帽实现内层过滤管的安装和拆卸；所述排水管和压力监测模块分别设于套管帽上。

20、更进一步地，所述外密封套管包括位于下部的多孔初级过滤管和位于上部的多级密封管，所述多级密封管的长度与目标底板的厚度相当，所述止水环间隔设于多级密封管的上部和下部，且止水环为固定在多级密封管外侧壁上的膨胀止水条。

21、更进一步地，所述内层过滤管的内部设有三层过滤器，由外向内依次为pvc-u筛管、pvc-u细缝筛管和外包高密度尼龙滤网的pvc-u精滤筛管。

22、更进一步地，所述内层过滤管包括位于下部的内层多孔过滤管和位于上部的内层连接管，所述pvc-u筛管、pvc-u细缝筛管和外包高密度尼龙滤网的pvc-u精滤筛管分别可拆卸地设于内层多孔过滤管内。

23、更进一步地，所述控制柜内集成有控制电路和蓄电池，所述u型稳压管上还设有微型水冲发电机，所述微型水冲发电机与蓄电池电连接，用于存储发电电能；所述蓄电池通过控制电路与集水坑抽水装置电连接，由控制电路检测蓄电池电量，并根据蓄电池的电量在蓄电池供电与市电供电之间进行切换；所述控制电路中集成有水压发射模块，用于将水压数据上传至后台管理系统。

24、更进一步地，所述泄压总成还包括用于容纳各个所述微型泄压井单元上部的集成盒，所述集成盒上部具有封盖。

25、本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置的施工方法，包含以下步骤：

26、s1、根据工程勘察报告和目标底板结构图纸，确定泄压总成的总体位置和所需微型泄压井单元的数量；

27、s2、在确定的井点处，根据目标底板钢筋间距，精确定位各个微型泄压井单元的位置，并安装固定膨胀螺栓；

28、s3、将钻孔套筒置于全封闭开孔保护器内，然后将全封闭开孔保护器通过步骤s2中的膨胀螺栓固定在目标底板上；

29、s4、将全封闭开孔保护器的出水接头与真空抽水泵连接；启动旋转动力头驱动钻孔套筒进行钻孔；当钻孔套筒的金刚石钻头穿透目标底板时，承压水经全封闭开孔保护器有序排放；

30、s5、当压力监测模块检测到目标底板水压降低后，启动上述的真空抽水泵抽吸，确保井点位置水位低于目标底板底面，形成干燥作业环境；之后移除全封闭开孔保护器和钻孔套筒，取出混凝土芯，形成微型开孔；

31、s6、将外密封套管放入微型开孔内，并调整标高；在外侧浇水，利用外密封套管外侧的膨胀止水条膨胀与微型开孔孔壁紧密结合；

32、s7、通过注浆管向膨胀止水条之间的注浆空腔内注入堵漏胶，使外密封套管与微型开孔孔壁密封防水连接；

33、s8、将内层过滤管安装在外密封套管内，并安装套管帽实现顶部封堵；

34、s9、将各个微型泄压井单元的排水管通过旁通支管连接汇流器，并将汇流器通过汇流总管与u型稳压管连接；

35、s10、接通电路后，调试运行；

36、s11、调试完成后，盖上集成盒的封盖，对目标底板内的管路进行封闭，并恢复目标底板的表层。

37、3.有益效果

38、采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

39、（1）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其微型组合泄压抗浮装置利用多个微型泄压井单元组合形成泄压井，使得用于安装微型泄压井单元的开孔尺寸小于底板的钢筋间距，从而避免切断受力钢筋而造成的底板结构损伤，保证了地下室结构的整体安全性；同时利用微型泄压井单元的外侧止水环和注胶实现与孔壁之间的永久密封，解决了泄压井渗漏风险高的问题，减少了日常维护工作量；由于微型泄压井单元外径更小，因此可以在狭小空间内进行打孔和安装作业，施工局限性小；有效解决了现有泄压井存在底板结构损伤、渗漏风险高以及空间局限性高等技术问题。

40、（2）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其微型泄压井单元内具有可拆换的内层过滤管，配合压力监测能够及时发现堵塞，方便及时进行过滤管的更换，大幅提高了应急响应速度和维护效率，确保泄压系统始终处于最佳工作状态；并且多个微型泄压井单元并联工作，单井堵塞不影响整体泄压效果。

41、（3）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其微型开孔采用全封闭开孔保护器配合钻孔套筒钻孔成形，实现了带压水下的安全钻孔，利用全封闭开孔保护器与钻套之间的夹层快速将水有序排出，有效控制了高压水喷涌，并提供了干燥的安装环境，彻底解决了传统施工中地下室被淹的风险，保障了施工人员和财产的安全。

42、（4）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其全封闭开孔保护器的钻杆密封组件包括设于外套管端部的密封座、以及设于密封座内的内凹式自锁密封圈和至少一层高弹性密封圈，通过多重密封设计，实现了对钻孔套筒的高可靠性旋转密封。

43、（5）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其外密封套管的顶部通过螺母连接套可拆卸地安装有套管帽，套管帽与外密封套管的顶部之间还设于管帽密封圈，通过拆卸套管帽实现内层过滤管的安装和拆卸；结构简单，拆装操作简单方便。

44、（6）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其外密封套管包括位于下部的多孔初级过滤管和位于上部的多级密封管，多级密封管的长度与目标底板的厚度相当，止水环间隔设于多级密封管的上部和下部，且止水环为固定在多级密封管外侧壁上的膨胀止水条，采用该结构，可以先利用膨胀止水条吸水膨胀固定外密封套管，然后进行注胶密封，能彻底消除施工缝，形成与结构同寿命的长久防水层，有效解决了传统泄压井的渗漏顽疾。

45、（7）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其内层过滤管的内部设有三层过滤器，由外向内依次为pvc-u筛管、pvc-u细缝筛管和外包高密度尼龙滤网的pvc-u精滤筛管，采用多级过滤设计，过滤效果好，且筛管拆换方便。

46、（8）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其控制柜内集成有控制电路和蓄电池，u型稳压管上还设有微型水冲发电机，微型水冲发电机与蓄电池电连接，用于存储发电电能；蓄电池通过控制电路与集水坑抽水装置电连接，由控制电路检测蓄电池电量，并根据蓄电池的电量在蓄电池供电与市电供电之间进行切换；控制电路中集成有水压发射模块，用于将水压数据上传至后台管理系统；采用微型水冲发电机，利用泄压井排出有压水流的动能进行发电，并将电能存储于蓄电池中，用于集水坑排水泵的供电，显著降低了电力消耗，符合绿色建筑和节能环保的理念。

47、（9）本发明的一种无损伤、高封闭微型组合泄压抗浮装置及其施工方法，其泄压总成还包括用于容纳各个所述微型泄压井单元上部的集成盒，集成盒上部具有封盖，利用集成盒对多个微型泄压井单元的管路进行保护，方便日常维护操作。