建筑地下室产生雨水倒灌原因分析

经过调研并综合各方面资料与信息，目前地下室雨水倒灌位置主要有以下几类位置：车库出入口、下沉广场、地下室敞口疏散楼梯、地下室出地面的各类风井。在极端暴雨的情况下，由于降雨量远大于市政的排水速度，室外地面很快便会有一定深度的积水。如果上述位置的口部低于室外地面积水的水平面，则会形成雨水倒灌。因此，这些位置都是在极端暴雨情况下雨水进入地下室内的风险点，风险点分析如下。

1.1 车库出入口

通常车库出入口会设置一个反坡，然后再向下坡（图1），在车库入口处就形成一个凸起。这个“凸起”通常高于室外地面标高100~150mm。这个高度很容易被暴雨形成的积水淹没，使雨水进入车库形成倒灌。

图1 某项目车库出入口建筑做法

另外，通常在坡道的口部、中部和坡道与地下室地面连接处各设置1道截水沟（尺寸宽300~400m×深400m），用来截住并排放由坡道口部进来的雨水。口部的截水沟（如图1所示）直接连至室外管网，其他两道沟的排水接至坡道专用雨水集水坑。在室外积水较深、室外管道满负荷时，口部截水沟已无作用，此时坡道中部与末端截水沟拦截雨水能力则比较重要。这两道截水沟的截水能力受到车道坡度（雨水流速与坡道坡度成正比）、沟宽（宽度窄时，如果雨水流速大，水将飞越过沟）、篦子缝隙（缝隙方向及缝隙面积影响流入水沟的水量），以及沟内排水末端及潜水泵的排水能力等这几方面因素的制约。当坡道的坡度较大、截水沟较窄、篦子缝隙设置不合理时，后两道截水沟的截水能力有限。因此截水沟不截水或者截水少也是雨水倒灌的一个原因。

物业管理方面，极端天气情况下，会在车库入口处设置挡水板或砂袋等挡水措施，防止雨水进入。但如果设置不及时，或者挡水措施高度不够，雨水也会倒灌入地下室。

1.2 下沉广场与地下室敞口式疏散楼梯

为了实现地下一层的商业价值，越来越多的项目设置下沉广场。下沉广场有两个风险点：①楼梯或扶梯入口；②通向地下一层商铺或地下一层的入口。下沉广场周围会设置围栏，围栏下部设置高度500mm左右的矮墙，防止地面积水溢入下沉广场。但其入口处楼梯或自动扶梯口部若与室外地面高差不大，在极端暴雨情况，则有雨水倒灌的可能。另外，如果雨水不能及时排出，且室内地面或门槛与下沉广场地面高差小，雨水则会从下沉广场处的各入口进入地下一层，造成倒灌。

与下沉广场类似，敞口式疏散楼梯直接承受一定雨量，同样存在一定风险，但其雨量可控。然而，若敞口式疏散楼梯出口地面与室外地坪高差小（规范要求不应小于0.1m），在极端暴雨情况，风险较大，有雨水倒灌的可能。

1.3 地下室出地面风井

尽管《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736-2012）规定：“进风口的下缘距室外地坪不宜小于2m，当设在绿化地带时，不宜小于1m”，但由于条文用词是“不宜”，因此在实际设计中，有时建筑师需要实现自己的建筑设计立面效果或景观整体效果，风口底边缘距离室外地面比较近。这种情况下，暴雨时则会造成雨水倒灌入风管，进入地下室造成水患。

建筑地下室防止雨水倒灌方案

地下室发生雨水倒灌后，人们首先的反应是排水系统设计是否合理。但实际上，雨水倒灌不仅仅与排水设计有关，与建筑设计、物业管理均有很大关系。建筑专业在追求建筑艺术创作的同时，应尽量避免雨水倒灌风险点产生；给排水专业应配合建筑专业实现其建筑创作，同时提出对建筑设计的专业建议，协调平衡建筑艺术创作与雨水倒灌风险之间的关系，并给出适合项目的排水措施；物业管理应有应对极端暴雨天气的应急预案，存储防汛物资，定期维护雨排水系统正常运行。下文将从设计及物业管理方面，对防止雨水倒灌方案进行具体论述。

2.1 设计方面

防止地下室雨水倒灌，对于给排水专业而言，是被动设计，即：先假设一定量的雨水进入地下室，然后采取设计措施将雨水排出。但我们设计时，应将建筑专业防倒灌的主动设计与排水系统的被动设计相结合，进行防雨水倒灌的综合设计。即：通过建筑专业的适当设计，主动将雨水阻挡在室外。阻挡不了的，通过排水系统合理设计进行有序、有组织地排放。基于上述设计理念，提出以 “防”“引”“排”3个字作为地下室防雨水倒灌的总体设计逻辑。

2.1.1 “防”

“防”是本文所提的防倒灌方案中最重要的部分，属于主动设计。其含义为：通过一切可以实施的设计措施，防止雨水进入或少量进入地下室。具体到各风险点处，可采取“防”的设计措施如下：

2.1.1.1 车库入口

车库入口处是风险点中最易出现雨水倒灌的位置，因此需要我们格外关注。结合1.1节的分析，具体设计措施优化如下：

（1）总图竖向条件好的项目加高车库入口处的“凸起”，最大限度防止室外雨水流入地下室。那么“凸起”的高度按什么标准设计?建议以当地设计重现期P=100年的5min降雨强度（见表1）的小时降雨厚度为标准设计。例如北京的项目，“凸起”的设计高度建议高出室外地面300mm；广州的项目这个高度则亦为350~400mm。总图竖向条件如果不好的项目，则车库入口处可以设计安装挡水板，挡水板高度与“凸起”高度设计取值相同。建筑设计需要考虑挡水板的设置位置和安装空间。

表1 部分城市P=100年5 min降雨强度

（2）加大汽车坡道处3道截水沟的尺寸，建议每道设计沟的沟宽600mm，深度600mm。

（3）第1道截水沟设置在“凸起”的上方，当室外雨水溢流过“凸起”时，可以起到一定的阻挡作用。

（4）将第2、3道截水沟设置在坡度相对较缓的位置，或者将其1~2m范围内的坡度尽量放缓，降低水的流速，有利于雨水流入截水沟（图2），使截水沟起到截水作用。

图2 坡道中间截水沟设计示意

（5）将篦子缝隙方向由纵向改为横向，并且加大缝隙的面积，使篦子缝隙更有效的拦截雨水。

（6）第2、3道截水沟所连接的雨排水系统属于截水沟的一部分，因此也需要提高其排水能力。具体措施为：

提高系统的雨水设计重现期。规范中对车库入口处的设计重现期规定是10~50年，通常按高限取50年。建议高于规范的要求按100年设计，原因是，虽然提高了设计重现期，但初投资并不会增加很多。例如北京某项目汇水面积1 900m2的下沉广场，其按50年设计重现期的设计雨水量为108.5L/s，而100年设计重现期的设计雨水量为120.4 L/s，比50年仅多12L/s。因此，基于100年设计重现期所选的设备投资增加并不多，但安全性却提高较大，综合性价比比较高。

为加大末端排水能力。①截水沟内采用雨水斗，而不是设置地漏。由于入口设置了挡水板或“凸起”，按没有溢入雨水考虑。则雨水斗的规格仅按车库出入口的汇水面积计算选取即可，但建议不小于DN150。另外，雨水斗建议至少设置两个，其中一个堵塞时，另外一个能排除所有上述计算流量。②按设计重现期100年选取潜水泵的流量，扬程在计算数据基础上增加3~5m（原因见2.1.3节）。

2.1.1.2 下沉广场与地下室敞口式疏散楼梯

下沉广场和敞口疏散楼梯的露天部分，因为汇水面积一定，所以这部分雨水量可控。但是如果雨水从入口部分溢入，这部分雨量是不可控制的。因此需要通过设计措施避免这些雨水从入口处溢入，具体措施为：①若有条件，在下沉广场或疏散楼梯入口处设计总高度不小于当地P=100年5min降雨强度的台阶；②若无条件，则建议设置与车库入口相同的挡水板（高度同①），与周围围栏的矮墙形成封闭的围挡。

对于下沉广场而言，我们需要避免雨水从下沉广场地面溢入地下一层商铺内。以北京项目为例，建议下沉广场内通往地下层各入口设置200mm门槛，或者室内地面高于下沉广场地面200mm。这个高度建筑设计既可容易达到，又可在排水系统不工作的情况下，防止设计重现期为50年左右的暴雨倒灌入室内（北京P=50的5min降雨强度为206mm/h）。

下沉广场地面及敞口楼梯平台处均需要设置雨水沟，引入专用的雨水集水坑后，由潜水泵进行排水，系统设计重现期亦建议按100年设计，水泵扬程在计算数据基础上增加3~5m。

2.1.1.3 地下室出地面风井

对于地下室出地面的风井，建议严格执行规范对风口底部距离地面的规定，至少不低于500mm，避免雨水从风口溢入。若有敞口风井，则需要设置集水坑及潜水泵，雨水设计重现期按100年。

2.1.2 “引”

一旦“破防”，雨水从上述风险点灌入，地下室内的生命财产将受到威胁。由于传统设计中，并不是每个位置都按照排放雨水设计，所以才会在雨水倒灌时出现积水。经过可行性分析，笔者提出“引”这个设计理念。

“引”，即将进入地下室重要区域的雨水迅速地引至非重要区域，从而保护核心资产，但同时需舍弃次要资产。核心资产即初投资很高或对建筑内人员生命安全、建筑运行安全有重要保障的各系统机房，例如：各变配电室、柴发机房、消防控制室、通信机房、数据机房、制冷机房、医院的核磁共振、CT、直线加速器（放疗设备）等大型医疗设备房（因为较重，通常设置在地下一层）等；次要资产则为底层车库等非重要区域。具体措施如下：

2.1.2.1 重要机房

上述重要机房的位置分为两种情况：①机房与车库入口同层，雨水倒灌风险大；②机房与车库入口异层，雨水倒灌风险小。与车库入口同层的情况，除机房门口设置挡水板外，需要在机房附近设置87式雨水斗（非地漏）及雨水管道，目的是有效快速地将雨水全部引至底层车库（或人防上方那一层车库）等非重要且设置有排水设备的区域，实现“引”的设计思路；与车库异层的情况倒灌风险小，则不用增加防倒灌措施。

（1）雨水斗设置规格及数量。建议设计参数如下：①以项目所在地P=100年的小时降雨厚度与机房前20m范围内走道的面积（设计人员可根据具体项目情况确定面积）的乘积作为计算排水量；②排水时间控制在10~30 min；③建议采用DN150的87式单斗雨水管道系统。

以北京某商业项目变配电室为例，20m范围内走道面积为95 m2，北京P=100年时小时降雨厚度为228mm，计算排水量为21.66m3。按10 min引走设计，则排水流量为36.1L/s。根据《建筑给水排水设计标准》(GB 50015-2019,以下简称“建水标”)附录G，设置直径DN100及DN150的87雨水斗各1个+立管即可满足设计要求。

(2)雨水斗设置位置及安装。在机房附近不影响行人通行安全的位置，例如走道拐角处或机房门的两侧，参照87型雨水斗下沉式屋面安装方式安装（详见国标图集09S302 P10）。

2.1.2.2 地下车库地面

通常，车库层的排水系统按照冲洗地面排水或按消防后排水设计（缓慢排放），排水系统末端为地漏或者排水沟（沟内设置地漏）排到下一层，系统设计排水能力较小。

车库入口是雨水倒灌风险点，与车库入口连接的车库首层风险较大。如果仍采用传统的设计方法，一旦产生客水倒灌，势必会有一定深度的积水。因此，针对此层车库建议按照排放雨水设计，即设置雨水斗系统将雨水尽快引至底层车库。

（1）雨水斗设置规格及数量。建议设计参数如下：①以15cm为设计水深，设计水深与车库面积的乘积作为计算排水量；②排水时间控制在30 min；③建议采用DN150的87式单斗雨水管道系统。

以北京望京某商业综合体项目地块A的B2车库为例，车库净面积（扣除机房等面积）为16 670 m2，计算积水深度15cm，计算排水量为2 501m3。按30 min引走设计，则排水流量为1389.2L/s。根据“建水标”附录G，设置46个直径DN150的87雨水斗+立管即可满足设计要求，平均约362 m2设置1个。

（2）雨水斗设置位置及安装。建议地库平面均匀设置，但车库入口处、卸货区处布置密度大一些，目的是将雨水迅速引至底层车库。安装形式与2.1.2.1 节相同。

2.1.3 “排”

当水从车库首层引至底层车库之后，底层车库成为一座容量巨大的“蓄水池”，此时“排”成为这个设计理念中最后一项任务。

2.1.3.1 目前项目地下车库底层排水系统设计

对于地下车库底层排水系统的排水能力设计标准，“建水标”与《车库建筑设计规范》（JGJ 100-2015）中均没有规定。通常我们在设计时，地库排水系统以排除冲洗车库地面排水或事故排水为设计目的，一般会按每个防火分区设置两座集水坑设计，流量则与消防水量接近。另外，这些地面排水设备的配电，有的设计为市政的双路配电，不与柴油发电机连接；也有的按消防配电考虑，与柴油发电机连接，3路电源。表2为近年参与设计的项目车库排水系统的潜水泵数量及参数统计。

表2 车库潜水泵设计参数统计

2.1.3.2 对地下车库底层排水系统设计的建议

按照“防、引、排”的顺序，底层车库是被“舍弃”的非重要资产，并且将其作为“蓄水池”考虑，因此可以维持目前的排水系统设计能力。

虽然可以维持目前的排水能力，但保证排水系统正常运行非常重要，因此需要安全的配电系统。在配电安全性方面，建议可以根据项目的重要性，增加一路柴油发电机应急供电给车库的地面排水系统。具体实施时，设计方应在方案设计之初，给出柴发是否向车库地面排水系统供电的建议，供业主、物管、成本等各相关方分析决策。

2.1.4 “防、引、排”设计思路的成本增加估算

“防、引、排”的“防”虽然比一般做法更为严格一些，但仍属于常规设计，“防”所增加的成本可忽略。但“引”与“排”设计思路突破现有思维，有过度设计的嫌疑。因此采用“引”“排”之后的成本需要分析，根据分析结果综合考虑，平衡投资与防涝安全之间的关系，从而减少不必要的投资成本，避免过度设计。本节继续以2.1.2.2节中的北京望京某商业项目地块A为例，计算“引”与“排”带来的造价成本。

2.1.4.1 采用“引”措施增加的投资成本

采用“引”措施投资成本如下：①与车库入口相连的B2车库区域增加46个DN150雨水斗，增加雨水斗DN150立管46根镀锌钢管，每根长7.5m，共增加345m；②有倒灌风险的重要机房共4处，但2处机房门开在车库，因此与车库共用雨水排水系统；另外2处机房公用走道，20m范围内走道面积162 m2，根据2.1.2.1节计算，需设置DN150雨水斗2个，镀锌钢管40m。③增加造价约8.25万元，估算见表3。

表3 以北京望京某商业项目地块A为例“引”带来的成本增加估算

2.1.4.2 采用“排”措施增加的投资成本

采用“排”的措施时，如果地面排水按消防排水设计，由柴发供电，则不涉及到成本增加。但如果没有按消防排水设计，若给地面排水系统增加柴油发电机房一路供电，则投资成本会相应的增加。柴油发电机的造价可按750元/kW估算，举例项目则增加成本为19.8万元（见表4）；另外，柴发总箱、末端双电源箱以及电缆会比原来增加约80%的造价。

表4 以北京望京某商业项目地块A为例“排”带来的柴发成本增加估算

2.1.4.3 成本增加的性价比

根据上述两小节的分析，“引”“排”将会带来一定的成本增加，但成本增加总体不高。由于每个项目特点不尽相同，因此建议设计师可在方案设计阶段，根据项目的特点及重要性，综合分析成本增加的性价比，供建设方决策。

2.2 物业管理方面

任何机电系统的运行成功与否，与物业管理能力密不可分的。专业的物业管理可以弥补设计的缺陷；不专业的物业管理，即使设计很完美，也会出现风险。

对于防涝工作而言，物业管理不到位，造成雨水倒灌的案例是存在的。例如北京某商业项目，在2022年7月的一次强降雨时，发生了地下室雨水倒灌的险情。事后分析，汛期不关注天气预报、不做防涝准备（车库入口无防汛物资）、值班人员不到位（倒灌发生之后很久才发现险情），是发生险情的主要原因。基于此，笔者对物业管理方面有如下建议。

2.2.1 完善暴雨应急预案

暴雨应急预案应完善，并建议包括以下内容：①防汛小组管理责任构架，责任到人；②根据暴雨等级确定相应的汛时应对方案；③对于防汛物资配备、储存、养护的方案；④雨水系统的日常运行维护方案；⑤责任人员奖惩措施。

2.2.2 注重平时运行维护

汛期前，平时应做好对防汛相关的物资、设备进行维修维护，避免汛期时物资及设备缺失或故障，造成倒灌险情：①对防汛设备或物资，例如挡水板、沙袋进行检查、维护，发现损坏等问题及时维修或更换；②定期清理排水沟、雨水斗等排水末端，发现堵塞及时清通；③检修及运行潜水泵，检查备用电力，发现故障及时修复。

2.2.3 汛期关注天气预报

随着越来越先进的气象卫星及设备投入使用，天气预报越来越准确。因此，进入汛期后，建议密切关注天气预报，根据暴雨预警等级，采用相应的应急方案。其中包括及时引导客人将车移出车库底层，并将车库底层及时清空，用来容纳“引”来雨水的工作。

总结及建议

建筑防涝的“本”在于总图竖向设计以及建筑设计。首先，项目场地竖向设计时，场地竖向与城市竖向应衔接合理，场地标高尽可能高于场地周围标高，使市政道路的积水无法流入项目场地；其次，建筑设计时，应尽量避免敞口设计。如无法避免，则可能产生倒灌的部位应采取如本文建议的设计措施，防止客水不进入建筑地下室内部。

基于现有建筑所出现的地下室倒灌问题，在项目设计实践过程中，本文提出并推荐“防、引、排”的设计理念，通过相应措施使建筑更加适应气候变化，以避免财产甚至生命的损失。不论是新建项目，还是出现过地下室倒灌问题的项目改造，建议可根据其项目特点，适当考虑“防、引、排”的设计方法。

建筑地下室的防汛工作不仅仅与设计有关，也与物业管理团队的管理方法及能力密不可分。本文对物业管理方面给出了3点建议：①完善暴雨应急预案；②注重平时防汛设施及设备的运行维护；③汛期关注天气预报，采用相应的应急预案。

作者：王帅；作者单位：科进柏诚工程技术（北京）有限公司。刊登在《给水排水》2023年第7期。