建筑地下室產生雨水倒灌原因分析

經過調研并綜合各方面資料與信息，目前地下室雨水倒灌位置主要有以下幾類位置：車庫出入口、下沉廣場、地下室敞口疏散樓梯、地下室出地面的各類風井。在極端暴雨的情況下，由于降雨量遠大于市政的排水速度，室外地面很快便會有一定深度的積水。如果上述位置的口部低于室外地面積水的水平面，則會形成雨水倒灌。因此，這些位置都是在極端暴雨情況下雨水進入地下室內的風險點，風險點分析如下。

1.1 車庫出入口

通常車庫出入口會設置一個反坡，然后再向下坡（圖1），在車庫入口處就形成一個凸起。這個“凸起”通常高于室外地面標高100~150mm。這個高度很容易被暴雨形成的積水淹沒，使雨水進入車庫形成倒灌。

圖1 某項目車庫出入口建筑做法

另外，通常在坡道的口部、中部和坡道與地下室地面連接處各設置1道截水溝（尺寸寬300~400m×深400m），用來截住并排放由坡道口部進來的雨水。口部的截水溝（如圖1所示）直接連至室外管網，其他兩道溝的排水接至坡道專用雨水集水坑。在室外積水較深、室外管道滿負荷時，口部截水溝已無作用，此時坡道中部與末端截水溝攔截雨水能力則比較重要。這兩道截水溝的截水能力受到車道坡度（雨水流速與坡道坡度成正比）、溝寬（寬度窄時，如果雨水流速大，水將飛越過溝）、篦子縫隙（縫隙方向及縫隙面積影響流入水溝的水量），以及溝內排水末端及潛水泵的排水能力等這幾方面因素的制約。當坡道的坡度較大、截水溝較窄、篦子縫隙設置不合理時，后兩道截水溝的截水能力有限。因此截水溝不截水或者截水少也是雨水倒灌的一個原因。

物業管理方面，極端天氣情況下，會在車庫入口處設置擋水板或砂袋等擋水措施，防止雨水進入。但如果設置不及時，或者擋水措施高度不夠，雨水也會倒灌入地下室。

1.2 下沉廣場與地下室敞口式疏散樓梯

為了實現地下一層的商業價值，越來越多的項目設置下沉廣場。下沉廣場有兩個風險點：①樓梯或扶梯入口；②通向地下一層商鋪或地下一層的入口。下沉廣場周圍會設置圍欄，圍欄下部設置高度500mm左右的矮墻，防止地面積水溢入下沉廣場。但其入口處樓梯或自動扶梯口部若與室外地面高差不大，在極端暴雨情況，則有雨水倒灌的可能。另外，如果雨水不能及時排出，且室內地面或門檻與下沉廣場地面高差小，雨水則會從下沉廣場處的各入口進入地下一層，造成倒灌。

與下沉廣場類似，敞口式疏散樓梯直接承受一定雨量，同樣存在一定風險，但其雨量可控。然而，若敞口式疏散樓梯出口地面與室外地坪高差小（規范要求不應小于0.1m），在極端暴雨情況，風險較大，有雨水倒灌的可能。

1.3 地下室出地面風井

盡管《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736-2012）規定：“進風口的下緣距室外地坪不宜小于2m，當設在綠化地帶時，不宜小于1m”，但由于條文用詞是“不宜”，因此在實際設計中，有時建筑師需要實現自己的建筑設計立面效果或景觀整體效果，風口底邊緣距離室外地面比較近。這種情況下，暴雨時則會造成雨水倒灌入風管，進入地下室造成水患。

建筑地下室防止雨水倒灌方案

地下室發生雨水倒灌后，人們首先的反應是排水系統設計是否合理。但實際上，雨水倒灌不僅僅與排水設計有關，與建筑設計、物業管理均有很大關系。建筑專業在追求建筑藝術創作的同時，應盡量避免雨水倒灌風險點產生；給排水專業應配合建筑專業實現其建筑創作，同時提出對建筑設計的專業建議，協調平衡建筑藝術創作與雨水倒灌風險之間的關系，并給出適合項目的排水措施；物業管理應有應對極端暴雨天氣的應急預案，存儲防汛物資，定期維護雨排水系統正常運行。下文將從設計及物業管理方面，對防止雨水倒灌方案進行具體論述。

2.1 設計方面

防止地下室雨水倒灌，對于給排水專業而言，是被動設計，即：先假設一定量的雨水進入地下室，然后采取設計措施將雨水排出。但我們設計時，應將建筑專業防倒灌的主動設計與排水系統的被動設計相結合，進行防雨水倒灌的綜合設計。即：通過建筑專業的適當設計，主動將雨水阻擋在室外。阻擋不了的，通過排水系統合理設計進行有序、有組織地排放。基于上述設計理念，提出以 “防”“引”“排”3個字作為地下室防雨水倒灌的總體設計邏輯。

2.1.1 “防”

“防”是本文所提的防倒灌方案中最重要的部分，屬于主動設計。其含義為：通過一切可以實施的設計措施，防止雨水進入或少量進入地下室。具體到各風險點處，可采取“防”的設計措施如下：

2.1.1.1 車庫入口

車庫入口處是風險點中最易出現雨水倒灌的位置，因此需要我們格外關注。結合1.1節的分析，具體設計措施優化如下：

（1）總圖豎向條件好的項目加高車庫入口處的“凸起”，最大限度防止室外雨水流入地下室。那么“凸起”的高度按什么標準設計?建議以當地設計重現期P=100年的5min降雨強度（見表1）的小時降雨厚度為標準設計。例如北京的項目，“凸起”的設計高度建議高出室外地面300mm；廣州的項目這個高度則亦為350~400mm。總圖豎向條件如果不好的項目，則車庫入口處可以設計安裝擋水板，擋水板高度與“凸起”高度設計取值相同。建筑設計需要考慮擋水板的設置位置和安裝空間。

表1 部分城市P=100年5 min降雨強度

（2）加大汽車坡道處3道截水溝的尺寸，建議每道設計溝的溝寬600mm，深度600mm。

（3）第1道截水溝設置在“凸起”的上方，當室外雨水溢流過“凸起”時，可以起到一定的阻擋作用。

（4）將第2、3道截水溝設置在坡度相對較緩的位置，或者將其1~2m范圍內的坡度盡量放緩，降低水的流速，有利于雨水流入截水溝（圖2），使截水溝起到截水作用。

圖2 坡道中間截水溝設計示意

（5）將篦子縫隙方向由縱向改為橫向，并且加大縫隙的面積，使篦子縫隙更有效的攔截雨水。

（6）第2、3道截水溝所連接的雨排水系統屬于截水溝的一部分，因此也需要提高其排水能力。具體措施為：

提高系統的雨水設計重現期。規范中對車庫入口處的設計重現期規定是10~50年，通常按高限取50年。建議高于規范的要求按100年設計，原因是，雖然提高了設計重現期，但初投資并不會增加很多。例如北京某項目匯水面積1 900m²的下沉廣場，其按50年設計重現期的設計雨水量為108.5L/s，而100年設計重現期的設計雨水量為120.4 L/s，比50年僅多12L/s。因此，基于100年設計重現期所選的設備投資增加并不多，但安全性卻提高較大，綜合性價比比較高。

為加大末端排水能力。①截水溝內采用雨水斗，而不是設置地漏。由于入口設置了擋水板或“凸起”，按沒有溢入雨水考慮。則雨水斗的規格僅按車庫出入口的匯水面積計算選取即可，但建議不小于DN150。另外，雨水斗建議至少設置兩個，其中一個堵塞時，另外一個能排除所有上述計算流量。②按設計重現期100年選取潛水泵的流量，揚程在計算數據基礎上增加3~5m（原因見2.1.3節）。

2.1.1.2 下沉廣場與地下室敞口式疏散樓梯

下沉廣場和敞口疏散樓梯的露天部分，因為匯水面積一定，所以這部分雨水量可控。但是如果雨水從入口部分溢入，這部分雨量是不可控制的。因此需要通過設計措施避免這些雨水從入口處溢入，具體措施為：①若有條件，在下沉廣場或疏散樓梯入口處設計總高度不小于當地P=100年5min降雨強度的臺階；②若無條件，則建議設置與車庫入口相同的擋水板（高度同①），與周圍圍欄的矮墻形成封閉的圍擋。

對于下沉廣場而言，我們需要避免雨水從下沉廣場地面溢入地下一層商鋪內。以北京項目為例，建議下沉廣場內通往地下層各入口設置200mm門檻，或者室內地面高于下沉廣場地面200mm。這個高度建筑設計既可容易達到，又可在排水系統不工作的情況下，防止設計重現期為50年左右的暴雨倒灌入室內（北京P=50的5min降雨強度為206mm/h）。

下沉廣場地面及敞口樓梯平臺處均需要設置雨水溝，引入專用的雨水集水坑后，由潛水泵進行排水，系統設計重現期亦建議按100年設計，水泵揚程在計算數據基礎上增加3~5m。

2.1.1.3 地下室出地面風井

對于地下室出地面的風井，建議嚴格執行規范對風口底部距離地面的規定，至少不低于500mm，避免雨水從風口溢入。若有敞口風井，則需要設置集水坑及潛水泵，雨水設計重現期按100年。

2.1.2 “引”

一旦“破防”，雨水從上述風險點灌入，地下室內的生命財產將受到威脅。由于傳統設計中，并不是每個位置都按照排放雨水設計，所以才會在雨水倒灌時出現積水。經過可行性分析，筆者提出“引”這個設計理念。

“引”，即將進入地下室重要區域的雨水迅速地引至非重要區域，從而保護核心資產，但同時需舍棄次要資產。核心資產即初投資很高或對建筑內人員生命安全、建筑運行安全有重要保障的各系統機房，例如：各變配電室、柴發機房、消防控制室、通信機房、數據機房、制冷機房、醫院的核磁共振、CT、直線加速器（放療設備）等大型醫療設備房（因為較重，通常設置在地下一層）等；次要資產則為底層車庫等非重要區域。具體措施如下：

2.1.2.1 重要機房

上述重要機房的位置分為兩種情況：①機房與車庫入口同層，雨水倒灌風險大；②機房與車庫入口異層，雨水倒灌風險小。與車庫入口同層的情況，除機房門口設置擋水板外，需要在機房附近設置87式雨水斗（非地漏）及雨水管道，目的是有效快速地將雨水全部引至底層車庫（或人防上方那一層車庫）等非重要且設置有排水設備的區域，實現“引”的設計思路；與車庫異層的情況倒灌風險小，則不用增加防倒灌措施。

（1）雨水斗設置規格及數量。建議設計參數如下：①以項目所在地P=100年的小時降雨厚度與機房前20m范圍內走道的面積（設計人員可根據具體項目情況確定面積）的乘積作為計算排水量；②排水時間控制在10~30 min；③建議采用DN150的87式單斗雨水管道系統。

以北京某商業項目變配電室為例，20m范圍內走道面積為95 m²，北京P=100年時小時降雨厚度為228mm，計算排水量為21.66m³。按10 min引走設計，則排水流量為36.1L/s。根據《建筑給水排水設計標準》(GB 50015-2019,以下簡稱“建水標”)附錄G，設置直徑DN100及DN150的87雨水斗各1個+立管即可滿足設計要求。

(2)雨水斗設置位置及安裝。在機房附近不影響行人通行安全的位置，例如走道拐角處或機房門的兩側，參照87型雨水斗下沉式屋面安裝方式安裝（詳見國標圖集09S302 P10）。

2.1.2.2 地下車庫地面

通常，車庫層的排水系統按照沖洗地面排水或按消防后排水設計（緩慢排放），排水系統末端為地漏或者排水溝（溝內設置地漏）排到下一層，系統設計排水能力較小。

車庫入口是雨水倒灌風險點，與車庫入口連接的車庫首層風險較大。如果仍采用傳統的設計方法，一旦產生客水倒灌，勢必會有一定深度的積水。因此，針對此層車庫建議按照排放雨水設計，即設置雨水斗系統將雨水盡快引至底層車庫。

（1）雨水斗設置規格及數量。建議設計參數如下：①以15cm為設計水深，設計水深與車庫面積的乘積作為計算排水量；②排水時間控制在30 min；③建議采用DN150的87式單斗雨水管道系統。

以北京望京某商業綜合體項目地塊A的B2車庫為例，車庫凈面積（扣除機房等面積）為16 670 m²，計算積水深度15cm，計算排水量為2 501m³。按30 min引走設計，則排水流量為1389.2L/s。根據“建水標”附錄G，設置46個直徑DN150的87雨水斗+立管即可滿足設計要求，平均約362 m²設置1個。

（2）雨水斗設置位置及安裝。建議地庫平面均勻設置，但車庫入口處、卸貨區處布置密度大一些，目的是將雨水迅速引至底層車庫。安裝形式與2.1.2.1 節相同。

2.1.3 “排”

當水從車庫首層引至底層車庫之后，底層車庫成為一座容量巨大的“蓄水池”，此時“排”成為這個設計理念中最后一項任務。

2.1.3.1 目前項目地下車庫底層排水系統設計

對于地下車庫底層排水系統的排水能力設計標準，“建水標”與《車庫建筑設計規范》（JGJ 100-2015）中均沒有規定。通常我們在設計時，地庫排水系統以排除沖洗車庫地面排水或事故排水為設計目的，一般會按每個防火分區設置兩座集水坑設計，流量則與消防水量接近。另外，這些地面排水設備的配電，有的設計為市政的雙路配電，不與柴油發電機連接；也有的按消防配電考慮，與柴油發電機連接，3路電源。表2為近年參與設計的項目車庫排水系統的潛水泵數量及參數統計。

表2 車庫潛水泵設計參數統計

2.1.3.2 對地下車庫底層排水系統設計的建議

按照“防、引、排”的順序，底層車庫是被“舍棄”的非重要資產，并且將其作為“蓄水池”考慮，因此可以維持目前的排水系統設計能力。

雖然可以維持目前的排水能力，但保證排水系統正常運行非常重要，因此需要安全的配電系統。在配電安全性方面，建議可以根據項目的重要性，增加一路柴油發電機應急供電給車庫的地面排水系統。具體實施時，設計方應在方案設計之初，給出柴發是否向車庫地面排水系統供電的建議，供業主、物管、成本等各相關方分析決策。

2.1.4 “防、引、排”設計思路的成本增加估算

“防、引、排”的“防”雖然比一般做法更為嚴格一些，但仍屬于常規設計，“防”所增加的成本可忽略。但“引”與“排”設計思路突破現有思維，有過度設計的嫌疑。因此采用“引”“排”之后的成本需要分析，根據分析結果綜合考慮，平衡投資與防澇安全之間的關系，從而減少不必要的投資成本，避免過度設計。本節繼續以2.1.2.2節中的北京望京某商業項目地塊A為例，計算“引”與“排”帶來的造價成本。

2.1.4.1 采用“引”措施增加的投資成本

采用“引”措施投資成本如下：①與車庫入口相連的B2車庫區域增加46個DN150雨水斗，增加雨水斗DN150立管46根鍍鋅鋼管，每根長7.5m，共增加345m；②有倒灌風險的重要機房共4處，但2處機房門開在車庫，因此與車庫共用雨水排水系統；另外2處機房公用走道，20m范圍內走道面積162 m²，根據2.1.2.1節計算，需設置DN150雨水斗2個，鍍鋅鋼管40m。③增加造價約8.25萬元，估算見表3。

表3 以北京望京某商業項目地塊A為例“引”帶來的成本增加估算

2.1.4.2 采用“排”措施增加的投資成本

采用“排”的措施時，如果地面排水按消防排水設計，由柴發供電，則不涉及到成本增加。但如果沒有按消防排水設計，若給地面排水系統增加柴油發電機房一路供電，則投資成本會相應的增加。柴油發電機的造價可按750元/kW估算，舉例項目則增加成本為19.8萬元（見表4）；另外，柴發總箱、末端雙電源箱以及電纜會比原來增加約80%的造價。

表4 以北京望京某商業項目地塊A為例“排”帶來的柴發成本增加估算

2.1.4.3 成本增加的性價比

根據上述兩小節的分析，“引”“排”將會帶來一定的成本增加，但成本增加總體不高。由于每個項目特點不盡相同，因此建議設計師可在方案設計階段，根據項目的特點及重要性，綜合分析成本增加的性價比，供建設方決策。

2.2 物業管理方面

任何機電系統的運行成功與否，與物業管理能力密不可分的。專業的物業管理可以彌補設計的缺陷；不專業的物業管理，即使設計很完美，也會出現風險。

對于防澇工作而言，物業管理不到位，造成雨水倒灌的案例是存在的。例如北京某商業項目，在2022年7月的一次強降雨時，發生了地下室雨水倒灌的險情。事后分析，汛期不關注天氣預報、不做防澇準備（車庫入口無防汛物資）、值班人員不到位（倒灌發生之后很久才發現險情），是發生險情的主要原因。基于此，筆者對物業管理方面有如下建議。

2.2.1 完善暴雨應急預案

暴雨應急預案應完善，并建議包括以下內容：①防汛小組管理責任構架，責任到人；②根據暴雨等級確定相應的汛時應對方案；③對于防汛物資配備、儲存、養護的方案；④雨水系統的日常運行維護方案；⑤責任人員獎懲措施。

2.2.2 注重平時運行維護

汛期前，平時應做好對防汛相關的物資、設備進行維修維護，避免汛期時物資及設備缺失或故障，造成倒灌險情：①對防汛設備或物資，例如擋水板、沙袋進行檢查、維護，發現損壞等問題及時維修或更換；②定期清理排水溝、雨水斗等排水末端，發現堵塞及時清通；③檢修及運行潛水泵，檢查備用電力，發現故障及時修復。

2.2.3 汛期關注天氣預報

隨著越來越先進的氣象衛星及設備投入使用，天氣預報越來越準確。因此，進入汛期后，建議密切關注天氣預報，根據暴雨預警等級，采用相應的應急方案。其中包括及時引導客人將車移出車庫底層，并將車庫底層及時清空，用來容納“引”來雨水的工作。

總結及建議

建筑防澇的“本”在于總圖豎向設計以及建筑設計。首先，項目場地豎向設計時，場地豎向與城市豎向應銜接合理，場地標高盡可能高于場地周圍標高，使市政道路的積水無法流入項目場地；其次，建筑設計時，應盡量避免敞口設計。如無法避免，則可能產生倒灌的部位應采取如本文建議的設計措施，防止客水不進入建筑地下室內部。

基于現有建筑所出現的地下室倒灌問題，在項目設計實踐過程中，本文提出并推薦“防、引、排”的設計理念，通過相應措施使建筑更加適應氣候變化，以避免財產甚至生命的損失。不論是新建項目，還是出現過地下室倒灌問題的項目改造，建議可根據其項目特點，適當考慮“防、引、排”的設計方法。

建筑地下室的防汛工作不僅僅與設計有關，也與物業管理團隊的管理方法及能力密不可分。本文對物業管理方面給出了3點建議：①完善暴雨應急預案；②注重平時防汛設施及設備的運行維護；③汛期關注天氣預報，采用相應的應急預案。