CN103122635B - 一种基坑抗承压水体系及其突涌稳定性判定方法 - Google Patents

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本发明属于基坑工程技术领域，具体涉及一种基坑抗承压水体系及其突涌稳定性判定方法，该抗承压水体系包括所述基坑的围护体以及设置于所述基坑底部的不透水层，所述不透水层与所述围护体下部接合以构成一体结构，其中所述的不透水层具体由一定厚度的低渗透性水泥土构成；并通过突涌稳定性安全系数的计算公式来判定不透水层厚度是否达到工程要求。本发明的优点是，利用人工不透水层的强度以及围护体与土体之间的接合形成有效的抗承压水体系，并引入简单可靠的公式进行突涌稳定性计算，可以免除或大大减少降水工作，避免对周边环境的不利影响，具备良好的社会效益和经济效益。

Description

一种基坑抗承压水体系及其突涌稳定性判定方法
技术领域
本发明属于基坑工程技术领域，具体涉及一种基坑抗承压水体系及其突涌稳定性判定方法。
背景技术
近年来，随着我国城市地下隧道、高层建筑、人防工程等基础设施的迅速发展，深基坑工程日益增多，深基坑工程开挖施工的地质条件和环境日益复杂，其工程事故率和损失也越来越大。在深基坑工程中，一项事关全局的工作就是地下水防治，特别是沿海软土地区，地下水是深基坑工程的天敌，是导致基坑工程事故最直接的原因之一。因此抗承压水头计算在基坑工程中属于一项重要的基坑稳定计算内容，如果不能妥善的解决承压水问题，将引发基坑工程的失稳，造成严重的后果。
如图1所示，目前基坑工程中，遵照建筑基坑支护技术规程《JGJ120-2012》中附录C来解决承压水的问题：
坑底以下有水头高于坑底的承压含水层，且未用截水帷幕隔断其基坑内外的水力联系时，承压水作用下的坑底突涌稳定性应符合下式规定：
式中：Kty为突涌稳定性安全系数，Kty不应小于1.1；D为承压含水层顶面至坑底的土层厚度（m）；γ为承压含水层顶面至坑底土层的天然重度(KN/m3)，对成层土，取按土层厚度加权的平均天然重度；△h为基坑内外的水头差（m）；γw为水的重度(KN/m3)。
该抗承压水体系虽能够解决承压水的问题，但是存在以下不足：
①需要一定厚度的隔水层来抵抗承压水头，当隔水层的厚度不足时，必须采取降水措施，工程造价高；
②承压水降水深度大，会引起明显的地面沉降、对基坑周边环境的影响大，在环境保护等级比较高的区域难以施工；
③降水系统的稳定性直接影响基坑工程安全性。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基坑抗承压水体系及其突涌稳定性判定方法，该抗承压水体系通过在基坑底部设置一定厚度的不透水层水泥土，将其同基坑围护体接合为一体结构，以形成有效的抗承压水体系，取消或减少降水工作，并引入简单可靠的公式进行计算，具备良好的工程可行性。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种基坑抗承压水体系及其突涌稳定性判定方法，其特征在于所述抗承压水体系包括所述基坑的围护体以及设置于所述基坑底部的不透水层，所述不透水层与所述围护体下部接合以构成一体结构；所述抗承压水体系的突涌稳定性安全系数的判定准则为：
其中Kty为突涌稳定性安全系数；
D为承压含水层顶面至坑底的土层厚度，单位m；
γ为承压含水层顶面至坑底土层的天然重度，单位KN/m3；     c为土体黏聚力，单位KN；     γ±为基坑外侧土体重度，单位KN/m3；     H1为不透水层顶面至围护体顶面的距离，单位m；     H2为不透水层厚度，单位m；
φ1为不透水层厚度H2范围内土体内摩擦角加权平均值；     φ为不透水层内摩擦角；
b为单位宽度，单位1m；     η为施工质量系数；
hw为承压水含水层顶面的压力水头高度，单位m； γw为水的重度，单位为KN/m3。
所述不透水层由一定厚度的水泥土构成。
若所述突涌稳定性安全系数Kty大于1.1时，则表明所述不透水层厚度H2已达到最小厚度要求，所述抗承压水体系的突涌稳定性满足工程要求；     若所述突涌稳定性安全系数Kty小于或等于1.1时，则表明所述不透水层厚度H2未达到最小厚度要求，所述抗承压水体系的突涌稳定性没有达到工程要求。
本发明的优点是，利用人工不透水层的强度以及围护体与土体之间的接合形成有效的抗承压水体系，并引入简单可靠的公式进行突涌稳定性判定，可以免除或大大减少降水工作，避免对周边环境的不利影响，具备良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为现有建筑基坑支护技术规程《JGJ120-2012》中坑底土体的突涌稳定性验算示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2，图中标记1-8分别为：截水帷幕1、基底2、承压水测管水位3、承压水含水层4、隔水层5、围护体6、支撑体系7、人工不透水层8。
实施例：如图2所示，本实施例具体涉及一种基坑抗承压水体系及其突涌稳定性判定方法,该基坑的抗承压水体系主要包括基坑的围护体6、支撑体系7以及不透水层8，其中围护体6设置于基坑的四周并插入基坑的坑底土体内部，支撑体系7的两端固定于围护体6上，用于对围护体6提供侧向支挡力，不透水层8设置于基坑的坑底，不透水层8与围护体6的下部接合为一体，围护体6含有截水帷幕。
人工不透水层8具体为由水泥搅拌桩、高压旋喷桩或注浆法等工法所形成的具有一定厚度的低渗透性水泥土；人工不透水层8与围护体6之间的连接接合通过水泥土与围护体6之间的摩阻力实现，以达到紧密贴合的目的。
通过科学的计算，充分利用人工不透水层8自身的结构强度以及与围护体6之间的接合，可有效抵抗承压水头，取消或减少降水工作。
在基坑的坑底内设置不透水层8之后，需要对其突涌稳定性进行判定，以确定不透水层8的厚度是否达到要求，判定准则如下：
其中Kty为突涌稳定性安全系数；
D为承压含水层顶面至坑底的土层厚度，单位m；
γ为承压含水层顶面至坑底土层的天然重度，单位KN/m3；     c为土体黏聚力，单位KN；     γ±为基坑外侧土体重度，单位KN/m3；     H1为不透水层顶面至围护体顶面的距离，单位m；     H2为不透水层厚度，单位m；
φ1为不透水层厚度H2范围内土体内摩擦角加权平均值；     φ为不透水层内摩擦角；
b为单位宽度，单位1m；     η为施工质量系数；
hw为承压水含水层顶面的压力水头高度，单位m； γw为水的重度，单位为KN/m3。
当突涌稳定性安全系数Kty大于1.1时，则表明不透水层厚度已达到最小厚度要求，抗承压水体系的突涌稳定性满足工程要求；当突涌稳定性安全系数Kty小于或等于1.1时，则表明不透水层厚度H2还未达到厚度要求，抗承压水体系的突涌稳定性未达到工程要求。
本发明采用与围护体6相结合人工不透水层8形成抗承压水体系，利用不透水层8的强度以及围护体6与土体之间的结合形成有效的抗承压水体系，并引入简单可靠的公式进行计算，可以免除或大大减少降水工作，避免对周边环境的不利影响，具备良好的社会效益和经济效益。

Claims (3)

1.一种基坑抗承压水体系的突涌稳定性判定方法，其特征在于所述抗承压水体系包括所述基坑的围护体以及设置于所述基坑底部的不透水层，所述不透水层与所述围护体下部接合以构成一体结构；所述抗承压水体系的突涌稳定性安全系数的判定准则为：
其中Kty为突涌稳定性安全系数；
D为承压含水层顶面至坑底的土层厚度，单位m；
γ为承压含水层顶面至坑底土层的天然重度，单位KN/m3； c为土体黏聚力，单位KN；γ±为基坑外侧土体重度，单位KN/m3； H1为不透水层顶面至围护体顶面的距离，单位m； H2为不透水层厚度，单位m；
φ1为不透水层厚度H2范围内土体内摩擦角加权平均值；φ为不透水层内摩擦角；
b为单位宽度，单位1m；η为施工质量系数；
hw为承压水含水层顶面的压力水头高度，单位m；γw为水的重度，单位为KN/m3。
2.根据权利要求1所述的一种基坑抗承压水体系的突涌稳定性判定方法，其特征在于所述不透水层由水泥土构成。
3.根据权利要求1所述的一种基坑抗承压水体系的突涌稳定性判定方法，其特征在于若所述突涌稳定性安全系数Kty大于1.1时，则表明所述不透水层厚度H2已达到最小厚度要求，所述抗承压水体系的突涌稳定性满足工程要求；若所述突涌稳定性安全系数Kty小于或等于1.1时，则表明所述不透水层厚度H2未达到最小厚度要求，所述抗承压水体系的突涌稳定性没有达到工程要求。
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