[发明专利]基坑深层水平封底止水帷幕设计参数的确定方法

说明书

本发明公开了一种基坑深层水平封底止水帷幕设计参数的确定方法，建立考虑帷幕渗透作用的基坑深层水平封底止水帷幕力学分析模型；建立单位面积基坑最大允许渗水量[q]和安全系数Fs双重指标控制的基坑深层水平封底止水帷幕的深度与厚度数学关系方程表达式；选定水平封底止水帷幕安全系数F_s以及最大允许的渗水量[q]，绘制特定的安全系数以及最大允许的渗水量指标下基坑深层水平封底止水帷幕深度与厚度的关系曲线Γ₁，结合基坑深层水平封底止水帷幕深度与厚度总和为定值的关系曲线Γ₂，利用绘制的两条关系曲线(Γ₁、Γ₂)交点，确定最佳的基坑深层水平封底止水帷幕设计参数。本发明实现了强透水地层基坑深层水平封底止水帷幕参数的定量化设计。

技术领域

本发明涉及地下工程领域，特别是一种基坑深层水平封底止水帷幕设计参数的确定方法。

背景技术

随着我国城市地下空间开发利用越来越重视，深基坑开挖越来越频繁，由于我国沿海(江)城市水位埋深浅，为了让施工区域保持一个干燥的环境、防止基坑开挖过程中出现的流沙、管涌以及基坑突涌等现象，保证基坑开挖过程中地下结构施工安全性，基坑开挖前有必要进行预降水，可是沿海软土地区，地下水丰富、地层透水性强，地下水往往是是导致深基坑工程事故发生的最直接的影响因素之一。

目前，基坑开挖中地下水控制的方式主要为“排、降、隔、堵”。对于深厚承压含水层的深基坑工程，一般需要减压降水以防止基坑发生突涌等灾害。若深基坑降水对周围环境(地下管线、建(构)筑物)可能造成危害时，一般采取采用竖向止水帷幕(悬挂式、落底式)截断地下水，减小基坑降水带来的不利影响。目前深基坑降水设计研究主要集中在竖向止水帷幕下基坑降水方面，然而沿海城市深基坑工程的含水层厚度非常大、相对不透水层埋藏较深，若采用传统的落底式竖向止水帷幕方案进行隔断，工程造价非常高且超深连续墙(止水帷幕)施工技术很难达到，常常会导致渗漏事故频发；若采用悬挂式竖向止水帷幕时，降水效果很难保证，大规模降水会对基坑周边建筑物、管线等造成不利影响。

为解决上述基坑降水的难题，现场工程师提出了基坑深层水平封底止水技术方案，即采用高压旋喷(或深层搅拌)的方式，在基坑开挖坑底以下一定深度位置形成足够强度的水平止水屏障，与基坑四周悬挂式竖向止水帷幕结合，形成周底隔渗封闭帷幕，从而最大限度地保证基坑降水效果，减缓降水对基坑周边环境的影响。然而，基坑深层水平封底止水帷幕设计仍停留在在经验的基础上，主要依靠现场工程师的经验决定相关设计参数，因此，有必要寻求一种能够定量化确定基坑深层水平封底止水帷幕设计参数的方法。

经对现有技术文献检索发现，基坑深层水平封底止水帷幕的合理范围一直未有定论，或者假定基坑水平封底止水帷幕是完全不透水材料，简单采用传统的土压平衡法确定水平封底帷幕的加固深度与厚度。然而，一般来说，在实际工程中，基坑深层水平封底加固体为绝对不透水层的情况比较少见，常常由于地层条件、施工条件、技术设备、操作方式等原因，基坑深层水平封底加固体事实上还是会具有一定的透水性能。当设计基坑深层水平封底止水帷幕时，应考虑水平封底止水帷幕可能渗透的情况，以免设计参数过于保守或者偏不安全。因此，有必要在这方面做进一步研究，研制一种考虑帷幕渗透作用的基坑深层水平封底止水帷幕设计参数的确定方法是当前亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基坑深层水平封底止水帷幕设计参数的确定方法，采用该方法得到的基坑深层水平封底止水帷幕设计参数更合理可靠，满足现场工程施工要求，保证强透水地层深基坑的施工安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基坑深层水平封底止水帷幕设计参数的确定方法，包括以下步骤：

1)根据工程实际的地质、水文条件，建立考虑帷幕渗透作用的基坑深层水平封底止水帷幕力学分析模型；