地基处理-排水固结法剖析

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排水固结法的原理

排水固结法的原理

排水固结法的原理排水固结法是一种通过排水来加速土壤固结并降低地基沉降的工程处理方法。

它的原理是通过有效排水将地下水位降低,使土壤颗粒间的水分压力减小,从而引起土壤的固结。

在土壤中存在两种主要的水分:排水介质和吸力水。

排水介质是土壤中间隙的水分,它能够排除土壤中的多余水分,并通过排水系统排出。

吸力水则是被土壤颗粒固定的水分,它对土壤的稳定性和固结性质有重要影响。

排水固结法的原理可以分为排水阶段和固结阶段。

在排水阶段,采用合理的排水系统将排水介质从土壤中排出,降低土壤中的含水率和地下水位。

此时,土壤颗粒间的吸力水通过毛细作用逐渐被抽离,土壤颗粒之间的接触力得到增加,土壤团粒变得更加紧密。

排水过程中也会带走一部分颗粒与水经过筛网,这种淘洗作用将土壤中的粉状颗粒带走,使土壤结构的稳定度增加。

随着排水的进行,土壤中吸力水的减少使得土壤的孔隙压缩,颗粒之间的接触力增大,土壤的固结效应逐渐显现。

在水分排出后,土壤中存在若干气体和颗粒间的有机物、胶体物等杂质。

这些物质在排水后容易与土壤颗粒结合并沉积,从而进一步增加土壤的密实度。

在固结阶段,土壤的有效应力逐渐增加,土壤的压实程度也逐渐增大。

土壤的孔隙随着颗粒之间的接触而消失,土壤的导水能力进一步减小,使地下水位进一步下降。

同时,土壤的体积也逐渐减小,从而引起地基的沉降。

排水固结法的原理是基于排水和土壤固结之间的紧密联系。

通过排水可以有效地减小土壤中的水分压力,改变土壤的物理性质,使土壤颗粒间的接触力增大,从而加快土壤的固结过程。

通过控制排水的速度和水位的降低,可以实现对土壤的有效固结和地基沉降的控制。

需要注意的是,排水固结法的应用需要充分考虑地下水对地基的保护作用。

如果地下水起到承压支撑地基的作用,过快地排水可能会导致地基下沉和破坏。

因此,在进行排水固结处理时,需进行合理的排水方案设计和施工监控,以确保地基的安全稳定。

地基处理工程施工—排水固结法(地基与基础工程施工)

地基处理工程施工—排水固结法(地基与基础工程施工)

知识点4.3.2排水固结法分类一、按照荷载施加方法的不同,可分为一、按照荷载施加方法的不同,可分为::堆载预压、真空预压排水固结法分类堆载预压真空预压在饱和软土地基上施加荷载后,孔隙水被缓慢排出,孔隙体积随之减少,地基发生固结变形,土体的密实度和强度提高。

加载预压加水预压是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井,再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝,薄膜四周埋入土中,通过埋设的排水竖井,用真空装置进行抽气。

真空--堆载联合预压法真空加压系统砂垫层塑料排水带袋装砂井普通砂井水平排水体竖向排水体降低地下水法真空法堆载法电渗法排水固结法排水系统在堆载预压法和真空预压法,都需要设置竖向排水体。

普通砂井普袋装砂井大样塑料排水板4.3.3施工工艺流程知识点4.3.3知识点1铺设水平排水砂垫层3施加固结压力目录2竖向排水体施工施工工艺流程要保证排水固结法的加固效果,从施工角度考虑,主要应重视以下三个环节虑,主要应重视以下三个环节:: Array➢铺设水平垫层➢设置竖向排水体➢施加固结压力01铺设水平排水砂垫层输入文本一、铺设水平排水砂垫层(一)材料:渗水好的砂料、常用级配良好的中粗砂厚度。

30~50cm厚度。

(二)厚度:一般应选用30~50cm(二)厚度:一般应选用:机械分堆摊铺、堆成若干砂堆然后用推土(三)垫层施工(三)垫层施工:机或人工摊平02竖向排水体施工输入文本二、竖向排水体施工03施加固结压力输入文本三、施加固结压力(一)堆载加压注意事项:1.堆载预压的材料2.堆载面积3.超软地基的堆载预压4.加荷速率4.3.1排水固结法的概念和知识点4.3.1知识点适用范围1排水固结法概念3应用目录2适用范围排水固结法的概念和适用范围依据土的固结理论,黏性士固结所需时间与排水距离的平方成正比。

01排水固结法概念输入文本一、排水固结法概念排水固结法亦称预压法,是利用地基土排水固结的特性,通过增设各种排水体(排水垫层、砂井、塑料排水带等),并施加预压荷载,以加速饱和软黏土固结过程的一种软土地基处理方法。

[建筑]特殊地基处理_排水固结法

[建筑]特殊地基处理_排水固结法

排水固结法的应用实例摘要:文章通过对某工程区基础地质分析,结合浅滩试验堤实例,介绍了基础处理设计方案,塑料排水板间距、布置和材料选取,提出了排水板插打工艺施工的注意事项。

根据原位沉降变形观测成果,初步评价了排水固结法处理地基方法实践应用效果。

关键词:排水结固法;塑料排水板;地基处理设计;软土地基软土地基处理一直是广大科研、建设者关心研究的课题,地基问题的处理恰当与否,关系到整个工程质量、投资和进度。

本文旨在结合工程实践,共同探讨分析排水固结法在工程中应用效果。

一、工程概况温州半岛工程浅滩试验堤位于温州瓯江口外霓屿岛侧滩涂上,堤坝总长度2000m,建设工期四年。

堤坝上部结构为斜坡式抛石堤,堤顶路面标高6m(吴淞高程),堤顶宽度9.2m (原设计8.5m),护坡两侧为混凝土灌砌块石,坡比1∶2;下部结构为抛石镇压层,宽度为15m,表面埋砌,抛石护底。

设计典型断面如图1所示:二、工程地质根据地质勘察报告中土层分析和各土层物理力学性质按成因时代,岩性特征、埋藏条件、分布规律及物理力学性质,地层划分,见表1:第1淤泥:出露涂面,青灰色,厚2~5m,土质差,呈饱和、流塑状态;第2层淤泥粉砂互层:冲—海积土层,青灰~灰黄色,顶板高程-5.0m~-2.1m,局部出露涂面,近霓屿岛1km左右(即试验堤)地段缺失,厚0~6.1m,一般厚2.5~5m,土质不均匀,呈饱和、松软状态,固结排水条件较好;第3层淤泥:海相淤泥土层,青灰色,顶板高度-15.1m~-3m,厚2~9m,近霓屿岛2km 范围厚度增大,为6.5m~9.0m,土质差,呈饱和、软塑状态;第4层淤泥:海相淤泥土层,青灰色,土质与第2层基本相似,仅粘性变好,顶板高度-15.1m~-6.4m,厚度大,一般大于14m,土质均匀,呈饱和、软塑状态;第5层淤泥质粘土:冲-海积土层,青灰色,顶板高度-27.6~-25.8m,揭露最大厚度29.3m,土质较上覆土层变好,呈饱和、软塑状态,局部夹薄砂层或砂团。

地基处理讲义——排水固结

地基处理讲义——排水固结

4.2.2 排水固结1、概述排水固结法是对天然地基,或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体,然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载;或在建筑物建造前在场地先行加载预压,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。

该法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题,可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成,使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。

同时,可增加地基土的抗剪强度,从而提高地基的承载力和稳定性。

实际上,排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。

排水系统是一种手段,如没有加压系统,孔隙中的水没有压力差就不会自然排出,地基也就得不到加固。

如果只增加固结压力,不缩短土层的排水距离,则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量,强度不能及时提高,加载也不能顺利进行。

所以上述两个系统,在设计时总是联系起来考虑的。

排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。

砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。

但砂井只能加速主固结而不能减少次固结,对有机质土和泥炭等次固结土,不宜只采用砂井法。

克服次固结可利用超载的方法。

真空预压法适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。

降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力,地基不会产生剪切破坏,所以它适用于很软弱的粘土地基。

2、加固机理(1)堆载预压加固机理预压法是在建筑物建造以前,在建筑场地进行加载预压,使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。

在饱和软土地基上施加荷载后,孔隙水被缓慢排出,孔隙体积随之逐渐减少,地基发生固结变形。

同时随着超静水压力逐渐消散,有效应力逐渐提高,地基土强度就逐渐增长。

在荷载作用下,土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。

如地基内某点的总应力增量为∆σ,有效应力增量为∆'σ,孔隙水压力增量为∆u,则三者满足以下关系:σσu∆∆∆'=-用填土等外加荷载对地基进行预压,是通过增加总应力∆σ并使孔隙水压力∆u消散而增加有效应力∆'σ的方法。

地基处理方法之排水固结法

地基处理方法之排水固结法
饱和软黏土地基在荷载作 用下,孔隙中的水被慢慢排出, 孔隙体积慢慢减小,地基发生 固结变形,同时,随着超静水 卸荷膨胀曲线 压力逐渐消散,有效应力逐渐 提高,地基土的强度逐渐增长。
孔隙比 e
孔隙体 积 颗粒体积
n re de rw dw —井径比
查表5-7
24
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法-竖井地基固结度的计算
25
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法-竖井地基固结度的计算
固结度计算(砂井)
排水板
dw
2(b
)
dw
dw
de
26
27
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法-竖井地基固结度的计算
土层越厚,固结时间越长
10
二 排水固结法的原理
11
二 排水固结法的原理
堆载预压
真空预压
12
降水预压
12
地基处理方法-排水固结法
内容提要
一、概述 二、排水固结法的原理 三、排水固结法的设计与计算 四、施工工艺 五、效果检验及加荷速率的控制 六、工程实例
13
三 排水固结法的设计与计算
设计目的: 设计前的准备:
荷载下不同时间的固结度,就可推算地基土强度的增长,从而 可进行各级荷载下地基的稳定性分析,并确定相应的加载计划。 ➢ 由固结度可推算加荷预压期间地基的沉降量,确定预压的期限 ➢ 竖井地基的固结理论假设荷载是瞬时施加的
1、竖井排水法-竖井地基固结度的计算
三维渗流固结问题
cvz
kz (1 e0 )
wa
孔隙比 e
孔隙体 积 颗粒体积
加载 卸载 再加载,e比e小得多
abc

浅谈地基处理中的排水固结法

浅谈地基处理中的排水固结法

摘 要: 本文介 培 了排水 固蛄法在地 处理 中的作 用机理 , 用及设 计。 应 关键 词 : 地基 处理 拂水 固蛄 砂井直径 中图分类号 : U 2 T 9 2 文献标 识 码 : A 文章编 号 : 6 4 0 8 ( 0 0 O () 0 9 1 1 7 — 9 X 2 1 ) 7b一0 8 —0 基土 的 强 度 因 固结 而 提 高 另 一 方面 应 力也 近 实 际 的 结 果 : 在增 大。 = + f : g () 2 因 其 强 度 和 变 形 不 能 满 足 建 筑 物 对 其 地 和 1 1 基 的 要 求 时 , 要 对 天 然 地 基 进 行 加 固 需 处 理 以 满 足 建 筑 物 对 地 基 的 要 求 , 种 2排水 固结法的应用和设计 这 1 摩擦角 地 基加 固 称 之 为 地 基 处 理 。 路 基 施 工 当 2. 排水 固结 法在 工 程上 的应 用 在 土 木工 程建 设 中 , 天然 地 基很 软 , 当 中 , 常见的是 软土 路基处 理的 问题 , 最 软 对 于 以 变 形 控 制 设计 的建 筑 物 , 如 : 例 土 路 基 的 处 理 是 道 路 整 体 施 工 的 基 础 , 房 屋 建 筑 , 场 跑 道 和 高速 公路 , 用 排 水 3工程案例 机 利 昆明地 区东南片某 地拟建 中学 , 占地 处 理 的 是 否 得 当会 关 系 到 道 路 整 体 的 质 固结 法 达 到 减 少 地 基 工后 沉 降和 不 均 匀 沉
Sce c n i n e a d Te h oo y fn v t n H r l c n lg n o a i e ad o

Q :
工 程 技 术
浅 谈 地 基处 理 中 的排 水 固结 法

工程地质知识:淤泥软土地基处理方法之排水固结法.doc

工程地质知识:淤泥软土地基处理方法之排水固结法.doc

工程地质知识:淤泥软土地基处理方法之排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,由排水系统和加压系统两部分组合而成。

排水系统是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系,根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。

福建省福清过桥山围垦海堤淤泥软层最深达十余米,采用塑料排水带排水固结处理取得成功。

福建省连江县大官坂海堤则采用砂井排水固结法进行地基加固处理。

下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法,插入软基排水板,当填筑基础及上部建筑物时,荷载作用软基,地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内,由砂层向两侧排出,从而提高基底承载力,塑料排水板要在砂垫层完成后施工,由测量人员测量出需处理范围,标出每根排水板具体位置,插板机对中调平,把排水板在钻头安放好,开动打桩机锤打钻杆,将地面上塑料排水板截断,并留有一定富余长度,在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。

试述排水固结法的原理

试述排水固结法的原理

试述排水固结法的原理
排水固结法是一种通过排水来改善土壤力学性质的地基处理方法。

其原理基于以下两个主要方面:
1. 排水原理:当土壤中存在过多的水分时,土壤颗粒之间会浸润大量的水分,导致土壤颗粒间隔过近,土壤中的毛细管力和吸力增大,从而引起土壤的吸水能力提高,土壤变得饱和、坚稳度下降。

进一步,饱和土壤中排水困难,水分引起地基下沉,增大了地基沉降的风险。

通过排水,可以将土壤中的过剩水分排除,降低土壤饱和度,减小土壤颗粒间的毛细管力和吸力,进而恢复土壤的坚稳度。

2. 固结原理:当排水降低土壤饱和度时,土壤内部的水分压力会减小,土壤颗粒之间的接触面增大。

此时,排水孔洞的形成使得土壤颗粒能够更好地贴紧在一起,含水量减少,遇到外力时,土壤颗粒直接之间的摩擦力和抗剪强度增大,地基的承载能力提高。

另外,排水也能够减少土壤的压缩性和蠕变性,使土壤变得更加稳定。

通过以上的排水和固结原理,排水固结法能够通过控制土壤中的水分,提高土壤的坚稳度,增加地基的承载能力,以及减少地基的沉降和变形。

在实际工程中,排水固结法常被用于解决土壤条件较差或需要增加承载力的地基处理。

地基处理:排水固结法

地基处理:排水固结法
匀分布的单面 排水条件下,土层竖向平均固结度( U z )可按 下式计算:
Uz 1

8

2
exp(
2Cvt
4H
2
)
如果考虑逐级加荷,则时间t 从加荷历时的 一半起算;如为双面排水,H 取土层厚度 的一半。
二、袋装砂井和塑料排水板预压法 用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或 施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断,不能保 持砂井在软土中排水通道的畅通,影响加固效果。 近年来普通在砂井的基础上,出现了以袋装砂井 和塑料排水板代替普通砂井的方法,避免了砂井 不连续缺点,而且施工简便、加快了地基的固结, 节约用砂,在工程中得到日益广泛的应用。
(一)袋装砂井预压法 目前国内应用的袋装砂井直径一般为70-120mm, 间距为1.0m-2.0m(井径比n约取15-20)。砂袋可采用 聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织制成,应具有足够 的抗拉强度、耐腐蚀、对人体无害等特点。装砂后砂 袋的渗透系数不应小于砂的渗透系数。灌入砂袋的砂 应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证 伸入砂垫层至少300mm,并不得卧倒。
3)砂井排列: 砂井的平面布置可采取正方形或梅花形,在大面 积荷载作用下,认为每个砂井均起独立排水作用。为 了简化计算,将每个砂井平面上的排水影响面积以等 面积的圆来代替,可得一根砂井的有效排水圆柱体的 直径de和砂井间距l的关系按下式考虑:
梅花形布置 正方形布置
de 2 3 l 1.05l
一、砂井堆载预压法 二、袋装砂井和塑料排水板预压法 三、天然地基堆载预压法 四、真空预压法和降水位预压法
一、砂井堆载预压法
软粘土渗透系数很低,为了缩短加载预压后排水固结的 历时,对较厚的软土层,常在地基中设置排水通道,使土中 孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道 (砂井、袋装砂井或塑料排水板),在软土顶层设置横向排水 砂垫层如下图所示,借此缩短排水途程,增加排水通道,改 善地基渗透性能。

地基处理之排水固结技术详解(112页,附图丰富)

地基处理之排水固结技术详解(112页,附图丰富)

水平排水体
Horizontal Drains
水平排水体
Horizontal Drains
系统组成——加压系统
堆载
桥头高填土堆载预压
场地高填土堆载预压加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
FLASH
(二)、排水固结法的设计与计算
在设计以前,应该进行详细的岩土工程勘察和土工试 验,以取得必要的设计资料。对以下各项资料应特别 加以重视:
堆载预压与真空预压法加固原理对比
编号 1 2 3 4 5 6
对比方面 加载方式 地基中的总应力 排水系统中的水压力 地基中的水压力 地基土水流特性 加载速率
堆载预压法 堆重 增加,正压固结 近似静水压力 由超孔压至静水压力 向四周流动-挤水 严加控制
真空预压法 抽真空 不变,负压固结 小于静水压力 由静水压消散至负压 由四周流来-吸水 不需控制
实际工程中还往往采用超载预压方法来消除主固结沉降,以缩短预压 时间。预压期间任一时刻地基沉降量可表示为:
st sd Ut sc ss
上式可用于:(1)确定所需的超载压力值ps以保证在使用荷载pf作用下 预期的总沉降量在给定的时间内完成; (2)确定在给定超载下达到预 定沉降量所需要的时间。
稳定问题 (stabilization problems)
地基间歇式加荷的应力路径
竖向排水提高边坡稳定性
系统组成——排水系统
系统组成——排水系统
材料
Wick Drains sand
gravel
系统组成——排水系统 Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
对饱和的软黏土,可按下式估算,即:

软土地基处理方法

软土地基处理方法

软土地基处理方法一、排水固结法排水固结法称为预压法,主要应用于淤泥性质的黏性土壤,黏性土壤的触变性、压缩性较强,含水量较大,在受外在压力的同时,土壤中的空隙会被挤压,排出其中的水分,增大土壤压力,使土质条件更稳定。

排水固结法的真实效果并未得到建筑学界的认可,针对不同的土壤条件,其预压的深度是否有效,应进行进一步证实。

随着科学技术的不断发展,建筑技术不断成熟,相关人员应不断完善预压法的理论研究,并在软土地基中广泛应用。

二、深层搅拌法该方法主要借助水泥、石灰等工地材料进行深层搅拌,可加强软土地基的稳固强化效果,以形成一种新型的复合地基,使其性质更稳定、可靠。

深层搅拌法主要作用于砂土、粉土,砂土在外力冲击下,会降低土壤强度,与外在材料充分融合。

这种方法对施工的周边环境影响较小,适合应用于地形复杂的软土地基施工中。

进行深层搅拌前,需要一个完整平实的场地,避免杂质影响固化剂的使用效果,后续的搅拌过程需要按照要求进行规范化的处理,保证施工进程满足相关质量要求。

三、粉喷桩复合地基处理法其主要作用于地势结构较低的情况,选择专业的建筑机械进行地基打孔,将按照比例配的固化剂添加到机械的钻孔中,通过钻孔使固化剂到达软土地基的底层,并发生相关化学反应,蒸发固化剂中水分,缩小软土地基的空隙,以加强软土地基的稳定性。

常见固化剂的材料主要为石灰、水泥,其成本较低,施工效果较好。

在施工过程中,为了保证固化剂具有较好的流动性,不发生结块,需要添加适量的外在液体。

在进行施工前,需要对地形、地基进行勘探,收集相关数据、信息,结合当前施工位置的实际情况,确定粉喷桩的具体位置,且应严格控制粉喷桩钻孔的范围。

在施工过程中,应配备专门的技术人员定期对机械设备进行检修维护,同时工作人员应明确工程进度,以便后期可根据实际情况及时调整施工方案,确保工程施工的质量、效率。

四、静动力排水固结法工作人员对排水固结法进行了改进,保留排水固结法压实的效果,增加了夯击工具,可有效加固软土地基的加固。

地基处理之排水固结法

地基处理之排水固结法
25
• 设计要点: • (1)排水竖井得间距可按堆载法选用。(2)
砂井得砂料应选用中粗砂,其渗透系数应 大于 1×10-2cm/s。 • (3)真空预压区边缘应大于建筑物基础轮 廓线,每边增加量不得小于 3 0m。每块预 压面积宜尽可能大且呈方形。 • (4)真空预压得膜下真空度应稳定地保持 在650mmHg以上,且应均匀分布,竖井深 度范围内土层得平均固结度应大于 90%。
继续保持安静
• (一)选择塑料排水带或砂井,确定其断面尺寸、间 距、排列方式和深度;
• (1)排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水 带。普通砂井直径可取 300~ 500mm,袋装砂井直 径可取 70~120mm。塑料排水带得当量换算直径 可按下式计算:
dp
2(b )
• 式中 dp———塑料排水带当量换算直径 (mm);b———塑料排水带宽度 (mm);δ———塑 料排水带厚度 (mm)。
30
• 式中:τf1——p1作用下,经过一段时间,地基 中某点得抗剪强度;τf0——地基土得天然 抗剪强度,由十字板剪切试验测定;∆τfc— —该点由于固结而增长得强度,通常取固 结度为70%;η——土体由于剪切蠕动而 引起强度衰减得折减系数,可取0、75~0、 9 ,剪切力大取低值,反之取高值。
3
• 加压系统就是指对地基施加得荷载。 • 排水系统与加压系统总就是联合使用得。 • 目前,实际工程中应用较多得排水固结
法有砂井(塑料排水板)加载预压和砂井(塑 料排水板)真空预压。 • 排水固结一般适用于饱和软粘土、吹 填土、松散粉土、新近沉积土、有机质土 及泥炭土地基。应用范围包括路堤、仓库、 罐体、飞机跑道及轻型建筑物等。
12
• (2) 排水竖井得平面布置可采用等边三角形或

地基处理及加固 排水固结法

地基处理及加固 排水固结法
排水固结法依据排水体系的构造及堆载方法的不同,一般可分为砂 井堆载预压、天然地基堆载预压、真空预压及降水预压等方法。
一、砂井堆载预压法
砂井堆载预压法是在软弱地基中设置砂 井作为竖向排水通道,并在砂井顶部设置砂 垫层作为水平排水通道,形成排水系统,借 此增加排水通道,缩短排水距离,以改善地 基土的渗透性能,然后在砂垫层上部堆载, 以增加地基土中附加应力,使土体中孔隙水 较快地通过竖向砂井和水平砂垫层排出,达 到加速土体排水固结、提高软弱地基承载力 之目的。
一、砂井堆载预压法
砂井堆载预压法适用于厚度较大和渗透系数很低的饱和软黏土,但 对于泥炭土、有机质黏土和高塑性土等土层,采用该方法效果不明显。
砂井形式分为普通砂井、袋装砂井和塑料排水板。
一、砂井堆载预压法
1.普通砂井 1)砂井的布置范围 砂井的布置范围应比基础底面面积大,一般由基础的轮廓线向外增 加2~4m。 2)砂井的平面布置、直径及间距 砂井的平面布置可采用正方形或等边三角形,后者排列较紧凑,应 用较多。
二、天然地基堆载预压法
天然地基堆载预压法是在建筑物施工前,用与设计荷载相等(或 略大)的预压荷载(如砂、土、石等重物)堆压在天然地基上,也可以 利用施工过程中建筑物本身的重量缓慢预压,使地基软土得到压缩 固结,以提高其强度和减少工后沉降量,待地基承载力、变形达到 设计预期要求后,将预压荷载撤除,在经预压的地基上修建结构物 的方法。
留段应及时弯折埋设于砂垫层中,与砂垫层贯通,并采取保护措施。 3)塑料排水板不得搭接。 4)施工中防止泥土等杂物进入套管内,一旦发现应及时清除。 5)打设形成的孔洞应用砂回填,不得用土块堵塞。
一、砂井堆载预压法
4.预压荷载的大小及堆载方案 为了加快地基土的压缩过程,可采用比建筑物设计荷载稍大的荷载 进行预压,即超载预压。预压荷载一般为设计荷载的1.1~1.2倍。预压 荷载的分布应与建筑物设计荷载的分布大致相同。 在施加预压荷载的过程中,若需施加较大荷载,则必须分级加载, 使其与地基强度的增长速度相适应,待前一级荷载作用下的地基强度增 加到一定程度后,才可施加下一级荷载。

排水固结法地基处理技术分析

排水固结法地基处理技术分析

排水固结法地基处理技术分析发布时间:2021-07-05T11:35:30.297Z 来源:《基层建设》2021年第10期作者:马晓松[导读] 摘要:随着现代化建设进程的加快,中国工程建设规模日益扩大、难度不断提高,对地基提出更高的要求。

上海隧道工程有限公司福州分公司福建福州 35000摘要:随着现代化建设进程的加快,中国工程建设规模日益扩大、难度不断提高,对地基提出更高的要求。

人们常将不满足建筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基或不良地,软弱地基通常要经过人工处理后再建造基础,这种地基加固称为地基处理。

为解决软弱土层承载力不够、稳定性不足、沉降不均匀等问题,以温州市域铁路S1线一期工程机场站工程为例,针对温州特殊软弱土层,文章阐述了几种不同的排水固结法地基处理方案的优缺点,并期望对后续类似地质情况的地基处理提供参考。

关键词:地基处理软弱土层真空预压排水固结法1工程概况温州市域铁路S1线一期工程机场站及部分区间隧道(S1、S2并线):机场站为地下双层侧式和岛式结合车站,深基坑尺寸为:基坑面积为19185.6 m2,坑底标高分别为-12.67m、-16.074m、-13.75m,车站两端接已建区间隧道,采用明挖顺筑法施工。

深基坑工程安全等级为一级,附属基坑安全等级为二级。

2 水文地质情况根据勘察报告,拟建场地在钻探深度 (86.0 m) 内土层自上而下主要为人工填土、硬壳层黏土、淤积软土、冲淤积砂土混合层、湖沼相及海相交互粘性土、河流冲积的碎石类土层等[2]。

根据地下水的赋存形式、埋藏条件和分布情况,场地在勘探深度内有地下水,主要有第四系孔隙潜水及承压水。

场区在勘探深度范围内,上部有巨厚层滨海相淤积软土,为典型的不良地基土,具含水量高、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度低等特点。

场区在勘察深度范围内未发现地质构造通过,场区内未发现滑坡、崩塌、土洞、采空区等其它不良地质作用。

3 场地特点综述基于勘查情况,目前场地特点具体如下所示:1)淤泥层深厚。

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14:55
7、地基土的沉降计算 39
s sd sc ss
14:55
A、瞬时沉降计算
40
Skempton(1955)弹性理论公式
Sd
p0 B E
1-
2
沉降系数ω值
受荷面形状 圆 矩 形 形 L/B —— 1.00 1.5 3.0 6.0 10.0 30.0 100.0 中 点 1.00 1.12 1.36 1.78 2.23 2.53 3.23 4.00 矩形角点, 圆形周边 0.64 0.56 0.68 0.89 1.12 1.27 1.62 2.00
9
加压系统
降水预压 真空预压
联合预压
14:55
z 预加压力 t=(1.2~1.5) z (超载预压法)
e e1
e2
s
z t p
14:55
11
普通砂井 排水 袋装砂井 塑料排水板
UZ 1
Tv
8

2
exp( 2Tv / 4)
14:55
3、塑料排水板
•矩形导管式振动打设机械
45
施工顺序P87 二、横向排水体施工
考虑地基土条件采用不同施工方法,P88。 三、加压系统施工
通过排水固结,加速地基土抗剪强度的增长,提高地基强度及稳定性;
消除欠固结软土地基中桩的负摩阻力,并可消除竣工后地基的不均匀沉降等。
14:55
8
土的固结就是孔隙水压消散和有效应力不断增加的过程, 这一过程遵循有效应力原理:
u
14:55
堆载预压
u
st u u U 1 s
2
8Cn F(n) d2 e
8Ch π Cv + 2 F(n) de 4H 2
2
Cv —土向固结系数,cm2 /s Ch —土径向排水固结系数, cm2 /s H—土层竖向排水距离,cm uz —双面排水土层或固结应 力 均匀 分布的 单面 排水 土层平均固结度
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井阻和涂抹作用
在实际砂井施工中,由于沉管对周围土体 的扰动和重塑作用,在砂井周围形成了一个“涂 抹区”,使该区内土渗透性降低,压缩性增大。 在土中水向砂井渗流过程中,砂料对渗流产 生的阻力也会影响土层的固结速率。 井阻和涂抹作用对固结速率的影响有时十分 显著。比如宁波机场袋装砂井场地,在堆载205天 后,考虑井阻与涂抹作用影响的地基实际平均 固结度仅为按理想砂井地基计算的固结度0.81倍。
14:55
解:
36
14:55
解:
37

8

2
0.81
8Ch 2Cv 2 Fn d e 4H 2 d e 1.05l 1.47m, n d e / d w 1.47 / 0.07 21 n2 3n 2 1 则Fn 2 ln(n) 2.3 2 n 1 4n 8Ch 2Cv 8 1.8 103 2 1.8 103 2 2 2 Fn d e 4H 2.3 147 4 20002
14:55
n
•规范规定预压固结法地基最终沉降采用 43 经验公式:
e0i e1i sf hi 1 e0i
取值为 1.1~ 1.4
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施工工艺
44
一、竖向排水体施工
1、普通砂井
•沉管法:静压法、锤击法、振动法
•水冲法
•钻孔法
2、袋装砂井
•导管式振动打设机械
施工顺序P86
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17
一、选择砂井或塑料排水带,确定其断面尺 寸、间距、排列方式和深度;
二、确定排水砂垫层材料和厚度;
三、确定预压区范围、预压荷载大小、荷载 分级、加载速率和预压时间; 四、计算地基土的固结度、强度增长、抗滑 稳定性和变形
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18 二、确定排水砂垫层材料和厚度;
1、材料:中粗砂,粘粒含量不宜大于3%, 砂料中可混有少量粒径小于50mm的砾石,渗 透系数大于10-2 cm/s。 2、厚度:小于500mm。
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8 2 u 2u U 1 exp( Tv / 4) cvz 2 Z 2 t26 z u 1 2 u u cvr 2 t r r r
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求解,得到 27
Ut 1 (1 U zt )(1 U rt )
38
n
q1 t t1 t 0 (t1 t0 ) e (e e ) p q2 t t3 t 2 (t3 t 2 ) e (e e ) p 6 0.081 0.0251120 0.025110 0 (10 0) e (e e ) 100 0.0251 4 0.081 0.0251120 0.025140 0.025130 (40 30) e (e e ) 100 0.0251 0.93
14:55
19
三、确定预压区范围、预压荷载大小、 荷载分级、加载速率和预压时间;
14:55
堆 20 载 预 压 加 荷 设 计 与 计 算 流 程
14:55
加荷速率和加荷大小:取决于地基土的强度和稳 21 定性 1、利用地基土的天然抗剪强度—第一级容许施 加的荷载P1。 P1=5.52cu/k 2、计算第一级荷载P1下地基强度增长值。
2(b )

14:55
15
2、间距l ——可按井径比n选用。 n=de/dw 塑料排水带或袋装砂井n=15~22; 普通砂井n=6~8
14:55
16 一、选择砂井或塑料排水带,确定其断面尺 寸、间距、排列方式和深度;
3、深度
应根据建筑物对地基的稳定性、变形要 求和工期确定。(反复试算)
至少应超过最危险滑动面2m。
—固结度 增加井径dw 与减小间距 de哪个有效?
re de —井径比 n rw d w
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其中
U zt f (Tv )
cvz t Tv 2 H cvr t Tr 2 de
查表取值
U rt f (Tr , n)
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
28
14:55
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
平均值 0.85 0.95 1.15 1.52 1.96 2.25 2.88 3.70
刚性基础 0.79 0.88 1.08 1.44 — 2.12 — —
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正 方 形
注:平均值指柔性基础面积范围内各点的平均值
B、固结沉降计算
41
Ai Ai 1 p0 si si si1 ( zi i zi 1 i 1 ) Esi Esi
p
p1
Cu1 (Cu C )
' u1
o
t
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3 、计算P1作用下达到固结度70%所需的时间 22 (可由固结度与时间的关系求得) ——确定第二级荷载开始施加的时间。 4、根据Cu1计算第二级所施加的荷载P2。 P2=5.52cu1/k 5、计算P2作用下地基固结后强度值Cu2。
p0 s si ( zi i zi 1 i 1 ) i 1 i 1 Esi
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n
n
C、次固结沉降计算
42
次固结段(基本上是一
条直线)的斜率反映土
的次固结变形速率,一 般用Ca表示,称为土的 次固结指数。 次固结沉降量为
t2 ss (hCa lg )i t1 i 1
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排水固结法
3
14:55
真空预压
4
-u
14:55
堆载预压
5
2 1
堆载过快易失稳
分级堆载 竖向排水砂井、塑料排水板

f c tg
水平排水垫层 真空预压不会失稳
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堆载预压的加载速率 6
p
t
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排水固结法的主要目的: 7
减少地基沉降,使地基的沉降在加载预压期间 大部分或基本完成;
31
14:55
3、瞬时加荷条件下砂井地基固结度计算(考虑涂抹和井阻影响)
32
14:55
4、多级逐级加荷条件下砂井地基固结度计算(考虑涂抹和井阻影响)
33
2 dw qw k w 4 qw为砂井竖向通水量,为 每单位水力梯度下单位 时间的排水量;
k w为砂井的渗透系数, 2 10-3 cm / s
1
12.5 排水固结法
12.5.1加固原理与应用条件 12.5.2排水固结法的设计与计算 12.5.3真空预压法及其设计要点
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2
竖向 排水系统
横向
排水加固法
加压系统
堆载预压 降水预压 真空预压 联合预压
适用于饱和软粘土:淤泥及淤泥质土、冲填土、 填海(湖)造田。--含水量、压缩性 高,强度、渗透性低。
可以分解成两个方向的固结问题叠加( Carrillo )
u u k z (1 e0 ) cvz 2 cvz t z wa 2 u u 1 u 其中 kr (1 e0 ) cvr 2 cvr wa t r r r
2
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1 、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算
24
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
3、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算(考虑涂抹和井阻影响)
4、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算(考虑涂抹和井阻影响)
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1、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算 25 三维渗流固结问题
u 1 2u 2u u c 2 2 v t r r r z
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