8.排水固结新
《地基处理技术》换填垫层法、排水固结法、强夯法和强夯置换法
（3）压实条件
指压实时被压实土层的特点，所采用压 实机械的功能和性能，压实的方法和方式等。 室内击实试验的结果只能作为工程实践的参 考。
（4）其他因素
土的颗粒粗细、级配、矿物成分和添加 的材料等因素对压实效果是有影响的。颗粒 越粗，就越能在低含水量时获得最大的干密 度；颗粒级配越均匀，压实曲线的峰值范围 就越宽广而平缓；对黏性土，其压实效果与 其中的黏土矿物成分含量有关。
6 计算预压荷载下地基的最终沉降量和 预压期间的沉降量。这一项计算的目的 在于确定预压荷载卸除的时间。
编辑课件
二、超载预压 对沉降有严格限制的建筑，应采用
超载预压法处理地基。经超载预压后， 如受压土层各点的有效竖向应力大于建 筑物荷载引起的相应点的附加总应力时， 则今后在建筑物荷载作用下地基土将不 会再发生主固结变形，而且将减小次固 结变形，并推迟次固结变形的发生。
3.7 质量检验
3.7 Quality Verification Test
1 对粉质黏土、灰土、粉煤灰和砂石垫层 的施工质量检验可用环刀法、贯入仪法、静 力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验； 对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探试验。
2 垫层的施工质量检验必须分层进行。应 在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层 土。
（2）粉质黏土。土料中有机质含量 不得超过5％，当含有碎石时，粒径不宜 大于50mm。
（3）灰土。体积配合比宜为2：8或 3:7。土料宜用粉质黏土，不宜使用块状 黏土和砂质粉土，不得含有松软杂质， 并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰 宜用新鲜得消石灰，其颗粒不得大于 5mm。
（4）粉煤灰。可用于道路、堆场和 小型建筑物、构筑物等的换填垫层。粉 煤灰垫层上宜覆土0.3～0.5m。
排水固结法
2 堆载预压法设计计算
逐级加载条件下固结度计算 改进太沙基法假定：
2 堆载预压法设计计算
2.1 堆载预压的计算步骤
1. 利用地基的天然抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p1。 一般可按斯开普顿极限荷载的半经验公式作初步估算：
p1
1 K
5 cu (1
0.2
B)(1 0.2 A
D) D
B
对饱和的软黏土，可按下式估算，即：
3．砂井排列
正三角形排列
正方形排列
排水路径
l
de
l
de
正方形排列时： de
4 l 1.13l
4. 砂井的布置范围:
不小于建筑物基础外缘的范围。
5. 砂垫层 在砂井顶面应铺设排水砂垫层，以连接砂井，引出从上层排入砂井的 渗流水。砂垫层的厚度不小于0.5m(水下砂垫层厚度为1.0m左右)。如砂 料缺乏，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层。预压区边缘应设 排水沟，预压区内应设与砂垫层相连的排水盲沟，间距不宜大于20m
2 堆载预压法设计计算
预压期间沉降量的计算：
sT Ut s f
其中 Ut 为地基平均固结度在竖向排水情况下，采用太
沙基固结理论计算；对于布置竖向排水体的地基，采用 沙井固结理论。
2 堆载预压法设计计算
逐级加载条件下固结度计算 改进太沙基法假定： （1）每一级荷载所引起的固结过程是独立 的，与上一级荷载引起的固结度无关；
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。
《路基路面工程》模拟试题 答案
模拟试题一判断1、加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标。
（）【√】2、路基横断面的典型形式，可归纳为路坡、路堑和填挖结合三种类型。
（）【×】3、压实度是以应达到的湿容重绝对值与标准击实法得到的最大干容重之比值的百分率表征。
（）【×】4、边坡稳定性分析应首先进行定性分析，确定失稳岩体的范围和软弱面，然后进行定量力学分析。
（）【√】5、一般来说土均具有一定的粘结力，因此边坡滑动面多数呈现曲面，通常为半圆弧滑动面。
（）【×】6、透水性强的砂土性路堤，动水压力较小；粘性土路堤经人工压实后，透水性强，动水压力也不大。
（）【×】7、地震会导致软弱地基沉陷、液化，挡土墙等结构物破坏，还会造成路基边坡失稳。
（）【√】8、抹面、喷浆是工程防护的一种。
（）【√】9、在高压缩性软土地基上，为提高路堤稳定性、减少沉降量或加速固结，需采取地基加固措施。
（）【√】10、对于石砌挡土墙墙顶的最小宽度，浆砌的不小于50cm，干砌的不小于80cm。
（）【×】11、钢筋混凝土悬臂式挡土墙的土压力，可以采用库伦方法计算，计算时应验算是否出现第一破裂面。
（×）12、跌水的水力计算，包括进水口、消力池和出水口，关键是确定消力池的长度和厚度。
（×）13、碎石路面是用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面。
（√）14、碎石基层可采用湿压方法，要求填缝紧密，碾压坚实。
（×）15、块料路面的主要优点是坚固耐久、清洁沙尘，养护维修方便。
（√）16、有机结合料稳定材料的应力—应变特性与原材料的性质、结合料的性质和剂量及密实度、含水量、龄期、温度等有关。
（×）17、水泥稳定土混合料组成设计与石灰稳定土不相同。
（×）18、碾压时压路机开行的方向应平行于路中心线，并由两侧路边缘压向路中。
（×）19、混凝土强度的增长主要依靠水泥的水化作用。
排水固结法
十一、环境保护措施
• 11.1、遵守国家和当地有关水土保持的规定，采取必要的措施防止施 工中的燃料、油、沥青、污水、废料和垃圾等有害物质对河流、湖泊、 池塘和水库的污染。 • 11.2、合理安排工序，尽量利用路基弃方，减少借土量，减少水土流 失，做好边坡防护，防止滑坡和崩塌。 • 11.3、预压土填筑应尽量避开雨季，如无法错开雨季，施工时应及时 掌握雨情，作好雨前的防护措施，避免易受侵蚀或新填挖的裸露面受 到雨水的直接冲刷；防止雨水冲刷造成水土流失。 • 11.4、弃土场地选址要与地方有关部门协商，结合造地统一规划。一 般选择在坡度较缓的山坡、荒地，避开大面积汇水谷地，并事先构筑 拦碴工程，布置截、排水设施。施工过程中不得破坏、占压、干扰河 道、水道及既有灌溉、排水系统。必须占压的，应首先征求主管部门 同意，并采取必要的防护、替代措施。防止施工中开挖的土石材料对 河流、水道、灌渠等排水系统产生淤积或堵塞。 • 11.5、弃土、弃渣的堆放，要先建设拦挡墙（坝）及排水设施，后堆 放弃渣，堆放结束后开始布置植物措施。
九、卸载及沉降补填
• 9.1卸载 • 当经过沉降资料评估，堆载预压土可以卸载后，用装载机 装土，自卸汽车运输至弃土场，机械施工时预留20cm厚 度，剩余部分由人工清除，以防污染基床底层和破坏基床 底层整体性及稳固性，最后清理土工布。 • 9.2沉降补填 • 对卸去预压土的基床底层顶面进行测量，测量结果与设计 高程进行比较，对于沉降后高差在10cm以上的，可以用B 组料进行补填。当沉降后高差在10cm以内时，不得用B组 料进行补填，应施工砂垫层隔断层，差额部分用基床表层 级配碎石进行补填
六、工期安排
• • 本段堆载预压施工，根据路基填筑完成时间和运梁结束时间，工期安排如下： 序 号 1 单位工程名称 计划施工工期
最新008第8章-排水固结《地基处理新技术》
竹筋砂包堤
深 最高潮位2.38m 圳 河
最低潮位-1.55m
密封沟
排水板
抽真空装置
系 压法时 排水体 管、真空泵排水系统
统
土工聚合物排水带(垫)、排水主滤管、 尚 处 试 验
真空泵排水系统等
阶段
8.2.2 堆பைடு நூலகம்预压法原理
堆载预压法是在建筑物建造以前，对建筑场地进行加 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。
8.2.3 真空预压法原理
在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设 垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄 膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空 装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。
人
回填粘土 薄膜
滤管
工
填
土
回填砂
淤泥
原泥面
图 图66bb:竹 竹筋 筋砂 砂包 包围堤 堤示 示意 意图 图
河口潮间带岸坡造陆示意图
8.3 设计计算
排水固结法的设计，实质上就是进行排 水系统和加压系统的设计，使地基在受压过 程中排水固结、强度相应增加以满足逐渐加 荷条件下地基稳定性的要求，并加速地基的 固结沉降，缩短预压的时间。
8排水固结
8.2. 加固机理
3、总应力σ、有效应力σ ＇、孔隙水压力ｕ三者间关系 什么是有效应力
当荷载作用于饱和土体时，这些荷载是由土颗粒和孔隙
水共同承担的。通过土粒间接触点传递的粒间应力称有
效应力；通过孔隙水传递的应力称为孔隙水压力。
σ＇＝σ－ｕ
此时的固结度U表示为： σ＇
U＝ σ＇＋ｕ
ｕ↘0 u=1 完全固结
Vertical Wick Drains
芯板：聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)混合掺配制 截面：芯板为并联十字型而组成口琴状。 滤膜 ：长纤热扎无纺布，渗水性能极为优
袋装砂井
插板机
3. 排水固结的适用范围 适用于各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土
地基。 4. 排水固结的应用条件
必须有预压荷载
铺设滤水管
竖向与水平排水管的连接方式
• 1.理论上, 真空预压法可产生的最大荷载为：
• (A)50kPa (B)75kPa (C)80kPa (D)100kPa (E)120kPa 【解】理论上，当地基达到完全真空时，可产生1个大气压即
100kPa的预压荷载。
2.工程实际中, 真空预压法可产生的最大荷载约为： (A)50kPa (B)70kPa (C)85kPa (D)100kPa
先堆成若干砂堆，然后用推土机或人工摊平。
• （2）当硬壳层承载力不足时，可采用顺序推进铺筑 法。
• （3）若地基表面非常软，先要改善地基表面的持力 条件，可先在地基表面铺设筋网层，再铺砂垫层。
• (1).砂井施工
• 要求：连续和密实，防止颈缩；减小扰动；长度直径 间距满足。
• 砂井的灌砂量：实际灌砂量需达95%。 • 位置允许偏差：直径；垂直度：1.5%。
地基处理技术答案1
1．我国《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)中规定，软弱地基是由高压缩性土层构成的地基，其中不包括哪类地基土？红粘土2．在选择地基处理方案时，应主要考虑上部结构、基础和地基的共同作用。
3．软粘土的工程性质较差，一般情况下，软粘土不具备以下哪个工程性质？高压缩模量1．地基处理所面临的问题有:强度及稳定性问题,压缩及不均匀沉降问题,渗漏问题,液化问题,特殊土的特殊问题2．我国的《建筑地基基础设计规范》中规定：软弱地基就是指压缩层主要由:淤泥,淤泥质土,冲填土,杂填土,其他高压缩性土层.构成的地基。
3．地基处理的目的有:提高地基承载力, 减少地基变形, 防止地基液化、震陷、侧向位移.4．对于饱和软粘土适用的处理方法有：降水预压法, 堆载预压法,搅拌桩法5．对于松砂地基适用的处理方法有：强夯法, 挤密碎石桩法, 碾压法, 振冲碎石桩法6．对于液化地基适用的处理方法有：强夯法, 挤密碎石桩, 振冲法7．以下哪些方法属于地基处理方法? 水泥搅拌桩法,砂桩法,CFG桩法8．以下土层哪些属于软土地基?泥炭, 淤泥质土, 冲填土9．在选择确定地基处理方案以前应综合考虑因素:气象条件因素, 地质条件因素, 结构物因素10．地基处理的对象是不良地基或软土地基，这些地基的主要问题是:承载力及稳定性的问题, 动荷载下的地基液化、失稳和震陷的问题, 沉降变形问题, 渗透破坏的问题1．试述地基处理的类型。
换土垫层法、振密挤密法等等2．选用地基处理方法时应遵循什么原则？p10第6行3．对较深厚的松散砂土地基有哪几种方法进行处理较经济?砂桩、表层压实法、振冲挤密法4．对较深厚的软弱饱和粘性土地基有哪几种方法进行处理较经济?电渗排水法、砂井法5．一海港扩建码头，地基为海积淤泥，厚达40m。
规划在一年后修建公路、办公楼与仓库，需大面积进行地基加固，试选择具体地基处理方案。
水泥土搅拌法1．在复合地基载荷试验中，当压力—沉降曲线平缓光滑时，砂石桩，粘土地基可按相对变形s／d(s／b)＝o．015确定承载力特征值。
排水固结法
第四章 排水固结法排水固结法：是利用天然在地基土层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用建筑物自重使土体中孔隙水逐渐排出、土体逐渐固结，地基土逐渐压密，强度逐步提高的方法，或者利用井点降水，利用插入土中的通电电极使土中水发生渗流以达到区域土体自重应力的增加，从而使土体逐渐压密的方法。
排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎪⎩⎪⎨⎧联合法电渗法降低地下水位法真空法堆载法加压系统砂垫层水平排水体塑料排水带袋装砂井普通砂井竖向排水体排水系统排水固结 排水系统：主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。
该系统是由水平排水层和竖向排水体构成。
可以由在土中打设的砂井、袋装砂井、或塑料排水带等竖向排水体同地面铺设的砂石垫层构成；也可以利用天然地基中夹粉砂薄层的“千层糕”状土；当软土层较薄，或土的渗透性较好时，而施工工期允许时，可仅在地表铺设一定厚度的砂垫层作为排水系统。
加压系统：起固结作用的荷载，使地基土的固结压力增加而产生固结。
根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为：堆载预压法；砂井（袋装砂井、塑料排水带）堆载预压法；真空（砂井、袋装砂井、塑料排水带）预压法；堆载——真空预压法、降水预压法和电渗法。
降水预压法和电渗法费用较高，在我国工程应用极少。
堆载预压法和砂井预压法的区别：堆载预压法是利用天然地基作为排水系统，其固结排水过程是一维排水过程；而砂井预压法则是在地基中设置了竖向排水体，其固结排水过程为三维排水过程。
如果饱和软土较薄（〈5m 〉或固结系数较大（s cm c v /1022->）或土层内为“千层糕”状土时，则不需要很长时间就可获得较好的预压效果；反之，饱和粘土层比较深厚（10m ），而固结系数又较小（s cm c v /1023-<），则排水固结所需的时间很长，堆载预压的地基就受到了限制，则宜在软土中设置竖向排水体。
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。
排水固结
6、卸载
பைடு நூலகம்
•
首先，软土地基施工既要保证路堤稳定，又要满足工后沉降要求， 而这其中最关键是在于排除淤泥质中的孔隙水，提高土体的有效应力， 因此，在施工中自始至终都必须采取有效措施及时排除从淤泥中渗出 的孔隙水。同时实践也证明，本工程的横向排水设计不是很完善，有 一区段就是因为横向排水不通畅，而出现了坍塌现象。 其次，在堆载施工过程中最易引发质量事故和出现难以控制情况 的是加载速度问题。本工程在个别工区也曾出现过因为赶工期而使得 加载速率大大超标，致使沉降板每天的沉降量远远超过10mm/d，最终 淤泥层产生剪切破坏，附加沉降量也随之大大增加，从而出现了滑坡 现象。这方面在以后的同类工程施工中要特别注意，否则会造成隐患。 再次，除合理、适宜、精心地安排软基处理各分项工序的施工外， 还要做好路基竖向沉降、孔隙水压力、边桩位移等各项监测，否则将 直接影响到软基处理质量的好坏及整个工期的长短，它既是路基的关 键，也是施工难点所在。 • 注意事项：（1）排水板顶部除了50cm的粗砂排水砂垫层外没有设计排 水盲沟，而且50cm的粗砂排水砂垫层也偏薄不能及时快速疏导孔隙水， 最好能有1.5m左右厚的粗砂垫层，并设计纵横排水盲沟，在盲沟的交 汇点设计集水井，此法将更有利于及时快捷横向排除地下软土中的孔 隙水，但盲沟的尺寸规格与间距要按地下水的竖向渗流量来计算确定； （2）整个堆载砂全部采用中砂使工程造价偏高，而且中颗 粒河砂在工程所在地区附近目前储量并不丰富，甚至比较紧张，如在 离50cm粗砂垫层面2.5m往上的部位采用细砂甚至粉细砂结合重型压路 机分层强振碾压也可达到同样的质量效果，并还能起到降低工程造价 和节约资源的效果。
排水固结法工作原理8
排水固结法工作原理动力排水固结法是强夯法与传统排水固结法相结台的加固软土地基的一种新技术。
强夯法是法国IHenard1969年首创的方法，7O年代末传入我国。
它是甩几十吨重锤从高处自由落F，反复多次夯击地面，其强大的夯击力在地基中产生高应力和振动，H夯击点发出的}申击波传到土层深处，使浅层和深层得到不同程度的加固。
经强夯后地基承载力可提高2～5倍，压缩性可降低200～500％。
冲击渡分面波和体波．面渡对表层土起扰动怍用：悻谴包括纵波(压嫱波)和横渡(剪切波)，使一定辣鹰的j一罢产生压密和沉降。
对于饱和的粉土司粘性土地基，如动力加载和卸载阶段所形成的最大隙水征力可：能使土体开裂．孔隙水未能迅速排走，I!fJ孔隙水压力很大，土体结构已技找动，父没有条件排水固结，土颗粒间的触变条件恢复叉较慢，这种情况下，不但不能使粘土加固，反而降低了粘性土的抗剪强度，增大的压缩性。
因此，对饱和粘性土用一般强夯法加固难以取得满意效果。
传统排水固结法是地基上预加静截．土壤中设置排水体，加速地基固结和强度增长．使地基沉降提前完成．但预载工作量大．固结时间长。
本方法是既用动力叉用人工排水。
它在软基上设置竖向和水平排水体．使软土中的水可迅速排出；强大的冲击力使地基产生塑性变形，造成地基中的总应力很高，迫捷孔隙水排出；振动波使软土中产生礅裂：l皮而成为孔隙水迅速排出的通道，即使很深厚的淤泥屡．其底板附近都会发现拉伸微裂纹．竖向排水体藏工时所产生的扰动圈及涂抹效应也固徽裂纹的出现而减步。
因此，土中孔隙水的流动不仅仅是层流，在主要加固区往，庄是紊流，甚至通过竖向排水体排到近地表时都会呈泉水喷涌现象。
排水固结速率比静力排水固结法要高几个数量级．大大缩短固结时间。
井且可以通过加载一一固结——再加载——再固结⋯⋯多次作用而达到不同的工程要求。
与一般强夯法相比，额方法又：独特的工艺，特别是规定只使用有效夯能(使土产生压密和固结作用)．不使用。
排水固结法
第二章排水固结法2.1概述软粘土地基：含水量大、透水性差，强度低，高压缩性；沉降变形大，持续时间较长；地基承载力和稳定性均难以满足工程要求，需要采取某种工程措施。
排水固结法是处理软粘土地基最基本有效方法之一。
该方法先在地基中设置砂井等竖向排水体系，对场地先行加载预压、或利用建筑物自重分级逐渐加载，使土体在孔隙水的排出过程中逐渐固结。
排水固结法可以有效地解决两方面问题：(1)沉降变形问题。
地基沉降在加载预压期间大部或基本完成，建筑物使用期不致产生过大的基础沉降变形；(2)稳定性问题。
地基土的抗剪强度加速增长，从而有效地提高地基士的承载力和稳定性。
排水固结法：(1)排水系统：竖向排水体—普通砂井袋装砂井塑料排水板水平排水体—砂垫层(2)加压系统：堆载法真空法降低地下水位法电渗法联合法2.2基本原理2.2.1 地基排水固结的基本原理饱和软粘土地基在荷载作用下，随着孔隙中的水被慢慢挤出：(1)孔隙体积逐渐减小，地基发生固结变形；(2)超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐增高，地基土的强度逐步增长。
图2-1表明，当地基土的天然周结压力为σ0′时，其孔隙比为e0，在e～σ′坐标上其相应点为 a 点。
当压力增加△σ′，固结终止时变为 c 点，孔隙比减小△e，曲线abc称为压缩曲线。
与此同时，抗剪强度与固结压力成正比由 a 点提高到 c 点。
由此可见，地基士受压固结时。
一方面孔隙比减小而产生压缩，另一方面抗剪强度得以提高。
如从c点卸除压力△σ′，则土体发生膨胀．图中 cef即为卸荷膨胀曲线；若从 f 点再加压△σ′，土体发生再压缩，沿虚线变化到 c′。
从其再压缩曲线fgc′可知，固结压力同样从σ0′增加△σ′，而孔隙比减小值为△e′，显然△e′≤△ e 。
图2-1 地基土的压密原理显然，如果在地基土层上先施加一个和上部结构荷载相同的压力进行预压，使土层固结（相当于压缩曲线 abc ），然后卸除荷载（相当于膨胀曲线 cef ）再建造建筑物（相当于再压缩曲线 fgc ' ），此时建筑物所引起的沉降即可大为减小。
排水固结施工方法
u t
cv
2u z 2
cH
2u ( r 2
1 r
u ) r
根据卡里罗理论：任意一点的孔隙水压力u有如下关系：
u ur uz u0 u0 u0
用固结度表示为： 1 U rz (1 U r )(1 U z )
竖向排水的平均固结度：
Uz
1
8
2
exp( 2
4
Tv )
径向排水平均固结度：
Fn
ln(n)
3 4
,n
15
Fs
[kh ks
1] ln
s
Fr
2 L2
4
kh qw
kw、kh、ks－砂井砂、地基土和砂井涂抹土层的渗透系数； s－涂抹比，砂井涂抹后的直径ds与砂井直径dw之比； L－竖井深度； qw－竖井纵向通水量。
施工方法
回路。
1
2
1
2
3
3
1.真空压力分布管；2.集水管；3.出膜口
3）密封膜施工 （1）采用抗老化性能好、韧性好、抗穿刺能力强不透气材料，如线 性聚乙烯等专用薄膜。 （2）热合时宜采用两条热合缝的平搭接，搭接长度应大于15mm。 （3）宜铺设3层，覆盖膜周边可采用挖沟折铺、平铺并用粘土覆盖压 边，围埝沟内覆水以及膜上全面覆水等方法进行密封。
三、 预压荷载施工
加载过程中进行竖向变形、边桩水平位移及孔隙水压力等项目的监测， 根据监测资料控制加载速率。
对竖井地基，最大竖向变形量每天不应超过15mm，对天然地基，最大 竖向变形量每天不应超过10mm；边桩水平位移每天不应超过5mm。
（1）利用建筑物自重加压 （2）堆载预压法 （3）真空预压法
1）排水通道施工
一建资料 排水固结法
n2 ·l n n( )
n2 1
3n2 1 ； 4n 2
n ——井经比， n de / d w ； d e ——每个砂井有效影响范围的直径（cm）； d w ——砂井直径（cm）；
（4）总平均固结度计算 U rz 1 (1U z )(1U r )
土层的平均固结度普遍表达式为： U 1 et
抗剪强度τ
E G F
C (C )
A 0
固结压力σ
排水固结法加固地基的原理
二. 地基固结度计算
1）瞬时加荷条件下固结度计算
（1）固结度定义式
U st u 1 u
s
（2）竖向排水平均固结度计算
Uz
1
8
2TV
·e 4
2
式中 Tv ——竖向排水固结时间因子，Tv cvt / H 2 ；
5 排水固结法
5.0排水固结法的发展历程与趋势
固结问题的研究在 Terzaghi 1923年发表他的固结理论 后达到了新的高度。有效应力原理和固结理论的建立标志着现 代土力学的建立。从此,人们才可以借助有效应力的原理和固 结理论,对土体的稳定性和沉降间题进行更符合客观实际的定 量计算,也使在实验中计算固结速率的方法才成可能。
排水固结法系统由两个部分组成：排水系统和加压系统。
普通砂井
排水固结
排水系统 加压系统
竖向排水体
水平排水体
袋装砂井 塑料排水带 砂垫层
堆载预压法 真空预压法 降低地下水位法 电渗法 真空联合预压法
注意：
排水固结法能否获得满足工程要求的实际效果，
则取决于地基土层的固结特性、土层的厚度、预压荷载的
排水固结法预压法10
3.3 预压法（排水固结法）
四、 袋装砂井堆载预压法
（四）施工要点
（1）施工工艺： 先用振动、锤击或静压方式 把井管沉入地下，然后向井 管中放入预先装好砂料的圆 柱形砂袋，最后拔起井管将 砂袋充填在孔中形成砂井。 也可先将管沉入土中放入袋 子(下部装少量砂或吊重)，然 后依靠振动锤的振动灌满砂， 最后拔出套管。如图2-7所示。
3.3 预压法（排水固结法）
三、 砂井堆载预压法
（二）砂井与砂垫层 3.砂井的深度 （1）砂井深度应根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。 （2）对以地基抗滑稳定性控制的工程，砂井深度至少应超过最危 险滑动面2m。 （3）对以沉降控制的建筑物，如压缩土层厚度不大，砂井宜贯穿 压缩土层；对深厚的压缩土层，砂井深度应根据在限定的预压时间 内应消除的变形量确定，若施工设备条件达不到设计深度，则可采 用超载预压等方法来满足工程要求。 4.砂垫层 砂井顶面应铺设排水砂垫层，以连通各个砂井将水排到场地以外。 砂垫层厚度一般为0.3～0.5m，水下施工时，砂垫层厚度一般为1m 左右。为节约用砂，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层， 砂沟的高度一般为0.5～1.0m，砂沟的宽度取砂井直径的2倍。
3.3 预压法（排水固结法）
四、 袋装砂井堆载预压法
（四）施工要点
（2）袋中装砂宜用风干砂，不宜采用湿砂，以免干燥后体积减小， 造成袋装砂井缩短，而与砂垫层不搭接等质量事故； （3）在施工时应避免聚丙烯编织袋曝晒老化； （4）定位要准确，砂井要有较好的垂直度，以确保排水距离与理 论计算一致； （5）在砂袋入口处的导管口应装设滚轮，下放砂袋要仔细，防止 砂袋破损漏砂； （6）施工中要经常检查桩尖与导管口的密封情况，避免管内进泥 过多，造成井阻，影响加固深度； （7）确定袋装砂井施工长度时，应考虑袋内砂体积减小、砂袋在 井内的弯曲、超深以及伸入砂垫层内的长度等因素。避免砂袋全 部沉入孔内，造成与排水砂垫层不连接，影响排水效果。
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• 塑料排水带的宽度一般为100mm，厚度3.5～4mm. • 砂柱为软土提供了排水通道。
Vertical Wick Drains
芯板：聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)混合掺配制 截面：芯板为并联十字型而组成口琴状。 滤膜 ：长纤热扎无纺布，渗水性能极为优
袋装砂井
插板机
3. 排水固结的适用范围
γ—土的重度
D—基础的埋深
5.52C u p1 K
Cu-天然地基不排水抗剪强度 K-安全系数；1.1~1.5
• 2、计算第一级荷载下地基强度增长值
•
在荷载作用下，经过一段时间预压地基强度会提高，
提高以后的地基强度为：
Cu1 (Cu C )
' u
η-强度折减系数
3、计算作用下达到所确定固结度所需要的时间。达到 某一固结度所需要的时间可根据固结度与时间的关系求
地基达到完全真空是不可能的，一般能达到85～90kPa。
• 4.3、设计与计算
• 设计预压固结的方法的基本要求：
• （1）、加固期限量短；
• （2）、固结沉降要快； • （3）、充分增加强度；
• （4）、注意安全：
预压排水固结设计与计算
一、加压系统设计 土质情况：单级加荷和多级加荷； 堆载材料：自重预压、加荷预压和加水预压。
得。
• 4、根据第二步所得到的地基强度计算第二级所能施加 的荷载。
5.52C u1 p2 K
同样，求出在作用下地基固结度达70%时的强度
以及所需要的时间，然后计算第三级所能施加的荷载，
依次可计算出以后各级荷载和停歇时间。这样，初步
的加荷计划也就确定下来了。
• 5、按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地
• 加固区---每块面积宜大不宜小。一般加固面积6000～ 10000m2为宜。 • 抽气阶段施工要求与质量要求 • a.冬季抽气，应避免过长时间停泵； • b. 密封膜宜铺设三层，以确保自身密封性能。
• d.加工完毕的密封膜应堆放在阴凉通风处；其间适当
撒放滑石粉，防止粘连；
• e.在铺设滤水管时，滤水管之间要连接牢固。 • f.抽气时膜内真空＞80kPa；停止预压时地基固 结度要求大于80%； • g.预压的沉降稳定标准为连续5d，实测沉降速率
dp
• 答案：C
2(b )
2(100 5) _ 66.9 3.14
2、竖向排水体深度设计
P109
(1).当软土层不厚、底部有透水层时，排水体应尽可能 穿透软土层；
(2).当深厚的软土层间有砂层或砂透镜体时，排水体应 尽可能打至砂层或砂透镜体。而采用真空预压时应尽量 避免排水体与砂层相连接，以免影响真空效果； (3).对于无砂层的深厚地基则可根据其稳定性及建筑物 在地基中造成的附加应力与自重应力之比值确定(一般
σ＇＝σ－ｕ
此时的固结度U表示为： σ＇ U ＝ σ＇＋ｕ
ｕ↘0
u=1 完全固结
饱和土加荷后其固结过程可分三种情况
• （1）、荷载施工加开始瞬间： • ｔ＝0时，ｕ＝σ，σ＇＝0，U＝0
• （2）、渗流过程中： • 0＜ｔ＜∞时，ｕ＋σ＇＝σ，0＜U＜1
• （3）、渗流终止时：
• ｔ＝∞时，ｕ＝0，σ＇＝σ，U＝1（固结完成）
• 施工 ：定位；将塑料带通过导管从管靴穿出；
将塑料带与桩尖连接贴近管靴并对准桩位；插 入塑料带；拔管剪断塑料带等。
包装外型：采用中心收卷成圆型 的饼状，200米/卷，直径约0.8M ~1.3M，高度0.1M。
处理前的淤泥
真空预压
• 预压荷载的施工
• (1).利用建筑物自重加压
• (2).堆载预压 • 施工时应注意以下几点：
为0.1～0.2)
竖向排水体长度一般为10～25m。
3、竖向排水体的平面布置形式与范围
竖向排水体的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。竖 向排水体的有效直径de与间距 l 的关系为： 等边三角形排列 正方形排列
d e 1.05l
d e 1.13l
竖向排水体的布置范围一般比建筑物基础范围稍大 些。扩大的范围可由基础的轮廓线向外增大约2～4m。
解：正方形布置公式为：
de 1.13l 1.13 2 2.26m
4、竖向排水体的间距
竖向排水体的间距可按井径比 n 选用，井径比 n 的表
达式为：
de n dw
式中 de—竖向排水体影响圆的直径；
dw—竖向排水体的直径，对塑料排水袋dw=dp(换算后的直
径 )。
设计时，普通砂井的井径比n=6~8；袋装砂井或塑 料排水带的井径比n=15~22。
低在同一工程中，加固每平方米地基的袋装砂经费用是普通砂
井的50%左右。
• 砂袋材料： • 砂：砂袋长度应较砂井孔长50cm • 直径70～120㎜，间距1.5～2.0m，井径比为 15～25。
袋装砂井
• (3)塑料排水带的施工
• 由芯板和滤膜组成 。
• 性能：具有良好的透水性和强度。 • 整个排水带应反复对折5次不断裂才认为合格。
2、土的固结过程：
土层的固结过程就是孔隙水压力消散和有效应力增加的
过程。即：也是土体密度和强度随时间而增长的过程。
4.2. 加固机理
3、总应力σ、有效应力σ ＇、孔隙水压力ｕ三者间关系
什么是有效应力 当荷载作用于饱和土体时，这些荷载是由土颗粒和孔隙 水共同承担的。通过土粒间接触点传递的粒间应力称有 效应力；通过孔隙水传递的应力称为孔隙水压力。
地基处理
New Technical of Soil Improvement
4.排水固结
Drain Consolidation （Preloading Method）
. 排水固结法加固机理
4.3. 预压 排水固结设计计算 4.4. 真空预压法
4.5.排水固结法施工
4.6. 效果检验
为了加速固结，在天然地基中设计垂向排水体。在实
际的工程中设置砂井，包括袋装砂井、塑料排水带等。
水 平 砂 垫 层
砂 井
竖向排水情况
砂井地基排水情况
堆载预压法
堆载
排水 砂垫层
软土层
堆载产生超静水压力
排水砂井
砂井堆载预压排水固结示意图
排水固结法的原理
水平排水盲沟
排水垫层
竖向排水体 加 固 软 土 层
计算步骤：首先用简便的方法确定一个初步的加荷计 划，然后校核这一加荷计划下的地基的稳定性和沉降。
• 1、利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施
加的荷载p1。据斯开普顿极限荷载的半经验公式作为初
步估算，即： 对饱和软粘土也可采用下列公式计算：
5.14C u p1 D K
对条形填土，可根据下面公式估算：
4.4. 排水固结法施工
• 堆载预压施工 • 铺水平排水垫层，设置竖向排水体，施加固结压力。 • 施工： • （1）若地基承载力较好，采用机械分堆摊铺法，即 先堆成若干砂堆，然后用推土机或人工摊平。 • （2）当硬壳层承载力不足时，可采用顺序推进铺筑 法。 • （3）若地基表面非常软，先要改善地基表面的持力 条件，可先在地基表面铺设筋网层，再铺砂垫层。
适用于各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土 地基。
4. 排水固结的应用条件 必须有预压荷载 有足够的预压时间
有适用的土类
4.2. 加固机理
4.2.1.堆载预压加固机理
1.什么是堆载预压：
在软粘土地基上，先施工加荷载，使土层产生相当的压
缩固结，然后将预压荷载卸掉，进行建筑物施工，即可
增加地基强度，减少建筑物建成后的沉降量。
【解】理论上，当地基达到完全真空时，可产生1个大气压即 100kPa的预压荷载。
2.工程实际中, 真空预压法可产生的最大荷载约为：
(A)50kPa
(B)70kPa
(C)85kPa
(D)100kPa
【解】理论上，当地基达到完全真空时，可产生1个大气压即 100kPa的预压荷载。但在实际工程中，根据目前的技术能力，使
• 1.排水竖井的直径为200mm，采用间距为1.5m的等边三角形布置，
则竖井的有效排水直径是多少?
• 解：等边三角形布置公式为：
de 1.05l 1.05 1.5 1.575m
2.塑料排水带的宽度为100mm，厚度为5mm ，采用间距为2.0m 的正方形布置，则其有效排水直径是多少?
抽气前后地下水位降低，此范围内土体由浮重度变为
湿重度，土体固结压力增加。 (3).封闭气泡排出，土的渗透性加大。
铺设滤水管
竖向与水平排水管的连接方式
• 1.理论上, 真空预压法可产生的最大荷载为：
• (A)50kPa (B)75kPa (C)80kPa (D)100kPa (E)120kPa
• (1).砂井施工
• 要求：连续和密实，防止颈缩；减小扰动；长度直径
间距满足。
• 砂井的灌砂量：实际灌砂量需达95%。
• 位置允许偏差：直径；垂直度：1.5%。
• 砂井成孔典型方法简介
• 套管法：
• 水冲成孔法： • 螺旋钻成孔法：
• 爆破成孔法：
• (2).袋装砂井施工
• 用砂量大为减少；施工速度加快、工程造价降
dp
2(b )
式中 dp——塑料排水板的当量换算直径，mm；
b——塑料排水袋宽度，mm；
δ——塑料排水袋厚度，mm。
• 【例题11】某塑料排水板的宽度为100mm，厚度为 5mm，则其当量直径为( )。 • A、105mm; B、95mm; C、66.9mm; D、25.2mm; •
2. 排水固结法的构成
由排水系统和加压系统两部分共同组成。
排水固结