地基处理-排水固结法
排水固结法施工(地大版)
砂井或塑料排水板施工
定位放线
根据方案确定砂井或塑料排水板的间距和位 置，进行定位放线。
砂井或塑料排水板安装
将砂井或塑料排水板插入孔中，确保其位置 准确、垂直度符合要求。
钻孔
使用钻机按定位放线的位置钻孔，孔径和深 度应符合设计要求。
填充滤料
在砂井或塑料排水板周围填充滤料，以保持 排水通道的畅通。
砂井材料应进行质量检验，确保符合 相关标准和设计要求。
砂井材料的粒径和级配应符合设计要 求，以保证排水通道的畅通和排水效 果。
塑料排水板材料
塑料排水板是排水固结法中常用的材料，其材质、规格和质量应符合设计要求。
塑料排水板的抗拉强度、耐久性和耐腐蚀性等性能指标应符合相关标准和设计要求。
在使用过程中，应定期检查塑料排水板的完好性和功能性，及时更换损坏或失效的 排水板。
排水固结法的历史与发展
历史
排水固结法的起源可以追溯到20世纪初，但直到20世纪中叶 ，随着土力学和工程地质学的发展，该方法才逐渐得到广泛 应用。
发展
近年来，随着新型排水材料的研发和施工技术的改进，排水 固结法的应用范围和效果得到了进一步拓展和提升。同时， 数值模拟和信息化施工技术的应用也为排水固结法的发展提 供了有力支持。
其他辅助材料
其他辅助材料包括滤布、砂垫层、 粘土等，其质量和性能应符合设
计要求。
辅助材料应存放在干燥、通风的 地方，避免潮湿、霉变和污染。
在使用前应对辅助材料进行检查， 确保无破损、变质或污染等情况。
施工设备与工具
施工设备包括打桩机、振动沉 桩机、挖掘机、压实机等，应 根据工程需要进行选择和配置。
施工工具包括铁锹、铁锤、测 量仪器等，应具备足够的强度 和精度，以确保施工质量和安 全。
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。
地基处理-排水固结法剖析
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
[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](https://img.taocdn.com/s3/m/a0a5990728ea81c758f578f6.png)
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。
排水固结法
流程
1、砂垫层施工
砂垫层的功能就是在预压施工中，从土体进入垫层的渗透水快速排出，达到土层固结的作用。砂垫层质量将 对加固效果与预压时间起到决定性的作用。选用级配相应的中粗砂，作为砂垫层材料，可确保砂垫层具有良好的 渗透性。在施工应用中，应确保其含泥量在5%以下，不能混入杂质与有机质。在确定砂垫层厚度时，应及时排出 土层内的渗透水，一般控制在30厘米到50厘米之间，可以起到持力层的作用。
一般情况是预压荷载与建筑物荷载相等，但有时为了减少再次固结产生的障碍，预压荷载也可大于建筑物荷 载，一般预压荷载的大小约为建筑物荷载的1.3倍，特殊情况则可根据工程具体要求来确定。
为了加速堆载预压地基固结速度，常与砂井法同时使用，称为砂井堆载预压法。
沙井法适用于渗透性较差的软弱粘性土，对于渗透性良好的砂土和粉土，无需用砂井排水固结处理地基；含 水平夹砂或粉砂层的饱和软土，水平向透水性良好，不用砂井处理地基也可获得良好的固结效果。
即通过电渗作用可逐渐排出土中水。在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳 极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利 用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。
降水预压法和电渗排水法目前应用还比较少。
排水固结法适用于处理饱和和软弱土层，但对渗透性极Байду номын сангаас的泥炭土要慎重对待。
按照采用的各种排水技术措施的不同，排水固结法可分为以下几种方法。
方法
堆载预压法 真空预压法
降水预压法 电渗排水法
在建筑场地临时堆填土石等，对地基进行加载预压，使地基沉降能够提前完成，并通过地基土固结提高地基 承载力，然后卸去预压荷载建造建筑物，以消除建筑物基础的部分均匀沉降，这种方法就成为堆载预压法。
(精品)4.排水固结法
系统组成——排水系统
系统组成——排水系统
Wick Drains
材料
sand
gravel
系统组成——排水系统
Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
降低地下水位能使: 1）土的性质得到改善； 2）地基发生附加沉降； 3）降低地基中的地下水位，使地基中的软土 承受了相当于水位下降高度水柱的重量而固 结。
适用于: 砂土或软粘土层中存在砂或粉土的土层。
为加速其固结，往往设置砂井。
（a）天然面地下水； （b）有压地下水
④电渗法 在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流 电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，这种现 象称为电渗。 如将水在阴极排除而在阳极不予补充的情况下土 就会固结，引起土层的收缩。 适用于: 饱和粉土和粉质粘土
2. 超载预压 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 sdUtscss
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。
典型工程真空预压工艺设备平面和剖面图
用真空方法增加的有效应力
1983年开展了真空-堆载联合预压法，开发了一 套先进的工艺和优良的设备，取得了良好的效 果。该法得到国外专家的好评。
系统组成——加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
③降低地不水位法
利用井点抽水降低地下水位以增加土的自重 应力，达到预压加固的目的。
地基处理方法之排水固结法
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
5.1排水固结法
dUz dt
d2Uz Cv·dz2
dUr d2Ur1 dtCh· (d2rr· dU/dr)r
2.砂井地基固结度计算 ⑴瞬时加载条件下砂井地基固结度计算 固结微分方程：
▪ 一维固结
u 2u C
t v z2
▪ 对于一次性骤然施加外荷载，且孔隙水仅沿 竖向渗透的地基，其竖向平均因结度可按下 式计算(Uz＞30％时)
第五章 排水固结法
第一节 概述
1.排水固结法
排水固结法是在建筑物建造前，对天然地基或 已设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉 降基本结束或完成大部分，从而提高地基土强度的 一种地基加固方法。
2.加载方法 主要包括：直接堆载法、真空预压法、降低地下水
法以及电渗法。
⑴真空预压法
在粘土层上铺设砂垫层，然后用不透气薄膜密封砂 垫层，用真空泵对砂垫层和砂井抽气，使土体和砂垫层 以及砂井之间形成压力差，发生渗流，使土中孔隙水压 力不断降低，有效应力不断增强，促使土体固结沉降。
④对以地基抗滑稳定性控制 的工程，砂井深度应超 过最危险滑动面2m。 ⑶砂井排列
等效圆柱体的直径de与砂井间距S的关系： 正方形排de列 1： .13· S 正三角形排 de 列 1.0： 5· S
⑷砂井布置范围及砂垫层 一般应比建筑物外缘扩大2～4m或更大，砂垫层水
上施工可取0.3～0.5m，水下施工可取0.8~1.0m.
固结理论公式
t Tv ·H 2 Cv
固结时间与排水距离的平方成正比，缩短排水距 离可大大缩短固结时间。
在地基中设置砂垫层及砂井等的目的就是为了增 加排水途径，缩短排水距离，从而加快软弱土层的排 水固结。
第三节 排水固结法设计计算
一、设计前应取得的资料
地基处理第八章排水固结法
02
预压荷载大小应根据设计要求确定。对于沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法处理，超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下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应力。预压荷载顶面的范围应等于或大于建筑物基础外缘所包围的范围。
加载速率应根据地基土的强度确定。当天然地基土的强度满足预压荷载下地基的稳定性要求时，可一次性加载，否则应分级逐渐加载，待前期预压荷载下地基土的强度增长满足下一级荷载下地基的稳定性要求时方可加载。
计算预压荷载下饱和粘性土地基中某点的抗剪强度时，应考虑土体原来的固结状态。对正常固结饱和粘性土地基，某点某一时间的抗剪强度可按下式计算： τft= τf 0 +⊿σz·Uttancu 式中 τft — t 时刻，该点土的抗剪强度 （kPa）； τf 0 —地基土的天然抗剪强度 （kPa）； ⊿σz —预压荷载引起的该点的附加竖向应力 （kPa）； Ut —该点土的固结度； cu —三轴固结不排水压缩试验求得的土的内摩擦角 （ 0）；
02
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。
03
真空预压的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的平均固结度应大于 90%。
04
04
03
01
02
当建筑物的荷载超过真空预压的压力，且建筑物对地基变形有严格要求时，可采用真空—堆载联合预压法，其总压力宜超过建筑物的荷载。
降低地下水位法是利用井点抽水降低地下水位以增加土的有效应力，从而达到加速固结的目的。降水法最适用于砂性和软粘土层中存在砂或粉土的情况。
电渗法是在土中插入金属电极并通过以直流电，使土中水分由阳极流向阴极。如将阳极积集的水排除，土体中孔隙水就会减少，有效应力增大导致沉降固结。
地基处理：排水固结法
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——排水固结法
地基处理——排水固结法1.概述排水固结法是在建筑物建造前，对天然地基或已设置竖向排水体的地基加载预压，通过加压和排水的共同作用,使饱和软土排水固结,消除大部分沉降,提高土体密实度和强度一种加固方法。
它由排水系统和加压系统组成。
常用的排水系统、加压系统见下图：堆载预压是传统的排水固结加固软土地基的方法,是依靠大量的堆载料的荷载达到排水的作用。
真空预压法广泛采用塑料排水板作为竖向排水通道,以砂垫层、砂沟和排水滤管作为横向排水通道,铺膜,采用真空泵将土体中的水、气混合物抽出,达到软土加固的效果。
真空联合堆载预压法是在真空预压的基础上,在密封膜上加铺堆载料,以增加外荷的方法,加快软土的固结,增加地基的承载力。
真空预压与堆载预压相比,它不需要堆载料,施工简便且快,可降低工程造价三分之一、节约能源三之一、缩短加固时间三分之一。
在港口工程中,从20 世纪80 年代后期开始,主要采用的加压系统是真空预压、真空联合堆载预压，其次是堆载预压。
2.加固机理排水固结法加固软土地基的机理是设排水系统,改善排水边界条件,缩短排水路径,加速排水,在加压系统作用下，孔隙水排出,孔隙水压力降低并转化为有效应力的增加,土体固结,消除大部分沉降而提高密实度和强度,而且卸除预压荷载后,虽会产生些微回弹,但大部分压缩变形为不可逆的塑性变形,土体相对加固前处于超密实状态,从而可有效提高地基的承载能力和减少沉降量。
土体的排水固结是一个复杂的过程。
其固结度和固结速度与固结压力大小、作用时间长短、排水距离、土的渗透系数等因素有关,其中土的工程性质取决于土的颗粒组成和土同水相互作用的性质。
软粘土的工程性质主要与次生矿物中粘土矿物(它粒径一般小于0.005mm,俗称粘粒)有关。
而由粘土矿物不同的晶体构造和排列形式形成的土颗粒与水的相互作用将引起土颗粒周围结合水的复杂变化,并对土的塑性、压缩性、膨胀性、渗透性和强度等产生重要影响。
颗粒很细的粘粒使土的比表面积增大、粒间隙小、渗透性差。
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：
地基处理-第三章 排水固结
第三章排水固结3.1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。
【例题3-1】排水固结法由哪几个部分组成?(A)加压系统(B)砂桩(C)排水系统(D)填土(E)量测系统【正确答案】A C【解】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。
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。
加压系统，是指对地基施行预压的荷载，它使地基土的固结压力增加而产生固结。
【例题3-2】在排水系统中，属于水平排水体的有：（A）普通砂井（B）袋装砂井(C)塑料排水带(D)砂垫层【正确答案】D【解】在排水系统中竖向排水体有普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。
地基处理及加固 排水固结法
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。
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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；
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堆
载20
预
压
加
荷
设
计
与
计
算
流
程
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加荷速率和加荷大小：取决于地基土的强度和稳 定2性1
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。
p
Cu1 (Cu Cu' 1)
p1
o
t
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322、计算P1作用下达到固结度70％所需的时间 （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。
其中
U zt f (Tv ) U rt f (Tr , n)
Tv
cvzt H2
Tr
cvr t
d
2 e
查表取值
增加井径dw 与减小间距 de哪个有效？
n re de —井径比 rw dw
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2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
28
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2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
s
加压系统
堆载预压 降水预压 真空预压 联合预压
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10
加压
原位自重应力 s 建筑物附加应力 z 预加压力 t=(1.2~1.5) z （超载预压法）
e
e1
e2 s
z t
p
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11
排水
普通砂井 袋装砂井 塑料排水板 砂垫层
UZ
1
8
2
exp( 2Tv
根据各级荷载下不同时间的固结度，推算 地基强度的增长值，分析地基的稳定性，确定 相应的加荷计划。
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24
1、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算 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）
至少应超过最危险滑动面2m。
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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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二、1确8 定排水砂垫层材料和厚度；
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。
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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 19:26
9
u
U st u 1 u
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
排水加固法
排水系统 加压系统
竖向
横向
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。
2(b ) dw
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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
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一16、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）
5.3排水固结法的设计与计算－堆载预压
砂1井3 dw
dw
de 1.05l 等边三角形 de
de 1.13l 正方形
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一14、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；
1、dw：（原则上越密越好） 普通砂井 300～500mm；
袋装砂井 70～120mm。
塑料排水带
2u r 2其中Fra bibliotekcvz
kz (1 e0 )
wa
cvr
kr (1 e0 )
wa
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u
2u
t26
cvz
z 2
u u 1 2u
t
cvr
r
r
r 2
UZ
8
1 2
exp( 2Tv
/ 4)
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求27解，得到
Ut 1 (1U zt )(1Urt ) —固结度
29
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2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
30
排 水 固 结 竖 向 排 水 固 向 内 经 向 排水 竖 向 和 向 内 说明
条件 结uz > 30% 固结
径向排水固 结（竖井穿透
参数 α
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1、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算 三2维5 渗流固结问题
u t
cv
u r
1 r
2u r 2
2u z 2
可以分解成两个方向的固结问题叠加（ Carrillo ）
u t
cvz
2u z 2
u t
cvr
u r
1 r
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排水固结法
3
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真4 空预压
-u
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堆5 载预压 2 1
堆载过快易失稳
分级堆载 竖向排水砂井、塑料排水板 水平排水垫层
真空预压不会失稳
f c tg
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堆6 载预压的加载速率 p t
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排7水固结法的主要目的：
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；
/ 4)
Tv
cv H2
t
cv
k (1 e1)
a
砂井
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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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P2＝5.52cu1/k
5、计算P2作用下地基固结后强度值Cu2。
Cu 2 (Cu1 Cu' 2 )
依次按上述步骤，算出各级加荷荷载Pi和加荷 时间，直到超出设计荷载。 6、需进行每一级荷载下地基稳定性验算。
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堆载预压
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设计的
关键问题
四、计算地基土的固结度、强度增长、抗滑稳 定性和变形。