排水固结法地基处理施工工艺
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。
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。
排水固结法
地基中某一点在某时刻的抗剪强度τf可表示为：
f f 0 fc f
f f 0 fc f
式中 τf0——地基中某点在加荷之前的天然地基 抗剪强度。用十字板或无侧限抗压强 度试验、三轴不排水剪切试验测定； △τfc——由于排水固结而增长的抗剪强度； △τfτ——由于剪切蠕动而引起的抗剪强度衰 减量。
8 Ch
2C v
8 2
8Ch 2 F(n )d e 2C v 4H 2
——续表
序号 条件 平均固结度计算公式 α β 备注
L LH
4
砂井未贯穿 受压土层
U U rz (1 )U z 1 8 e 2
8 Ch F ( n )d e t 2
8 2
式中
△σz——预压荷载引起的该点的竖向附 加应力。
排水固结的设计理论着重于：
（1）逐渐加载条件下固结度的修正计算；
（2）地基强度增长的预计和与其相应的稳定性
分析方法；
（3）最终沉降量与沉降随时间发展的推算以及
根据现场观测资料反算土的力学性质指标等。
（二）真空预压加固机理 真空预压法是以大气压力作为预压荷载。先在
的排出使由于形成了超孔隙水压力使得水得以排出，地
基产生固结，因而称为正固结。
2.地基土抗剪强度增长值的预估 当软弱地基天然强度较低时，必须限制加载速
率以利用前期荷载使地基排水固结，提高强度来适
应下一级加载，避免由于荷载过大地基强度不足引
起地基土失稳。因此，在进行设计时，需要预测抗
剪强度在加载过程中的增长情况，以便合理确定预
加固机理2——提高土体强度：
预压后，土体
抗剪强度τf
(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。
排水固结的工程施工方案
一、工程概况本工程位于某城市新建住宅区，占地面积约10万平方米，地下水位较高，土壤主要为软土地基，地基承载能力较差。
为确保地基的稳定性和安全性，需进行排水固结处理。
本方案针对该工程特点，制定如下排水固结工程施工方案。
二、施工目标1. 确保地基稳定性，降低地基沉降；2. 提高地基承载能力；3. 确保施工质量，缩短施工周期；4. 降低施工成本，提高施工效益。
三、施工方法1. 排水系统布置（1）在施工场地四周设置排水沟，将地表水排至指定位置；（2）在场地内设置排水管网，连接排水沟，确保地表水顺利排出；（3）在软土地基内设置排水板，形成排水通道。
2. 固结施工（1）根据地基情况，选择合适的排水板，如塑料排水板、土工布等；（2）采用垂直排水法，将排水板插入地基，确保排水板与地基紧密接触；（3）在排水板周围设置砂垫层，提高排水效果；（4）采用真空预压法，通过真空泵将软土地基内的空气抽出，形成负压，加速地基固结。
四、施工步骤1. 施工准备（1）熟悉工程图纸，了解工程特点；（2）组织施工人员，进行技术交底；（3）准备好施工材料、设备，确保施工顺利进行。
2. 排水系统施工（1）按照设计要求，开挖排水沟，确保排水沟深度和宽度符合要求；（2）铺设排水管网，连接排水沟；（3）设置排水板，确保排水板与地基紧密接触。
3. 固结施工（1）采用垂直排水法，将排水板插入地基；（2）设置砂垫层，提高排水效果；（3）启动真空泵，进行真空预压。
五、质量控制1. 施工过程中，严格控制排水板的质量，确保排水板与地基紧密接触；2. 确保砂垫层厚度和密实度符合设计要求；3. 对真空预压过程进行监测，确保真空度达到设计要求；4. 施工完成后，对地基进行沉降观测，确保地基稳定性。
六、安全措施1. 施工人员必须穿戴安全帽、安全带等个人防护用品；2. 施工现场设置安全警示标志，确保施工安全；3. 严格执行施工操作规程，确保施工质量。
七、施工进度安排根据工程特点，制定以下施工进度安排：1. 施工准备：5天；2. 排水系统施工：10天；3. 固结施工：15天；4. 施工验收：5天。
地基处理-排水固结法p(1)
地基处理-排水固结法p(1)地基处理-排水固结法地基处理是指对土壤进行加固、稳定处理的工程技术。
在土建工程中，土壤的性质是非常重要的因素，不同的土壤在面对荷载和环境条件的时候，表现不尽相同。
为了确保工程的稳定和安全，需要对地基进行适当的处理，而排水固结法则是广泛应用的一种实用方法。
一、排水固结法概述排水固结法是一种通过控制土壤水分来实现地基加固的方法。
其主要原理在于，通过排除土壤内部的多余水分，来使土壤达到一定的稳定状态。
通俗地说，就是把水分“挤出来”。
在土壤水分减少的情况下，土壤粘结力增大，地基的荷载能力也随之提高。
二、排水固结法的作用排水固结法的主要作用在于提高地基的荷载能力和稳定性。
同时，通过排除土壤中的多余水分，还能改善土壤的工程性质，增加土壤的压缩性和稠度，有效地控制地基沉降，提高土壤的强度和稳定性。
三、排水固结法的分类排水固结法可以根据不同的排水方式，分为水平排水法和垂直排水法。
水平排水法适用于需降低水位的区域，其目的是迫使地下水自然流动，达到降低水位的效果。
而垂直排水法则通过在土壤中设置垂直排水系统，将土壤内的多余水分排泄到地表，以实现排水固结的目的。
四、排水固结法的实施实施排水固结法时，首先需要确定工程所在的区域土壤性质和含水情况。
然后根据实际情况，选择合适的排水方式和排水系统，并在土壤中设置相应的排水材料和设备。
需要注意的是，在排水固结的过程中，还需要进行周期性监测，以保证加固效果的稳定和可持续性。
五、排水固结法的适用范围排水固结法适用于以下情况：1. 土壤含水率较高，需要排水以提高土壤的稳定性和荷载能力。
2. 土壤性质较弱，需要采取加固措施以确保地基的安全稳定。
3. 工程面积较大，需要采用较为经济的加固方案。
4. 工程施工周期较长，需要采用可持续性的加固方法。
综上所述，排水固结法是一种简单、经济而有效的地基处理方法，可以在保证工程稳定和安全的同时达到节约成本、提高工程效率等多重效果。
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：
动力排水固结法处理软弱地基
动力排水固结法处理软弱地基李彰明冯遗兴1 动力排水固结法特点及工艺流程动力排水固结法新技术的基本特点为：根据场地条件、工程情况与技术要求进行排水体系设计，视需要设置水平排水体(一般情况下即铺设砂垫层，是否设置盲沟及集水井则视具体情况决定)与竖向排水体(可根据当地砂价来选用塑料排水板、砂袋或打设砂井)，然后根据交工面高程填土至预定位置，再进行动力夯击；利用逐遍增大的动力荷载(这种夯击能由小至大的加载方式与传统的强夯法截然不同)及填土静载促使软土加速排水固结，排出的孔隙水经塑料排水板或砂井向上排至砂垫层，再排至指定位置或经盲沟汇集于集水井，用水泵外排。
由于动载的多次作用及排水条件的改善，软土之上的人工水平排水体及上覆土层又使动载作用产生的附加压力保持一定时间，促使软土地基中孔隙水快速消散且不断地排出，地基强度则不断提高。
一般而言，动力排水固结法在工期上要比堆载预压法短，在造价上要比块石强夯法、粉喷桩法低，在使用范围上要比传统的强夯法宽。
该法主要工艺流程如下：排除积水、整平场地→定位放线、工前检测→设置水平与竖向排水体、监测→填土、监测→多遍强夯、监测→推平碾压、工后检测→竣工技术报告。
2 质量控制采用信息化施工，以确保质量。
信息主要来源于两方面：①施工过程中各道工序、各工段出现的信息；②检测与监测所得的资料，是指导施工、了解实际处理效果最宝贵的信息。
为此，应做好如下工作：(1)作好施工现场记录。
(2)加强检测与监测工作。
检测主要是指触探与十字板剪切试验、土样物理性质试验；监测主要是指施工过程中孔隙水压力与分层沉降的现场观测。
(3)派专业人员到现场了解情况，指导工作，根据反馈的信息及时调整工艺参数甚至工艺流程。
3 工程应用实例3.1工程概况拟建道路为深圳城市次干道路之一，位于珠江口与滨海交汇地带。
路段的原始地貌为滨海潮间带，后经人工改造为鱼塘，塘埂顶高程为2.5～3.0m，塘底标高为0.68～-0.34m。
地基处理之排水固结法
• 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 排水固结法
对于图（a）所示的三种
附加应力随深度增加而减双少面排水情况，则不管 附加应力如何，均利用
(a)
固结度U是时间因数Tv的
函数中的 α=1曲线计算，
此时，需将饱和压缩土
层的厚度改为 2H，H取
压缩土层厚度之半。
(a1)
(a2)
(a3)
.
(b)
【例题8-1】某饱和粘土层层厚 H10m，压缩模量 Es 3MPa ， 渗透系数 k10 6cm /s，地表作用大面积均布荷载，荷载瞬时 施加 q100kPa，问加载1年后地基固结沉降多大？
U S S t 18 2n 0(2 n1 1 )2ex p 2 n 2 1 2T v
上式括号内的级数收敛很快，当U>30%时可近似地取其 中第一项如下：
8 2
Uz
1
2
e
xp(4Tv)
.
固结度U是时间因数Tv的函数，按上式绘制各种不同附加 应力分布及排水条件下的与的关系曲线，如图所示。
t t1e
1e t Vs
Vs
考虑到微单元体土粒体积
1 11dz 为不变的常数
1e
又 d ead pad 或 ea(p0u)au
t
t
t
再根据有效应力原理以及总应力 z p0 是常量的条件，则：
Vv dt a udzdt t 1e t
.
（3）单元体的渗流连续条件
根据连续条件，在dt时间内，该单元体内排出的水量应
e0
孔 隙 e
比
e1
a
b
f
c
g e c
土样固结压力为 0 孔隙比为 e 0
e e c 坐标上对应 a点，压力增加
d 0 孔隙比减少 e 对应于曲线 abc
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。
堆载预压排水固结工艺讲解(清楚明了)
(4-5-1)
式中：
uo为自加荷后该点孔隙压力累计增加值(不考虑消散值)，kPa；
u′为自加荷后该点孔隙压力累计消散值，kPa；
ut为t时刻实测超孔隙水压力，kPa。
3 加荷速率的控制与优化
利用孔隙水压力的现场观测资料还可以有效地控制加荷速率， 避免加荷过快造成软土地基剪切破坏。
1) 有效应力途径法 堆载预压过程就是孔隙水压力增加和消散的过程，随着地基 中的孔隙水压力的变化，土中某点有效应力也随之变化。根据有 效应力的变化途径，可判断地基的稳定性和决定加荷速率及间歇 时间。 图4-5-2(a)所示为正常固结土莫尔强度包线和应力途径;
二 质量检验
1) 塑料排水带：必须在现场随机抽样送往实验室进行性能 指标的测试,其性能指标包括纵向通水量､复合体抗拉强度､滤 膜抗拉强度､滤膜渗透系数和等效孔径等｡
2) 变形监测：对预压工程,应进行地基竖向变形,侧向位移 和孔隙水压力等项目的监测，监测结果要满足规范要求｡
3) 地基质量检验内容：对于以抗滑稳定为控制要求的重要 工程,应在预压区内选择代表性地点预留孔位,在加载不同阶 段进行原位十字板剪切试验和取土进行室内土工试验｡
沉降观测包括地面沉降观测和深层沉降观测。地面观测可在 预压场地内布置沉降标；深层沉降采用磁环或分层沉降仪观测。
水平位移观测的主要方法是设置水平位移标，布置在预压场 地的对称轴线上场地边线以外，对于深层水平位移可采用测斜仪 测定。
5 卸荷标准
预压到某一程度后可卸载，卸载标准为： (1) 地面总沉降量大于预压荷载下最终计算沉降量 的80％； (2) 地基总固结度大于80％； (3) 地面沉降速率小于0.5～1.0mm／d，沉降变化 曲线趋于平缓。
7) 质量要求 ① 平面位置允许偏差小于10cm； ② 垂直度允许偏差1.5cm／m； ③ 排水带顶端必须高出地面，外露长度30(20～45)cm； ④ 排水带底标高偏差小于10cm； ⑤ 严禁出现扭结、断裂和撕破滤膜现象；
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。
第4章排水固结法ppt课件
真空预压法示意图
真空预压法
抽真空设备 真空压力表
出膜管
双层薄膜
一层土工布 双层真空薄膜 中粗砂垫层及抽真空管道
集水沟
抽真空滤管 淤泥
边坡开挖线 塑料排水板或袋装砂井
粘土
深圳河真空预压加固软基示意图
(3) 降水预压加固机理
降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位， 以增加土的有效自重应力，从而达到预压的目的。
适用范围
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）砂井深度 主要根据土层的分布、地基中附加应力大小、
施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。一 般为10～25m。 （3）砂井排列 砂井在平面上可布置成正三角形（梅花形）， 以正三角形排列较为紧凑和有效。在实际进行 固结计算时，由于多边形作为边界条件求解很 困难，巴隆建议每个砂井的影响范围由多边形 改为由面积与多边形面积相等的圆来求解。
荷载开始施加的时间。
4 根据第二步所得到的地基强度cu1计算
第二级所能施加的荷载p2。 p2可近似地
按下式估算：
p2
5.52cu1 K
同样，求出在 p2 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
出以后的各级荷载和停歇时间。
5 按以上步骤确定的加荷计划进行每一 级荷载下地基的稳定性验算。如稳定性 不满足要求，则调整加荷计划。
排水固结法的施工工艺流程
排水固结法的施工工艺流程
让我用更接地气的话来说说排水固结法是怎么一步步做的：
先看看地底下啥情况：
先挖开点土，看看下面的土是啥样的，水多不多，这样心里才有数。
制定个改造计划：
根据探查到的情况，设计一套方案，比如决定用哪些管子来帮土里的水“逃跑”，还有这些管子怎么摆，放多深，上面压多重的石头或沙子。
铺上“吸水地毯”：
在地面上先铺一层特别能吸水的沙子或碎石，好让水顺着这个“地毯”流出去。
插上“排水小管”：
用机器往地里打进一根根小管子，就像是地下的排水管道，让深层的水也能快速流出来。
盖上“保鲜膜”，抽真空（如果需要的话）：
在这些管子上面盖上一层密封膜，像包东西那样封起来，然后用抽气机把里面的空气抽走，这样能让水跑得更快。
加压，让土“减肥”：
在地面上堆上土或者用建筑物本身的重量，压在封好的地面上，这样土里的水就被挤出来，土也变得更结实了。
时刻盯着，看变化：
施工的时候要一直测啊测，看看地基沉了多少，水压变了没，确保一切都在掌控中。
减压，检查效果：
土压得差不多了，水也排得差不多了，就开始慢慢去掉压在上面的东西，然后检查地基够不够硬，能不能撑得住。
收尾工作：
如果检查发现还有点小问题，就再修修补补，直到完全满意为止。
就这样，一步步来，软绵绵的地基就变成了能扛得住大楼的硬汉了！。
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4.2 排水固结法的加固机理
(1)堆载预压加固机理
堆载预压是指先在地基中设置砂井、塑料排 水带等竖向排水体，后利用建筑物本身重量分级 逐渐加载，或建筑物建造前，在场地先行加载预 压，使土体中的孔隙水缓慢排出，土层逐渐固结， 地基发生沉降，同时强度逐步提高的过程。
真空预压法示意图
真空预压法
抽真空设备 真空压力表
出膜管
双层薄膜
一层土工布 双层真空薄膜 中粗砂垫层及抽真空管道
集水沟
抽真空滤管 淤泥
边坡开挖线 塑料排水板或袋装砂井
粘土
深圳河真空预压加固软基示意图
(3) 降水预压加固机理
降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位， 以增加土的有效自重应力，从而达到预压的目的。
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。
（1）排水系统 由水平排水垫层和竖向排水
体构成。竖向排水体可选用普通砂井、袋 装砂井或塑料排水板。
（2）加压系统 即是起固结作用的荷载，它
使地基土的固结压力增加而产生固结。
工程上广泛使用且行之有效的增加固结压 力的方法是堆载法，此外，还有真空法、 降低地下水位法、电渗法和联合法。
(2)真空预压加固机理
真空预压指在软土地基中打设竖向排水体后， 在地面铺设排水用砂垫层和抽气管线，然后在砂 垫层上铺设不透气的封闭膜使其与大气隔绝，再 用真空泵抽气，使排水系统维持较高的真空度， 利用大气压力作为预压荷载，增加地基的有效应 力，以利于土体排水固结。
真空预压适用于均质粘性土及含薄粉砂夹层粘 性土等，尤其适用于新吹填土地基的加固。对于 在加固范围内有足够补给水源的透水层，而又没 有采取隔断措施时，不宜采用该法。
第4章 排水固结法 Chapter 4 Consolidation
4.1 概 述
排水固结法（Consolidation）是处理软 粘土地基的有效方法之一。该法是对天 然地基，或先在地基中设置砂井等竖向 排水体，然后利用建筑物本身重量分级 逐渐加载，或是在建筑物建造以前，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。
抽水井管
抽水前水位线
抽水后水位降落线
滤水管
降水预压原理
(4) 电渗预压加固机理
电渗预压是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， 将水在阴极排除且无补充水源的情况下，引起土层 的压缩固结。电渗预压与降水预压一样，是在总应 力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加土的 有效应力作为固结压力的，所以不需要用堆载作为 预压荷载，也不会使土体发生破坏。
水力坡 降线 A
B
预压法的设计，实质上是根据上部结构 荷载的大小、地基土的性质及工期要求合理安 排加压系统与排水系统，使地基在预压过程中 快速排水固结，缩短预压时间，从而减小建筑 物在使用期间的沉降量和不均匀沉降，同时增 加一部分强度，以满足逐级加荷条件下地基的 稳定性。
4.3 堆载预压法设计计算 4.3 Design Procedure of Preloading
一、堆载预压的计算步骤
因软粘土地基抗剪强度较低，无论直接建造建筑 物还是进行堆载预压往往都不可能快速加载，而必 须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足 以加下一级荷载时才可加下一级荷载。具体计算步 骤是，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地基的稳定性和沉降，其 步骤如下：
排水固结法的设计，主要是根据上部结 构荷载的大小、地基土的性质以及工期 要求、确定竖向排水体的直径、间距、 深度和排列方式；确定预压荷载的大小 和预压时间，使通过预压，地基能满足 建筑物对变形和稳定性的要求。
适用范围
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。
排水固结法分类
根据加压和排水两个系统的不同，派生出多种固结加 固地基的方法：
美国跨越金山湾南端的Dumbarton桥东侧引道路 堤场地，路堤下淤泥的抗剪强度小于5kpa，其固 结时间将需要30—40年，为了支撑路堤和加速所 预计的2m沉降量,采用如下方案：
砂井堆载预压法
基本方法：砂井堆载预压法系在软弱地基中通过采用 钢管打孔、灌砂，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；在砂垫层上部堆载，以增加软弱土中附加应力， 使土体中孔隙水在较短的时间内通过竖向砂井和水平 砂垫层排出，达到加速土体固结、提高软弱地基土承 载力之目的 。 主要用于道路路堤、土坝、机场跑道、工业建筑油罐、 码头、岸坡等工程的地基处理，对于泥炭等有机沉积 地基则不适用。
1、采用土工聚合物以分布路堤荷载和减小不均 匀沉降；
2、使用轻质填料以减轻荷载；
3、采用竖向排水体使固结时缩短到一年以内；
4、设置土工聚合物滤网以防排水层发生污染等 。
4.2 排水固结法的加固机理
土在某一荷载作用下，孔隙水逐渐排出，土体 随之压缩，土体的密实度和强度随时间逐步增长， 这一过程称之为土的固结过程。亦即孔隙水压力消 散、有效应力增长的过程。
深圳河真空预压全貌
四航研究院深圳妈湾潮间带真空预压一角（退潮时）
排水固结法可解决以下两个问题：
（1）沉降问题。使地基的沉降在加载预 压期间大部分或基本完成，使建筑物在使 用期间不致产生不利的沉降和沉降差。
（2）稳定问题。加速地基土的抗剪强度 的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。
排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥和 冲填土等饱和粘性土地基。