第五节排水固结法

• ⑶、螺旋钻孔法。用螺旋钻钻至设计深度，再灌砂形成砂井。适于陆 地上工程，长度一般在10m以内。
• ⑷爆破法。先用小直径螺旋钻钻至设计深度，孔内安装炸药，爆破后 孔体扩大，再灌砂形成砂井。施工简单，不要复杂的机具，适用于 6~7 m的浅砂井。
• （2）袋装砂井施工
• 先将带活瓣桩尖或混凝土圆桩 尖，如右图所示。的钢管，通 过振动、锤击或静压等方法沉 入土中，达到设计深度后放入 砂袋，然后拨管，最后于地面 铺设砂垫层。
临时填土堆载预压
真空预压是以大气压作为预压荷载。先在砂垫上铺设不 透气的塑料薄膜或橡胶布，四周用土料密封，然后用真 空泵抽气，使薄膜内成真空，再通过设在砂垫层中吸水 管（并设置竖向排水管）吸出孔隙水，达到预压的目 的。
真空预压法
二、 排水固结法施工
（1）. 砂垫层施工
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。砂垫层的厚度一股为0.3~0.5m(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。砂垫层施工 一般用机械摊铺的方法。若地基土较软，应用人工或轻机械摊铺。必要 时可加强地表土。
一、 概 述
排水固结法目的是解决软粘土地基的沉降和稳定问题。可使地基的 沉降在预压期间基本完成或大部分完成，保证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，提高地基
的承载力和稳定性。
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。
预压法是以事先完成的沉降和固结使地基强度增长的两个要素 为目标的，这种加固方法成立的背景，是以具有饱和粘性土地基由 于固结而增加强度，以及所谓一旦地基固结沉降，即使卸掉荷载实
选用。
（2）．砂井深度
砂井深度是根椐建（构）筑物的变 形要求和稳定性要求确定。 对以地基抗滑稳定性为设计控制的工 程，如土石坝、堆料场等，砂井深度 至少应超过最危险滑动面2m。 对以地基变形式为设计控制的建（构） 筑物，如机场跑道等，若压缩层厚度 不大，砂井宜贯穿压缩土层；当压缩 层土层较厚，砂井深度应根据现场在 限定预压时间内应消除的变形式量确 定，若施工设备条件达不到设计深度， 则可采用（预压荷载超过建筑物基底 压力）等方法来满足工和要求。砂井 深度一般取10~20m。
系统组成——排水系统
材料
系统组成——排水系统 Vertical Wick Drains
水平排水体
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水平排水体
3、加压系统 是指土体固结所需的荷重。方式 有堆载预压和真空预压两种。 堆载预压是在砂垫层上堆砂、石 料等土料预压，设置竖向排水体 堆载预压称砂井堆载预压法；无 竖向排水体，则称为堆载预压 法。
2、竖向排水设计要点
砂井地基的设计工作即为选择适当的砂井长度、直径、间距、以及形 成有效的砂井排水系统所需的材料、砂垫层厚度等，以随地基在批载 预压过程中，在预期的时间内，达到所需要的固结度(通常定为80％)。
（1）．砂井直径和间距 常采用“细而密”原则。
一般砂井直径：300~500mm；间距：6~8倍井径。 袋装砂井直径：70~100mm；间距：15~30倍井径。
直径可按下式计算
D
2(b )
Dρ——塑料排水带当量换算直径 α——换算系数，无资料时可取0.75～1.00 b_-----塑料排水带的宽度； δ-----塑料排水带的厚度；
砂井间距s取决于地基的压缩性和预定时间内要求场地达到的 固结度。通常按井径比n(n=de/dw),de为砂井的有效排水圆 柱体直径，参照式（3-2）de＝1.05s(等边三角形布置）或 （3-3） de＝1.13s（正方形布置） 确定。对普通砂井，间距 可按n=6～8选用；袋装砂井或塑料排水带，可按n=15～20
1 、排水固结法的原理
排水垫层
水平排水盲沟
竖向排水体
加固软土 层
排水固结法的应用范围 用于处理软粘土地基，是十分有效的方法。
按照使用目的可以解决两个问题
沉降问题
稳定问题
2、系统组成——排水系统
主要用于改变地基原有的 排水条件，增加孔隙水排 出。系统是由水平排水的 砂垫层和竖向排水体构成 （普通砂井、袋装砂井和 塑料排水板）
际上也不恢复原来状态这两种条件而构成的。
加压系统
排水系统
排水固结法的种类
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(包括袋装砂井、塑料排水板等)堆载预 压法、真空预压法、降低地下水位法和电渗法。
堆载预压法和砂井堆载预压法唯一的区别在于：前者 的排水系统以天然地基土层本身为主；而后者在天然地基 中还人为地增设了诸如砂井等排水系统。
1、排水固结法的原理
利用饱和黏土渗透固结的原理，事先对建筑物场地堆 载预压法，土中孔隙水压力消散，从而地基发生固结 沉降，承载力逐步提高。根椐土的回弹与再压缩特性， 如若预压荷载接近或超过建筑物基底压力，则在已加 固场地上建造建筑物后，地基的变形将远小于固结前。 减少地基沉降，并提高地基承载力。此法适用于处理 淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基。
• 3、竖向排水体施工
• （1）普通砂井施工
• 先在地基中成孔，再灌砂密实形成砂井。砂井的灌砂量应按井孔的设 计尺寸和砂在中密度时的干重度计算，应大于计算值的95%以上。
• ⑴、套管法是借助低频率振动锤将钢管沉到设计深度，向管内灌砂， 然后振动拨管，形成密实的砂井。质量好被广泛应用。
• ⑵、射水法。成孔机具端部带喷嘴的射水管。施工时，高压水流通过 射水管前端的嘴喷出冲击破坏土体成孔的，然后灌砂形成砂井。施工 速度快，适用土质较好的黏性土地基。
（3）．砂井排列 砂井平面布置可采用等边三角形或正方形排列。在井径比表 达式n=de/dw 中，表征砂井有效排水范围的参数de和s的关系可 按下式取用。
正三角形排列
正方形排列
排水路径
l
de
(3-2) de
l
(3-3)
（4）. 砂井的布置范围和砂料: 大出基础轮廓线2~4m。
砂井的砂料宜用中粗砂，含泥量应小于3%。
• 应注意：钢管直径应略大于砂 井直径。拨管上提长度不宜超 过500mm。砂袋放入孔内应 超出孔口200mm以上，并应 扶直埋入砂垫层。灌入袋内的 应是干砂。