排水固结法地基处理工艺

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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。
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4.3 砂井排水固结设计计算
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。
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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。
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4.2 堆载预压法设计计算
4.2 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
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塑料排水板插板机
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• 塑料排水板地基处理5
• 真空预压地基处理
• 真空预压管网铺设
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• 排水板真空预压处理剖面示意图 7
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。
以后的地基强度为cu1：

cu1 (cu cu )
3 计算p1 作用下达到所确定固结度所需要的时间。 目的在于确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级 荷载开始施加的时间。
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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：
Hale Waihona Puke Baidu
p2

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：
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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，对饱和软粘土可采用下列公式估
算：
p1

5.14cu K

D
2 计算第一级荷载下地基强度增长值。在p1荷载 作用下，经过一段时间预压地基强度会提高，提高
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4.4 施工方法
4.4 Construction Methods
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： 铺设水平垫层、设置竖向排水体和施加 固结压力。
砂井成孔的典型方法有套管法、射水法、 螺旋钻成孔法和爆破法。
（5）砂料
宜选用中粗砂，其含泥量不能超过3％。
（6）砂垫层
砂井顶部铺设砂垫层，可使砂井排水有良好的 通道，将水排到工程场地以外。
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二、沉降计算 地基土的总沉降一般包括瞬时沉降、
固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉 降是在荷载作用下由于土的畸变所引起， 并在荷载作用下立即发生的。固结沉降 是由于孔隙水的排出而引起土体积减小 所造成的，占总沉降的主要部分。次固 结沉降则是由于超静水压力消散后，在 恒值有效应力作用下土骨架的徐变所致。
4.3 Design Procedure of Sand Drain
1925年，丹尼尔 . 莫兰将垂直砂井用于 费城－－奥克兰海湾大桥公路软土地基的加 固，1926年获得专利。
砂井法问世以后，因缺乏理论根据而按 经验设计。1940～1942年，巴隆（Barron） 根据太沙基的固结理论，提出砂井法的设计 计算方法。我国从20世纪50年代起，开始应 用砂井法。
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。
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正方形排列时 de＝1.13l

正三角形排列时 de＝1.05l

de为砂井的有效直径，l为砂井间距。
（4）砂井布置范围
砂井的布置范围一般可由基础的轮廓线向外增 大约2～4m。
“细而密”比“粗而稀”效果好。砂井直径一 般为300～400mm；袋装砂井直径为70～120mm。
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（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
第4章 排水固结法 Chapter 4 Consolidation
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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。
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砂井法主要适用于没有较大集中荷载的大 面积荷重或堆土荷重工程，例如水库土坝、油 罐、仓库、铁路路堤、贮矿场以及港口的水工 建筑物等工程。
一、砂井设计 砂井设计包括砂井直径、间距、深度、排列
方式、范围、砂料选择和砂垫层厚度等。
（1）砂井直径和间距 主要取决于土的固结特性和施工期限的要求。