排水固结法地基处理讲义
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。
地基处理讲义——排水固结
4.2.2 排水固结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。
2、加固机理(1)堆载预压加固机理预压法是在建筑物建造以前，在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，地基土强度就逐渐增长。
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。
如地基内某点的总应力增量为∆σ，有效应力增量为∆'σ，孔隙水压力增量为∆u，则三者满足以下关系：σσu∆∆∆'=-用填土等外加荷载对地基进行预压，是通过增加总应力∆σ并使孔隙水压力∆u消散而增加有效应力∆'σ的方法。
(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-排水固结法p(一)
地基处理-排水固结法p(一)地基处理-排水固结法P地基处理是建筑工程中非常重要的一部分，它的目的是提高地基承载力和改善地基稳定性，在土地沉降、下沉、侧移等方面起到重要的作用。
地基处理中，有一种叫做排水固结法P，它是一种有效的地基处理方法，能够在短时间内提高地基承载力和稳定性。
一、排水固结法P原理排水固结法P是一种基于网络理论的土壤改良方法。
它主要是通过挖掘出穿过黄土表层到黄土坡之间的“柱子”，对其进行排水处理，以达到提高地基承载力和稳定性的目的。
排水固结法P主要分为三个步骤：1. 挖掘穿过黄土表层到黄土坡之间的“柱子”，一般每个“柱子”的直径为0.6m-1.2m不等，深度一般为10-12米。
2. 安装土工合成材料和管道，在“柱子”内部进行排水。
一般采用压缩软管和排水管两种方式同时进行排水，以确保排水效果。
3. 对于不排水的深层黄土，采用反弯弧来进行水的导流。
在木框架内部加密排布钢筋，再进行混凝土灌注。
这样处理后，当水沿着深层土层内部流动时，就可以顺畅地通过排水板进行排干。
二、排水固结法P应用排水固结法P一般用于土质较差，地基承载力较弱的地区。
它主要应用于建筑、路基等工程中，能够提高地基承载力，防止建筑物因不良地基而受损。
值得注意的是，排水固结法P在使用过程中，需要严格控制挖掘“柱子”的深度、宽度、距离等因素。
同时还要考虑杆件在黄土坡中的长度以及墙体分块是否合理等因素。
只有这样才能确保排水固结法P的效果。
三、排水固结法P优缺点1. 优点：（1）排水固结法P的效果明显，能够快速提高地基承载力。
（2）方法简单，施工方便。
需要的材料和设备也较少。
（3）经济适用，成本低廉。
2.缺点：（1）排水固结法P无法处理深层还没有溶洞的黄土。
（2）排水固结法P效果也与挖掘“柱子”的深度、宽度、距离等因素相关，因此需要严格控制。
（3）排水固结法P后对周围环境会产生一定影响，需要进行植被的恢复等工作。
综合而言，排水固结法P是一种非常有效的地基处理方法，可以快速提高地基承载力和稳定性。
第四章--预压法(排水固结法)--第一二三节-概--述、加固机理、设计与计算备课讲稿
具体排水手段：设置竖向排水 体 ( 砂 井 、 塑 料 排 水 板 ( 袋 ))+ 水平排水体(砂垫层)
a 竖向双面排水
b 砂井地基排水
图4-2-2 排水法的原理
二、真空预压加固机理
真空预压法是在需要加固的软土地基表面：①先铺设砂 垫层；②然后埋设垂直排水管道； ③再用不透气的封闭膜 使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中； ④ 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，见图4-2-3 。
目标：加固期限尽量短；固结沉降快；强度增加充分；施工过程安全
由钻探及土工试验结果估算天然地基承载力
上部建筑物所要求的承载力与沉降量或稳定性的安全系数
确定砂井直径与深度，假定砂井有效间距
预压荷载的分级，固 结度及强度增大计算
预压荷载的设计
预压荷载引起的 沉降量计算
不
承载力或稳定性分析
验算工期
验算剩余沉降与沉降差
de与井间距l之关系为：
等边三角形排列：
de
2 3 l 1.05l
正方形排列：
de
4 l 1.13l
正三角形布置
正方形布置
图4-3-2 竖井排列形式
4) 井间距 l 的确定 l可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。
间距l可按井径比n 选用 (n=de/ dw ，de:有效排水直径;dw:竖井直径， 塑料排水带取dw=dp ,亦即取竖井直径dw为当量核算直径dp ).
具体步骤:
1) 利用地基的天然抗剪强度Cu 计算第一级容许施加的荷载P1。对 长条梯形填土，可根据Fellenius公式估算，即 P1 =5.52Cu／K。
2) 排水井的直径确定
地基处理方法之排水固结法
65
六 工程实例
1、芜湖江北产业集中区市政道路
夯锤
5000
600
山皮石 砂垫层
山皮石
4
砂垫层
400
2000
3000
土层
土层
6
土层
土层
2
传感器2号埋设点
加速度传感器测点布置图
真空膜
5
66
第一、二遍梅花形点夯，第三遍满夯
67
六 工程实例
1、芜湖江北产业集中区市政道路 低位高真空分层预压标准测试 单一塑料排水板
土层排入井中的渗流水 ➢ 砂垫层应有足够的厚度和良好的透水性，以减小对水流的阻力 ➢ 砂垫层的厚度一般为0.4m左右（水下砂垫层厚1m左右） ➢ 当砂垫层面积较大时，应在砂垫层底部设置纵横向排水盲沟，
使渗流水尽快排出预压区外
22
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 ➢ 固结度的计算是竖井地基设计中的一个很重要内容，知道各级
我国广泛分布着海相、湖相、河相沉积的软弱黏性土层： ➢含水量大、压缩性高、强度低、透水性差、不少情况河埋相藏沉积深厚
海相沉积 湖相沉积
3
4
一 概述
排水固结法由排水系统和加压系统两个主要部分组成。 ➢ 加压系统：为地基提供必要的固结压力而设置的，地基土层
因产生附加压力而发生排水固结。 ➢ 排水系统：为了改善地基原有的天然排水系统的边界条件，
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
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。
第2章 地基处理(排水固结)
系统组成——排水系统 Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
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
临时填土堆载预压
系统组成——加压系统
u z 2u z Cv t z 2
ur 2ur 1 ur Ch ( 2 ) r r t 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 u z u0 u0 u0
用固结度表示为：
1 U rz (1 U r )(1 U z )
（1）竖向固结度由太沙基一维理论计算。
1．砂井直径和间距 常采用“细而密”原则。 一般砂井直径：300~400mm；间距：6~8倍井径。 袋装砂井直径：70~120mm；间距：15~30倍井径。
2．砂井长度 根据现场各种因素定。（土层厚度、有无透水层、压缩层厚度、承压
水、稳定控制、沉降控制量等）一般10~25米。
3．砂井排列
正三角形排列
p1
5 B D Cu（ 1 0.2 ）（1 0.2 ） D K A B
K—安全系数，建议采用1.1～1.5； Cu—天然地基土的不排水抗剪强度（kPa）； D—基础埋置深度（m）； A、B—分别为基础的长边和短边（m）； γ —基底标高以上土的重度（kN/m3）。
②对饱和软粘土也可采用下式计算：
5.14Cu p1 γD K 5.52Cu p1 K
《土力学》（陈仲颐编） P282
③对长条形填土，可根据Fellenius公式估算，即：
地基处理第八章排水固结法模版课件
塑料排水带一般采用聚乙烯或聚 丙烯等材料制成，宽度通常为 10~20cm，厚度为3~4mm。
塑料排水固结法适用于处理淤泥 、沼泽等软弱地基，具有排水效
果好、施工方便等优点。
真空预压排水固结法
01
真空预压排水固结法是通过在地基上设置砂垫层，并在砂垫层上覆盖一层密封膜 ，利用真空泵将膜内的空气抽出，形成负压，使土层中的水分被排出，加速地基 的固结过程。
历史与发展
历史
排水固结法起源于20世纪初，经过多年的研究和实践，其理论和技术不断完善 和发展。
发展
随着科技的进步和工程实践的积累，排水固结法的理论和技术不断得到改进和 创新，如采用新型排水材料、优化排水通道设计等，使其在地基处理中得到更 广泛的应用。
02
排水固结法分类与技术特点
Chapter
砂井排水固结法
优化调整
根据监测结果，对施工方 案进行优化调整，提高排 水固结法的实施效果和安 全性。
04
排水固结法案例分析
Chapter
某住宅楼工程案例
总结词：成功应用
详细描述：该案例展示了排水固结法在住宅楼工程中的成功应用。通过合理的排 水设计和固结处理，有效解决了地基沉降和稳定性问题，提高了住宅楼的安全性 和使用寿命。
结法则适用于处理大面积的软弱土地基。
03
效果
桩基具有较高的承载力和稳定性，但施工成本较高，且可能对周围环境
造成影响。排水固结法则成本较低，且对环境影响较小，但处理时间较
长。
06
排水固结法的优缺点与展望
Chapter
优点
经济性
排水固结法通常比其他地基处理方法成本更低，因为它利用了天 然土壤的排水性能，减少了工程材料的消耗。
排水固结法ppt课件
⑵ 地下水位降低，相应增加附加应力 抽气后 土体中水位降落，在此水位降落范围内的土体便 从浮重度变为湿重度，此时土骨架增加了大约与 水位降落距离相当的固结压力。 ⑶ 封闭气泡排出，土的渗透性加大 如饱和土 体中含有少量封闭气泡，在正压作用下，该气泡 堵塞孔隙，使土的渗透降低，固结过程减慢，但 在真空吸力下，封闭气泡被吸出，从而使土体的 渗透性提高，固结过程加速。 真空预压即在总应力不变的情况下，通过减小 孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压是 在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。
16ppt课件523真空预压的加固机理真空预压法vacuumpreloading不需要进行堆载和卸荷是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如图54所示
5 排水固结法
用填土等外加荷载对地基进行预压，是通 过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加有 效应力的方法。堆载预压是在地基中形成超 静水压力的条件下排水固结，称为正压固结 。地基土层的排水固结效果与它的排水边界 有关。对沉降有严格限制的建筑物，应采用 超载预压法处理地基，缩短预压的时间。
精品课件
如图5.2所示，当土体的天然固结
精品课件
5.1.3 排水固结法适用范围
排水固结法适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘 性土地基。
软土层厚度小于4m，用天然地基堆载预压法处理，否则， 采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压法处理地基。
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，适用于很软弱粘土地基。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
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。
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。
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：
1、采用土工聚合物以分布路堤荷载和减小不均 匀沉降；
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、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。
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。
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
(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。
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：
u
U u 1 u
t 0 时， u 0 U 0
0 t 时， u 0 U 1
t 时， u 0 U 1
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。
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。
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。
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。
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