排水固结法

4.6 质量检验
• 排水固结法加固地基施工中经常进行的检测项
目有孔隙水压力观测、沉降观测、侧向位移观
测、地基土物理力学指标检测等。
4.6 质量检验
• 预压法竣工验收检验应符合下列规定：
• （1）排水竖井处理深度范围内和竖 井底面以下受压土层，经预压所完成的 竖向变形和平均固结度应满足设计要求。
• （2）应对预压的地基土进行原位十字板剪切 试验和室内土工试验。必要时，尚应进行现场 载荷试验，试验数量不应少于3点。 • （3）在加载过程中，应根据监测数据控制加 载速率。对竖井地基，最大竖向变形量不应超 过15mm,对天然地基，最大竖向变形量不应超 过10mm,边桩水平位移每天不应超过5mm。 • 根据上述观测资料综合分析，判断地基稳定性。
4.3
堆载预压设计计算
2 1
堆载过快易失稳

对深厚软粘土地基，应设置塑料排水带或砂井等排水竖井。当软土层 厚度不大或软土层含较多薄粉砂夹层，且固结速率能满足工期要求时， 可不设排水竖井。
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
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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。
• 根据固结理论，砂井直径越大，间距越密， 固结速率越快。如果比较砂井的直径和间 距对固结度的影响，又可看出，在同一井 径的条件下，砂井间距缩小一半，固结时 间约缩短三倍，而在同一间距条件下，井 径增大一倍，固结时间只减小约三分之一。 因此，缩短间距比增大井径对加速固结的 效果更好。所以，采用“细而密”的方案 是合理的。
• 按施工条件，砂井的间距一般不小于1.5m。
为了保证排水畅通，在砂井预压地表铺一 层砂，厚一般为0.5～1.0m，水下为1～2m。
•
（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。
4.3 砂井排水固结设计计算
Design Procedure of Sand Drain
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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。
出膜管与真空泵连接
试抽真空
• 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。
堆载预压法
• 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。 • 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
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。
百度文库
• 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。超载量的大小应 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 起的相应点的附加总应力，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。
• 真空预压管网铺设
• 真空预压地基处理
• 真空管网铺设
真空系统第一层土工布铺设
土工布是一种新型建筑材料，原料是涤纶、晴 纶、锦纶等高分子聚合物的合成纤维。按照制 造方法分为：有纺土工布和无纺土工布两种类 型。
真空系统双层密封土工膜的铺设
真空系统土工膜的密封
出膜连接与真空系统安装
出膜连接
• 塑料排水板地基处理
塑料排水板施工工艺流程 图
塑料排水板施工现场
• 真空预压法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。 • 当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道 内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层 之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙 水不断由排水通道排出，从而使土体固结。
• 真空预压和堆载预压比较具有如下优点： • ① 不需堆载材料，节省运输与造价； ② 场地清洁，噪音小； ③ 不需分期加荷，工期短； ④ 可在很软的地基上采用。
其它的预压法
• 1.井点降水预压法 • 井点降水预压是借井点抽水降低地下水位以增加土的自重 应力，达到预压目的。当降水5～6m时，降水预压荷载可 达50～60KPa。相当于3m左右厚的砂石的压力，由于降 水后使孔隙水压力降低，不会使土体发生破坏，故可不需 控制加荷速率，可一次降水至所需深度，加快固结时间。
排水固结法通常由排水系统和加压系统两部分组成。
插板机是一种新型打桩机械， 主要用于沿海软基处理，围 海造地施工领域
• 插板机就位后通过振 动锤对准插孔位下沉， 排水板从套管内穿过 与端头的锚靴相连， 套管顶住锚靴将排水 板插到设计入土深度， 拔起套管后，锚靴连 同排水板一起留在土 中，然后剪断连续的 排水板，即完成一个 排水孔插板操作 塑料排水板插板机
• 此法缺点是要一套专用设备，施工过程需专人管理和维修。
其它的预压法
4.5 施工方法
• 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。 • 灌入砂袋中的砂宜用干砂，并应灌致密 实。
真空预压法
• 真空预压指的是砂井真空预压。即在粘土 层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层 ，用真空泵对砂垫及砂井进行抽气，使地 下水位降低，同时在地下水位作用下加速 地基固结。亦即真空预压是在总压力不变 的条件下，使孔隙水压力减小、有效应力 增加而使土体压缩和强度增长
4.4真空预压法
• 真空预压法是1952年由瑞典皇家地质学院提出的，施工时 先在地面铺设一层透水的砂及砾石，其上覆盖不透气的薄膜 材料，然后用射流泵抽气使透水材料中保持高度的真空度， 使土体排水固结。 • 真空预压法处理地基必须设置排水竖井。设计内容包括：竖 井断面尺寸、间距、排列方式和深度的选择；预压区面积和 分块大小；真空预压工艺；要求达到的真空度和土层的固结 度；真空预压和建筑物荷载下地基的变形计算；真空预压后 地基土的强度增长计算等。 具体内容见教材
• 塑料排水板别名塑料排水 带，有波浪型、口琴型等 多种形状。中间是挤出成 型的塑料芯板，是排水带 的骨架和通道，其断面呈 并联十字，两面以非织造 土工织物包裹作滤层，芯 带起支撑作用并将滤层渗 进来的水向上排出，是淤 泥、淤质土、冲填土等饱 和粘性及杂填土运用排水 固结法进行软基处理的良 好垂直通道，大大缩短软 土固结时间。
• 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。对于一 般粘性土，数值不大，但如果是塑性指数较大 时，正常固结的软粘土，尤其是有机土，次固 结沉降就不能忽略。
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 黏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。 排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥、 泥炭土和冲 填土等饱和粘性土地基。