堆载预压排水固结工艺讲解(清楚明了)
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在堆载预压加荷过程中，以时间t为横坐标，加荷P和孔隙水压
力u 为纵坐标，绘制分
析曲线(图4-5-3)，可直
观地监测孔隙水压力
随各阶段加荷的变化
情况。当孔隙水压力
曲线出现陡变时，应
立即停止加荷。
图4-5-3 阶段加荷、孔隙水压力与时间关系曲线
4 沉降与边桩水平位移观测
饱和软土地基在预压加荷过程中，容易发生加荷过快引发地 基剪切破坏，使地基土产生侧向挤出，引起地面显著沉降等现象。 所以，利用观测地基变形的办法可及时掌握和控制加荷速率，避 免地基发生破坏。
(2) 芯带的抗拉强度不小于(10～15)N／mm； 滤膜的抗拉强度，干态时不小于(1.5～3.0)N／mm，湿
态时不小于(1.0～2.5)N／mm(插人土中较短时用小值，较长时 用大值)。
(3) 整个排水带应反复对折5次不断裂才认为合格。
表4-4-3 部分塑料排水带性能表
4) 施工机具。排水板打设机械与袋装砂井打设机械可通用， 只是将圆形导管改为矩形导管。当然还有一些专门打设机具 。
水平排水体
加压系统 堆载
排水 砂垫层
竖向排水体
软土层
堆载产生超静水压力
塑料排水板
图4-4-1 堆载预压排水固结示意图
塑料排水板(带)施工工艺
塑料板排水法起源于瑞典的纸板排水法，我国于1983年由河海 大学(原华东水利学院) 、交通部第一航务工程局科研所、天津港 务局等单位引进并推广应用。
1)主要特点。塑料排水板具有排水畅通、质量轻、强度高、耐久性 好等特点，因而是一种较理想的新型竖向排水体。
可以根据上述观察资料综合分析、判断地基的稳定性。
第四章 预压法(排水固结法) 第五节 施工过程监测和质检
一 施工过程监测
排水固结法的施工观测是保障安全施工和有效加固地基的重 要手段，施工当中常进行的观测和检测项目包括：孔隙水压力观 测、沉降观测、边桩水平位移观测、地基土物理力学指标检测。
1 孔隙水压力观测 利用孔隙水压力的现场观测资料可以优化加荷速率、推算不
同时间的固结度和强度增长，对于分析地基的稳定性，避免加荷 过快而造成地基破坏具有重要意义。图4-5-1为典型的孔隙水压 力观测曲线。
图4-5-1 空隙水压力与时间关系曲线
2 固结度的估算
根据实测的某时刻的孔隙水压力可以按式(4-5-1)估计该 时刻地基土的固结度：
U(t)
u u0
1
ut u0
硬透水膜塑料 带
梯形槽塑料 带
无纺布螺旋孔排水 带
△槽塑料带
无纺布柔性排水 带
SCVD1塑性带
滤膜 板芯
SCVD2塑性带
(图4-4-6)
板芯
3) 塑料排水板(带)性能要求。选择塑料排水板(带)时，应使 其具有良好的透水性和强度。其中：
(1) 塑料排水板(带)的纵向通水量不小于(15～40)×103mm3 ／s；滤膜的渗透系数不小于5×10-3mm／s；
(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;
表4-4-4 地基土条件与砂垫层施工方法
地基土条件
施工方法
软土地基具有 (1)机械分堆摊铺法(硬壳层承载力较好) 硬壳层 (2)顺序推进摊铺法(硬壳层承载力较差)
软土地基表面 地基表面首先铺设加强筋，如荆笆、塑料编织
较软
网、土工织物等，然后采用轻型机械铺砂(图
4-4-8)
超软地基
(1)地基表面首先铺设加强筋，如荆笆、塑料 编织网、土工织物等，然后人力顺序推进铺设， 或皮带运输机传送回垫;(2)水力泵输砂铺垫法 (水力冲填)(图4-4-9)
2) 基本结构。塑料排水板由滤膜和板芯组成，滤膜用以隔土和渗 水,板芯的齿槽为排水通道，排水板被打入地基土内，其两侧承受 土的齐压力且被地下水浸泡，起到隔土、渗水和排水通道的功能 (图4-4-6)。其中，芯板由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成两面有间 隔沟槽的板体，虑膜一般采用耐腐蚀的涤纶衬布。
П槽塑料 带
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；
二 水平排水体施工
1) 水平排水体的作用。水平排水体的作用是在预压过程中，作为 土体渗流水的快速排除通道，加快土层的排水固结，它与竖向排 水体相连，又称为排水砂垫层。
图4-5-2(b)所示为正常固结土Kf线(以总应力表示的极限应力
圆顶点的连线)和应力途径。
图4-5-2中，L1点为地基某测点的天然应力状态，施加第一级荷载后，有 效应力轨迹为曲线L1-Lՙ1 ；Lՙ1点到达破坏以前停止加荷，经过一段时间停歇， 孔隙水压力逐渐消散，有效应力增大至L2点，然后施加第二级荷载，应力轨 迹至Lՙ2点，停止加荷，使孔隙水消散。继续施加下级荷载时，作同样的处理，
5) 施工顺序。排水板的 打设顺序为：定位将排水 板通过导管从管靴穿出将 排水板与桩尖连接贴紧管 靴并对准桩位插入排水板 拔管剪断排水板(图4-4-7)。
图4-4-7 软土地基用塑料排水带 排水加固的施工过程示意图
6) 施工注意事项及要点 ① 选择合适的打设机械和管靴； ② 管靴(或桩尖)要与排水板(带)连接好，与套管扣紧，避免
⑦ 排水板(带)施工时，宜配置能检测其深度的设备，保证施工 深度不小于设计值；排水带外露长度不小于30cm
⑧ 排水板(带)需要接长时，应采用滤膜内芯带平搭接的连接方 法，搭接长度宜大于200mm。
⑨ 排水板(带) 施工完毕验收后，要埋人砂垫层，且埋入长度 不应小于500mm。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
排水带外露长 度不小于30cm
超软地基的堆载预压，大面积施工时通常采用自卸汽车与推土 机联合作业，第一级荷载宜用轻型机械或人工作业。
2) 堆载面积要求 堆载的顶面积不能小于建筑物底面积。堆载的底面积也
应适当扩大，以保证建筑物范围内的地基得到均匀加固。
3) 严格控制加荷速率 路堤、土石坝、油罐等构筑物，因填土高、荷载大，地
基强度不易满足快速填筑的要求，工程上要严格控制加荷速 率。采用逐层填筑的方法，确保各级荷载下的地基稳定性。
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。
2) 垫层要求。垫层砂料应保证具有较好的透水性，一般选用中粗 砂，黏粒含量不宜大于3％，无杂质和有机质混入，其渗透系数宜 大于1×10-2cm／s。排水砂垫层的厚度首先要满足及时排水的要求， 有时还起到持力层的作用，规范要求其厚度不应小于500mm。 3)施工方法。砂垫层施工方法根据场地的地基土条件而定，主要有 如下几种情况和相应施工方法，如表4-4-4所示。
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｡
预压法(排水固结法)
施工工艺与方法
排水固结法广泛应用于我国的沿海平原和内陆湖泊沉积 地区的软土地基加固工程中，并积累了丰富的施工经验。
排水固结法施工工艺可分为三个部分： 1) 竖向排水体的施工; 2) 水平排水体的施工;
3) 加压系统的施工(预压) (图4-4-1 ).
三项施工工艺是排水固结法施工的要点
使应力轨迹始终位于破坏包线以下，可避免地基发生剪切破坏。
图4-5-2(a)
图 4-5-2(b)
2) u／P比值控制法 一些工程实践经验表明，堆载预压加压过程中，如果加压过快
可导致地基失稳，必须控制地基中孔隙水压力u和荷载P之比小于某 一定值，可避免造成地基失稳，一般控制二者比值u／P <0.5～0.6。
图4-4-8 铺设加强筋和砂垫层
图4-4-9 皮带机传送回垫
三 加压系统的施工 1 堆载预压
排水固结法的固结压力(荷载)主要有三类： ① 建(构)筑物本身的重量，如堤坝、道路； ② 外加预压荷载； ③ 通过减小地基土的孔隙水压力而增加有效固结压力。
1) 堆料要求。 堆载预压的材料一般以散料为主，如石料、砂、砖等。对
4) 做好变形监测 根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79---2002)的规定，
加载过程中应进行竖向变形、边桩水平位移及孔隙水压力 等项目的监测，且根据监测资料控制加载速率。其中：
a 、对竖井地基，最大竖向变形量每天不应超过15mm； b 、对天然地基，最大竖向变形量每天不应超过10mm； c 、边桩水平位移每天不应超过5mm，
提管时脱开，将排水板(带)带出，防止套管进泥； ③ 打设机上设有进尺标志，控制塑料带打设深度； ④ 排水板(带)的性能指标必须符合设计要求。排水板(带)在
现场应妥加护，防止阳光照射、破损或污染，破损或污染 者禁用； ⑤ 排水板(带)施工用套管应保证插入地基中的板带不扭曲；
⑥ 套管尖平端与导管靴配合要适当，避免错缝，防止淤泥在打 设过程中进入导管、乃至增大对排水板(带)的阻力，甚至将 塑料板带出；
力u 为纵坐标，绘制分
析曲线(图4-5-3)，可直
观地监测孔隙水压力
随各阶段加荷的变化
情况。当孔隙水压力
曲线出现陡变时，应
立即停止加荷。
图4-5-3 阶段加荷、孔隙水压力与时间关系曲线
4 沉降与边桩水平位移观测
饱和软土地基在预压加荷过程中，容易发生加荷过快引发地 基剪切破坏，使地基土产生侧向挤出，引起地面显著沉降等现象。 所以，利用观测地基变形的办法可及时掌握和控制加荷速率，避 免地基发生破坏。
(2) 芯带的抗拉强度不小于(10～15)N／mm； 滤膜的抗拉强度，干态时不小于(1.5～3.0)N／mm，湿
态时不小于(1.0～2.5)N／mm(插人土中较短时用小值，较长时 用大值)。
(3) 整个排水带应反复对折5次不断裂才认为合格。
表4-4-3 部分塑料排水带性能表
4) 施工机具。排水板打设机械与袋装砂井打设机械可通用， 只是将圆形导管改为矩形导管。当然还有一些专门打设机具 。
水平排水体
加压系统 堆载
排水 砂垫层
竖向排水体
软土层
堆载产生超静水压力
塑料排水板
图4-4-1 堆载预压排水固结示意图
塑料排水板(带)施工工艺
塑料板排水法起源于瑞典的纸板排水法，我国于1983年由河海 大学(原华东水利学院) 、交通部第一航务工程局科研所、天津港 务局等单位引进并推广应用。
1)主要特点。塑料排水板具有排水畅通、质量轻、强度高、耐久性 好等特点，因而是一种较理想的新型竖向排水体。
可以根据上述观察资料综合分析、判断地基的稳定性。
第四章 预压法(排水固结法) 第五节 施工过程监测和质检
一 施工过程监测
排水固结法的施工观测是保障安全施工和有效加固地基的重 要手段，施工当中常进行的观测和检测项目包括：孔隙水压力观 测、沉降观测、边桩水平位移观测、地基土物理力学指标检测。
1 孔隙水压力观测 利用孔隙水压力的现场观测资料可以优化加荷速率、推算不
同时间的固结度和强度增长，对于分析地基的稳定性，避免加荷 过快而造成地基破坏具有重要意义。图4-5-1为典型的孔隙水压 力观测曲线。
图4-5-1 空隙水压力与时间关系曲线
2 固结度的估算
根据实测的某时刻的孔隙水压力可以按式(4-5-1)估计该 时刻地基土的固结度：
U(t)
u u0
1
ut u0
硬透水膜塑料 带
梯形槽塑料 带
无纺布螺旋孔排水 带
△槽塑料带
无纺布柔性排水 带
SCVD1塑性带
滤膜 板芯
SCVD2塑性带
(图4-4-6)
板芯
3) 塑料排水板(带)性能要求。选择塑料排水板(带)时，应使 其具有良好的透水性和强度。其中：
(1) 塑料排水板(带)的纵向通水量不小于(15～40)×103mm3 ／s；滤膜的渗透系数不小于5×10-3mm／s；
(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;
表4-4-4 地基土条件与砂垫层施工方法
地基土条件
施工方法
软土地基具有 (1)机械分堆摊铺法(硬壳层承载力较好) 硬壳层 (2)顺序推进摊铺法(硬壳层承载力较差)
软土地基表面 地基表面首先铺设加强筋，如荆笆、塑料编织
较软
网、土工织物等，然后采用轻型机械铺砂(图
4-4-8)
超软地基
(1)地基表面首先铺设加强筋，如荆笆、塑料 编织网、土工织物等，然后人力顺序推进铺设， 或皮带运输机传送回垫;(2)水力泵输砂铺垫法 (水力冲填)(图4-4-9)
2) 基本结构。塑料排水板由滤膜和板芯组成，滤膜用以隔土和渗 水,板芯的齿槽为排水通道，排水板被打入地基土内，其两侧承受 土的齐压力且被地下水浸泡，起到隔土、渗水和排水通道的功能 (图4-4-6)。其中，芯板由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成两面有间 隔沟槽的板体，虑膜一般采用耐腐蚀的涤纶衬布。
П槽塑料 带
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；
二 水平排水体施工
1) 水平排水体的作用。水平排水体的作用是在预压过程中，作为 土体渗流水的快速排除通道，加快土层的排水固结，它与竖向排 水体相连，又称为排水砂垫层。
图4-5-2(b)所示为正常固结土Kf线(以总应力表示的极限应力
圆顶点的连线)和应力途径。
图4-5-2中，L1点为地基某测点的天然应力状态，施加第一级荷载后，有 效应力轨迹为曲线L1-Lՙ1 ；Lՙ1点到达破坏以前停止加荷，经过一段时间停歇， 孔隙水压力逐渐消散，有效应力增大至L2点，然后施加第二级荷载，应力轨 迹至Lՙ2点，停止加荷，使孔隙水消散。继续施加下级荷载时，作同样的处理，
5) 施工顺序。排水板的 打设顺序为：定位将排水 板通过导管从管靴穿出将 排水板与桩尖连接贴紧管 靴并对准桩位插入排水板 拔管剪断排水板(图4-4-7)。
图4-4-7 软土地基用塑料排水带 排水加固的施工过程示意图
6) 施工注意事项及要点 ① 选择合适的打设机械和管靴； ② 管靴(或桩尖)要与排水板(带)连接好，与套管扣紧，避免
⑦ 排水板(带)施工时，宜配置能检测其深度的设备，保证施工 深度不小于设计值；排水带外露长度不小于30cm
⑧ 排水板(带)需要接长时，应采用滤膜内芯带平搭接的连接方 法，搭接长度宜大于200mm。
⑨ 排水板(带) 施工完毕验收后，要埋人砂垫层，且埋入长度 不应小于500mm。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
排水带外露长 度不小于30cm
超软地基的堆载预压，大面积施工时通常采用自卸汽车与推土 机联合作业，第一级荷载宜用轻型机械或人工作业。
2) 堆载面积要求 堆载的顶面积不能小于建筑物底面积。堆载的底面积也
应适当扩大，以保证建筑物范围内的地基得到均匀加固。
3) 严格控制加荷速率 路堤、土石坝、油罐等构筑物，因填土高、荷载大，地
基强度不易满足快速填筑的要求，工程上要严格控制加荷速 率。采用逐层填筑的方法，确保各级荷载下的地基稳定性。
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。
2) 垫层要求。垫层砂料应保证具有较好的透水性，一般选用中粗 砂，黏粒含量不宜大于3％，无杂质和有机质混入，其渗透系数宜 大于1×10-2cm／s。排水砂垫层的厚度首先要满足及时排水的要求， 有时还起到持力层的作用，规范要求其厚度不应小于500mm。 3)施工方法。砂垫层施工方法根据场地的地基土条件而定，主要有 如下几种情况和相应施工方法，如表4-4-4所示。
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｡
预压法(排水固结法)
施工工艺与方法
排水固结法广泛应用于我国的沿海平原和内陆湖泊沉积 地区的软土地基加固工程中，并积累了丰富的施工经验。
排水固结法施工工艺可分为三个部分： 1) 竖向排水体的施工; 2) 水平排水体的施工;
3) 加压系统的施工(预压) (图4-4-1 ).
三项施工工艺是排水固结法施工的要点
使应力轨迹始终位于破坏包线以下，可避免地基发生剪切破坏。
图4-5-2(a)
图 4-5-2(b)
2) u／P比值控制法 一些工程实践经验表明，堆载预压加压过程中，如果加压过快
可导致地基失稳，必须控制地基中孔隙水压力u和荷载P之比小于某 一定值，可避免造成地基失稳，一般控制二者比值u／P <0.5～0.6。
图4-4-8 铺设加强筋和砂垫层
图4-4-9 皮带机传送回垫
三 加压系统的施工 1 堆载预压
排水固结法的固结压力(荷载)主要有三类： ① 建(构)筑物本身的重量，如堤坝、道路； ② 外加预压荷载； ③ 通过减小地基土的孔隙水压力而增加有效固结压力。
1) 堆料要求。 堆载预压的材料一般以散料为主，如石料、砂、砖等。对
4) 做好变形监测 根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79---2002)的规定，
加载过程中应进行竖向变形、边桩水平位移及孔隙水压力 等项目的监测，且根据监测资料控制加载速率。其中：
a 、对竖井地基，最大竖向变形量每天不应超过15mm； b 、对天然地基，最大竖向变形量每天不应超过10mm； c 、边桩水平位移每天不应超过5mm，
提管时脱开，将排水板(带)带出，防止套管进泥； ③ 打设机上设有进尺标志，控制塑料带打设深度； ④ 排水板(带)的性能指标必须符合设计要求。排水板(带)在
现场应妥加护，防止阳光照射、破损或污染，破损或污染 者禁用； ⑤ 排水板(带)施工用套管应保证插入地基中的板带不扭曲；
⑥ 套管尖平端与导管靴配合要适当，避免错缝，防止淤泥在打 设过程中进入导管、乃至增大对排水板(带)的阻力，甚至将 塑料板带出；