地基处理排水固结070416.pptx

排水固结法排水固结法 n排水固结法是目前土木工程广为采用的地基处理排水固结法是目前土木工程广为采用的地基处理方法，通过国内外众多专家学者近方法，通过国内外众多专家学者近5050年的共同努力，年的共同努力，在排水系统、水荷载预压、水下真空预压、真空井在排水系统、水荷载预压、水下真空预压、真空井点降水、真空联合堆载预压加固等方面均取得了大点降水、真空联合堆载预压加固等方面均取得了大量有较高水平和实用价值的成果并在工程中得到广量有较高水平和实用价值的成果并在工程中得到广泛的应用。泛的应用。n在堆载排水预压法的应用方面，我国已有大量成在堆载排水预压法的应用方面，我国已有大量成功经验与应用成果（如广东的高速公路、深圳湾填功经验与应用成果（如广东的高速公路、深圳湾填海等大型堆载预压加固项目）。海等大型堆载预压加固项目）。深圳河真空预压全貌深圳河真空预压全貌深圳美视妈湾油库海上抛石围堤、海上铺设土工布、回深圳美视妈湾油库海上抛石围堤、海上铺设土工布、回填砂和插板并堆载预压竣工后使用现场填砂和插板并堆载预压竣工后使用现场四航研究院进行的交通部综合地基加固现场试验（在潮间带四航研究院进行的交通部综合地基加固现场试验（在潮间带插铺土工布、回填砂垫层、插排水板，并用真空气体、水荷插铺土工布、回填砂垫层、插排水板，并用真空气体、水荷载流体和堆砂固体进行三相体联合预压）载流体和堆砂固体进行三相体联合预压）四航研究院珠海前山水荷载预压加固示意图四航研究院珠海前山水荷载预压加固示意图四航研究院深圳妈湾潮间带真空预压一角（退潮时）四航研究院深圳妈湾潮间带真空预压一角（退潮时）排水固结排水固结n加固机理加固机理 n设计与计算设计与计算 n施工工艺施工工艺 n质量检验质量检验 排水固结排水固结n排水固排水固结法是法是对天然地基，或先在地基中天然地基，或先在地基中设置砂井置砂井(袋装砂井或塑料排水袋装砂井或塑料排水带)等等竖向向排水体，然后利用建筑物本身重量分排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐逐渐加加载；或在建筑物建造前在；或在建筑物建造前在场地先行加地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐，使土体中的孔隙水排出，逐渐固固结，地基，地基发生沉降，同生沉降，同时强度逐步提高的度逐步提高的方法。方法。排水固结排水固结n常用于解决常用于解决软粘土地基粘土地基的沉降和的沉降和稳定定问题，可使地基的沉降在加可使地基的沉降在加载预压期期间基本完成基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期或大部分完成，使建筑物在使用期间不致不致产生生过大的沉降和沉降差。同大的沉降和沉降差。同时，可增加，可增加地基土的抗剪地基土的抗剪强度，从而提高地基的承度，从而提高地基的承载力和力和稳定性。定性。排水固结排水固结n排水固排水固结法是由排水系法是由排水系统和加和加压系系统两部分共同两部分共同组合而成的合而成的适用范围适用范围n适用于适用于处理各理各类淤泥、淤泥淤泥、淤泥质土及冲填土等土及冲填土等饱和和粘性土地基。粘性土地基。n砂井法特砂井法特别适用于存在适用于存在连续薄砂薄砂层的地基。但砂的地基。但砂井只能加速主固井只能加速主固结而不能减少次固而不能减少次固结，对有机有机质土和泥炭等次固土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服土，不宜只采用砂井法。克服次固次固结可利用超可利用超载的方法。的方法。n真空真空预压法适用于能在加固区形成法适用于能在加固区形成(包括采取措施包括采取措施后形成后形成)稳定定负压边界条件的界条件的软土地基。降低地下土地基。降低地下水位法、真空水位法、真空预压法和法和电渗法由于不增加剪渗法由于不增加剪应力，力，地基不会地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很生剪切破坏，所以它适用于很软弱的弱的粘土地基。粘土地基。排水固结法分类n根据加压和排水两个系统的不同，派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：生出多种固结加固地基的方法：n美国跨越金山湾南端的美国跨越金山湾南端的Dumbarton桥东侧引道路堤引道路堤场地，路堤下淤泥的抗剪地，路堤下淤泥的抗剪强度小于度小于5kpa，其固，其固结时间将需要将需要3040年，年，为了支撑路堤和加速所了支撑路堤和加速所预计的的2m沉降量沉降量,采用如下方案：采用如下方案：n1、采用土工聚合物以分布路堤荷、采用土工聚合物以分布路堤荷载和减小不均匀沉和减小不均匀沉降；降；n2、使用、使用轻质填料以减填料以减轻荷荷载；n3、采用、采用竖向排水体使固向排水体使固结时缩短到一年以内；短到一年以内；n4、设置土工聚合物置土工聚合物滤网以防排水网以防排水层发生生污染等。染等。加固机理加固机理 n(1)(1)堆堆载预压加固机理加固机理 n(2)(2)真空真空预压加固机理加固机理 (1)(1)堆载预压加固机理堆载预压加固机理n预压法法：在在建建筑筑物物建建造造以以前前，在在建建筑筑场地地进行行加加载预压，使使地地基基的的固固结沉沉降降基基本本完完成成并并提提高高地地基基土土强度的方法。度的方法。n 在在饱和和软土土地地基基上上施施加加荷荷载后后，孔孔隙隙水水被被缓慢慢排排出出，孔孔隙隙体体积随随之之逐逐渐减减少少，地地基基发生生固固结变形形。同同时随随着着超超静静水水压力力逐逐渐消消散散，有有效效应力力逐逐渐提高，地基土提高，地基土强度逐度逐渐增增长。n 在荷在荷载作用下，土作用下，土层的固的固结过程就是超静孔隙程就是超静孔隙水水压力力(简称孔隙水称孔隙水压力力)消散和有效消散和有效应力增加的力增加的过程。程。堆载预压固结法示意图堆载预压固结法示意图(2)(2)真空预压加固机理真空预压加固机理n真空真空预压法法：在需要加固的：在需要加固的软土地基表面先土地基表面先铺设砂砂垫层，然后埋，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的垂直排水管道，再用不透气的封封闭膜使其与大气隔膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通，薄膜四周埋入土中，通过砂砂垫层内埋内埋设的吸水管道，用真空装置的吸水管道，用真空装置进行抽行抽气，使其形成真空，增加地基的有效气，使其形成真空，增加地基的有效应力。力。n真空真空预压的原理主要反映在以下几个方面：的原理主要反映在以下几个方面：1)1)薄膜上承受等于薄膜内外薄膜上承受等于薄膜内外压差的荷差的荷载。2)2)地下水位降低，相地下水位降低，相应附加附加应力增加。力增加。3)3)封封闭气泡排出，土的渗透性加大。气泡排出，土的渗透性加大。真空预压法示意图n真空真空预压法法设计与计算设计与计算 n排水固排水固结法的法的设计，实质上就是上就是进行排水行排水系系统和加和加压系系统的的设计，使地基在受，使地基在受压过程中排水固程中排水固结、强度相度相应增加以增加以满足逐足逐渐加荷条件下地基加荷条件下地基稳定性的要求，并加速地定性的要求，并加速地基的固基的固结沉降，沉降，缩短短预压的的时间。设计与计算设计与计算 n堆堆载预压法法处理地基的理地基的设计应包括下列包括下列内容：内容：n1 1 选择塑料排水塑料排水带或砂井，确定其断面或砂井，确定其断面尺寸、尺寸、间距、排列方式和深度；距、排列方式和深度；n2 2 确定确定预压区范区范围。预压荷荷载大小、荷大小、荷载分分级、加、加载速率和速率和预压时间；n3 3 计算地基土的固算地基土的固结度、度、强度增度增长、抗、抗滑滑稳定性和定性和变形。形。设计与计算设计与计算 n加加载预压法法设计包括加包括加压系系统和排水系和排水系统的的设计。n加加压系系统主主要要指指堆堆载预压计划划以以及及堆堆载材料的材料的选用；用；n排排水水系系统包包括括竖向向排排水水体体的的材材料料选用用、排水体排水体长度、断面、平面布置的确定。度、断面、平面布置的确定。设计与计算设计与计算 n一、加一、加压系系统设计n目目前前采采用用的的加加压方方法法包包括括：堆堆载法法、利利用用建建筑筑物物自自重重法法、降降水水法法、真真空空法法以以及及联合法等。合法等。设计与计算设计与计算 n1 1、堆、堆载预压法法n堆堆载预压是在建筑施工前通是在建筑施工前通过临时堆填堆填土、砂、石、土、砂、石、砖等散料等散料对地基加地基加载预压，使地基土的沉降大部分或分基本完成，使地基土的沉降大部分或分基本完成，并因固并因固结而提高地基承而提高地基承载力，然后除去力，然后除去堆堆载，再行建筑施工的一种，再行建筑施工的一种处理方法。理方法。该法适用于各种法适用于各种软粘土地基。粘土地基。设计与计算设计与计算 n（1 1）堆）堆载预压的的计算步算步骤n由于由于软粘土地基抗剪粘土地基抗剪强度度较低，无低，无论直接建造直接建造建筑物建筑物还是是进行堆行堆载预压往往都不可能快速往往都不可能快速加加载，而必，而必须分分级逐逐渐加荷，待前期荷加荷，待前期荷载下下地基地基强度增加到足以加下一度增加到足以加下一级荷荷载时方可加方可加下一下一级荷荷载。n计算步算步骤：先用：先用简便的方法确定一个初步的加便的方法确定一个初步的加荷荷计划，然后校核划，然后校核这一加荷一加荷计划下地基的划下地基的稳定性和沉降。定性和沉降。设计与计算设计与计算 n1 1）利用地基的天然地基土抗剪）利用地基的天然地基土抗剪强度度计算算第一第一级容容许施加的荷施加的荷载p p1 1。n一般可根据斯开普一般可根据斯开普顿极限荷极限荷载的半的半经验公式作公式作为初步估算初步估算 设计与计算设计与计算 n斯开普顿极限荷载斯开普顿极限荷载设计与计算设计与计算 n饱和和软粘土粘土n条形填土，可根据公式估算：条形填土，可根据公式估算：设计与计算设计与计算 n2 2）计算第一算第一级荷荷载下地基下地基强度增度增长值p p1 1。n在在p p1 1荷荷载作用下，作用下，经过一段一段时间预压地基地基强度度会提高，提高以后的地基会提高，提高以后的地基强度度为C Cu1u1,n其中其中CuCu为p p1 1作用下地基因固作用下地基因固结而增而增长的的强度。度。一般可先假定一固一般可先假定一固结度，通常可假度，通常可假设为70%70%，然后求出然后求出强度增量，度增量，为考考虑剪切蠕剪切蠕动的的强度折减系数。度折减系数。设计与计算设计与计算 n3 3）计算算p p1 1作用下达到所确定固作用下达到所确定固结度所需度所需要的要的时间。n达到某一固达到某一固结度所需要的度所需要的时间可根据固可根据固结度与度与时间的关系求得。此步的关系求得。此步计算目的算目的在于确定第一在于确定第一级荷荷载停歇停歇时间，即第二，即第二级荷荷载开始施加的开始施加的时间。设计与计算设计与计算 n4 4）根根据据第第二二步步所所得得到到的的地地基基强度度计算算第第二二级所能施加的荷所能施加的荷载p p2 2。n同同样，求求出出在在p p2 2作作用用下下地地基基固固结度度达达70%70%时的的强度度以以及及所所需需要要的的时间，然然后后计算算第第三三级所所能能施施加加的的荷荷载，依依次次可可计算算出出以后各以后各级荷荷载和停歇和停歇时间。设计与计算设计与计算 n5 5）按按以以上上步步骤确确定定的的加加荷荷计划划进行行每每一一级荷荷载下下地地基基的的稳定定性性验算算。如如稳定定性性不不满足要求，足要求，则调整加荷整加荷计划。划。n6 6）计算算预压荷荷载下下地地基基的的最最终沉沉降降量量和和预压期期间的的沉沉降降量量。即即确确定定预压荷荷载卸卸除除的的时间，这时地地基基在在预压荷荷载下下所所完完成成的的 沉沉降降量量已已达达设计要要求求，所所留留的的沉沉降降是是建建筑筑物所允物所允许的的 。设计与计算设计与计算 n2 2、超、超载预压 n对沉沉降降有有严格格限限制制的的建建筑筑，应采采取取超超载预压法法处理地基。理地基。n经超超载预压后后，如如受受压土土层各各点点的的有有效效竖向向应力力大大于于建建筑筑物物荷荷载引引起起的的相相应点点的的附附加加总应力力时，则今今后后在在建建筑筑物物荷荷载作作用用下下地地基基土土将将不不会会再再发生生主主固固结变形形，而而且且将将减减小小次次结变形形，并并推推迟次次固固结变形的形的发生。生。设计与计算设计与计算 n在在预压过程程中中，任任意意时间地地基基的的沉沉降降量量可可表表示示为：n可用于：可用于：a a确定所需的超载压力值确定所需的超载压力值p ps s，以保证使用（或永久），以保证使用（或永久）荷载荷载p pf f作用下预期的总沉降量在给定时间完成；作用下预期的总沉降量在给定时间完成；b b确定在给定确定在给定超载下达到预定沉降所需要的时间。超载下达到预定沉降所需要的时间。设计与计算设计与计算 n3 3、真空、真空预压法法n真真空空预压法法是是在在需需要要加加固固的的软土土地地基基表表面面先先铺设砂砂垫层，然然后后埋埋设竖向向排排水水体体，竖向向排排水水体体常常采采用用袋袋装装砂砂井井、或或塑塑料料排排水水带。再再用用不不透透气气的的封封闭膜膜使使其其与与大大气气隔隔绝，薄薄膜膜四四周周埋埋入入土土中中，通通过砂砂垫层埋埋设的的吸吸水水管管道道，用用真真空空装装置置进行行抽抽气气，使使其其形形成成真真空空，使使土土中中水水排排出出，增增加加地地基的有效基的有效应力。力。设计与计算设计与计算 n为了了满足足某某些些使使用用荷荷载大大，承承载力力要要求求高高的的建建筑筑物物的的需需要要，19831983年年开开展展了了真真空空和和堆堆载联合合预压法法的的研研究究，实践践证明明，真真空空预压和和堆堆载预压的的效效果果是是可可以以叠叠加加的的。采采用用真真空空和和堆堆载联合合预压法法已已获得得过相相当当130kpa130kpa等等效效荷荷载的的预压效果。效果。设计与计算设计与计算 n（1 1）真空）真空预压的的设计n设计内内容容除除排排水水系系统外外，主主要要包包括括：密密封封内内的的真真空空度度，加加固固土土层要要求求达达到到的的平平均均固固结度度，竖向向排排水水体体的的尺尺寸寸，加加固固后后的的沉沉降降和和工工艺设计等。等。设计与计算设计与计算 nA.A.膜内真空度膜内真空度n真真空空预压效效果果和和封封闭膜膜内内所所达达到到的的真真空空度度大大小小关关系系极极大大。根根据据国国内内一一些些工工程程的的经验，当当采采用用合合理理的的工工艺和和设备，膜膜内内真真空空度度一一般般可可维持持600mmHg600mmHg左左右右，相相当当于于80kpa80kpa的的真真空空压力力，此此值可作可作为最大膜内最大膜内设计真空度。真空度。设计与计算设计与计算 nB.B.加固区内要求达到平均固加固区内要求达到平均固结度度n一一般般可可采采用用80%80%的的固固结度度。如如工工期期许可可，也也可可采采用用更更大大一一些些的的固固结度度作作为设计要要求求达达到到的的固固结度。度。设计与计算设计与计算 nC.C.竖向排水体向排水体n一般采用袋装砂井或塑料排水一般采用袋装砂井或塑料排水带。n真真空空预压处理理地地基基时，必必须设置置竖向向排排水水体体，由由于于砂砂井井（袋袋装装砂砂井井或或塑塑料料排排水水带）能能将将真真空空度度从从砂砂垫层中中传至至土土体体，并并将将土土体体中中的的水水抽抽至至砂砂垫层然然后后排排出出。若若不不设置置砂砂井井等等就就起起不到上述的作用和加固目的。不到上述的作用和加固目的。n抽抽真真空空的的时间与与土土质条条件件和和竖向向排排水水体体的的间距距密密切切有有关关。达达到到相相同同的的固固结度度，间距距越越小小，则所需的所需的时间越短越短.设计与计算设计与计算 n袋装砂井间距与所需时间关系袋装砂井间距与所需时间关系 设计与计算设计与计算 nD.D.沉降沉降计算算n先先计算算加加固固前前建建筑筑物物荷荷载下下天天然然地地基基的的沉沉降降量量，然然后后计算算真真空空预压期期间所所完完成成的的沉沉降降量量，两两者者之之差差即即为预压后后在在建建筑筑物物使使用用荷荷载下下可可能能发生的沉降。生的沉降。n预压期期间的的沉沉降降可可根根据据设计要要求求达达到到固固结度度推推算加固区所增加的平均有效算加固区所增加的平均有效应力。力。设计与计算设计与计算 n4 4、真空、真空堆堆载联合合预压法法n对承承载力力要要求求高高，沉沉降降限限制制严的的建建筑筑物物，可可采采用用真真空空堆堆载联合合预压法法。真真空空是是负压，堆堆载是是正正压，通通过实际工工程程测出出的的效效果果是是可可以以叠叠加加的。的。真空真空堆载联合预压法示意图堆载联合预压法示意图n4 4、真空、真空堆堆载联合合预压法法设计与计算设计与计算 n真真空空预压的的总面面积不不得得小小于于基基础外外边缘所所包包围的的面面积，一一般般真真空空的的边缘应比比建建筑筑物物基基础外外缘超超出出2 23m3m，另另外外，每每块预压的的面面积尽尽可可能能大大，彼彼此此间可可搭搭接接或或有有一一定定间距距。加加固固面面积越越大大，加加固固面面积与与周周边长度度之之比比也也越越大大。气气密密性性也也越越好好，真真空空度度也也越越高高。根根据据现有有的的材材料料和和工工艺设备，每，每块面面积已达已达3 3万。万。n当当在在加加固固区区发现有有透透气气层和和透透水水层时，一一般般可可在在塑塑料料薄薄膜膜周周边采采用用另另加加水水泥泥土土搅拌拌桩的的壁壁式式密封措施。密封措施。真空度与加固面积的关系真空度与加固面积的关系 设计与计算设计与计算 n5 5、降低地下水位、降低地下水位预压法法 n降降低低地地下下水水位位法法是是指指利利用用井井点点抽抽水水降降低低地地下下水水位位以以增加土的自重增加土的自重应力，达到力，达到预压加固的目的。加固的目的。n最最适适用用于于砂砂性性土土或或在在软粘粘土土层中中存存在在砂砂或或粉粉土土的的情情况。况。n对于于深深度度的的软粘粘土土层，为加加速速其其固固结，往往往往设置置砂砂井井并并采采用用井井点点法法降降低低地地下下水水位位。当当应用用真真空空装装置置降降水水时，地地下下水水位位约可可降降低低5 56m6m，产生生的的预压荷荷载为505060kpa60kpa，相相当当于于3m3m左左右右的的砂砂石石堆堆载。若若需需要要更深的降水更深的降水时，则需要用高需要用高扬程的井点法。程的井点法。轻型井点降水轻型井点降水n轻型井点降水轻型井点降水 滤管及沉管滤管及沉管n滤管及沉管滤管及沉管 设计与计算设计与计算 n6 6、利用建筑物自重加、利用建筑物自重加压法法 n直直接接利利用用建建筑筑物物自自身身重重量量，分分期期施施工工，使使地地基基在在前前期期荷荷载下下固固结，强度度提提高高到到满足足下下一一级荷荷载再再继续施施工工，如如此此反反复复，直直至至建建筑筑物物竣竣工工，达达到到使使用用荷荷载。由由于于在在施施工工过程程中中，地地基基逐逐渐发生生固固结沉沉降降，至至建建筑筑物物使使用用时沉沉降降大大部部分分完完成成。该法法不不需需要要另另外外的的加加载系系统，经济有效。有效。n适适用用于于某某些些对沉沉降降要要求求不不严格格（能能够适适应较大大变形形），而而以以地地基基稳定定性性为控控制制条条件件的的建建筑筑物物，如如路路堤堤、土土坝、油罐等。、油罐等。设计与计算设计与计算 n二、排水系二、排水系统设计n1 1）竖向排水体材料向排水体材料选择 n2)2)砂井或塑料排水砂井或塑料排水带直径直径n3)3)砂井或塑料排水砂井或塑料排水带间距距n4)4)砂井排列方式砂井排列方式n5)5)竖向排水体深度向排水体深度设计n6 6）地表排水砂）地表排水砂垫层设计 设计与计算设计与计算 n二、排水系二、排水系统设计n1 1）竖向排水体材料向排水体材料选择 n竖向排水体可采用普通砂井、袋装砂井向排水体可采用普通砂井、袋装砂井和塑料排水和塑料排水带。若。若竖向排水体向排水体长度超度超过20m20m，建，建议采用普通砂井。制作砂井的砂采用普通砂井。制作砂井的砂宜用中粗砂，不宜用中粗砂，不应有草根等有草根等杂物，其含物，其含泥量不能超泥量不能超过3%3%。设计与计算设计与计算 n2)2)砂井或塑料排水砂井或塑料排水带直径直径n普通砂井直径可取普通砂井直径可取300-500mm300-500mm，井径比，井径比为6 68 8；袋；袋装砂井直径可取装砂井直径可取70-100mm;70-100mm;井径比井径比为15152020；塑塑料料排排水水带尺尺寸寸一一般般为100mm4mm100mm4mm，井井径径比比为15153030。n塑料排水塑料排水带的当量的当量换算直径算直径设计与计算设计与计算n3)3)砂井或塑料排水砂井或塑料排水带间距距n可根据地基土的固可根据地基土的固结特性和特性和预定定时间内所内所要求达到的固要求达到的固结度确定。度确定。n通常砂井的通常砂井的间距可按井径比距可按井径比n n确定。确定。（n=dn=de e/d/dw w,d,de e为砂井的有效排水砂井的有效排水圆柱体直径，柱体直径，d dw w为砂井直径）砂井直径）n普通砂井的普通砂井的间距可按距可按n=6-8 n=6-8 选用；袋装砂用；袋装砂井或塑料排水井或塑料排水带的的间距可按距可按n=15-20n=15-20（3030）选用。用。设计与计算设计与计算n3)3)砂井砂井设计与计算设计与计算n4)4)砂井排列方式砂井排列方式n砂井的平面布置可采用等砂井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。以三角形或正方形排列。以正三角形排列正三角形排列较为紧凑和有效。凑和有效。n 正方形排列正方形排列时：d de e=1.13s =1.13s n 正三角形排列正三角形排列时：d de e=1.05s =1.05s n 式中式中d de e每一个砂井有效影响范每一个砂井有效影响范围的直径的直径;n s s砂井砂井间距。距。n竖向排水体的布置范向排水体的布置范围一般由基一般由基础的的轮廓廓线向外增大向外增大大大约2 24m4m。设计与计算设计与计算n5)5)竖向排水体深度向排水体深度设计 n竖向向排排水水体体深深度度主主要要根根据据土土层分分布布、附附加加应力力大大小小、施工期限和施工条件及地基施工期限和施工条件及地基稳定性等因素确定。定性等因素确定。n(a)(a)当当软土土层不不厚厚、底底部部有有透透水水层时，排排水水体体应尽尽可可能穿透能穿透软土土层；n(b)(b)当当深深厚厚的的高高压缩性性土土层间有有砂砂层或或砂砂透透镜体体时，排排水水体体应尽尽可可能能打打至至砂砂层或或砂砂透透镜体体。而而采采用用真真空空预压时应尽尽量量避避免免排排水水体体与与砂砂层相相连接接，以以免免影影响响真空效果；真空效果；n(c)(c)对于无砂于无砂层的深厚地基的深厚地基则可根据其可根据其稳定性及建筑定性及建筑物在地基中造成的附加物在地基中造成的附加应力与自重力与自重应力之比力之比值确定确定(一般一般为0.10.10.2)0.2)；设计与计算设计与计算n(d)(d)按按稳定性控制的工程，如路堤、土定性控制的工程，如路堤、土坝、岸、岸坡、堆料等，排水体深度坡、堆料等，排水体深度应通通过稳定分析确定，定分析确定，排水体排水体长度度应大于最危大于最危险滑滑动面面2m2m的深度。的深度。n(e)(e)按按沉沉降降控控制制的的工工程程，排排水水体体长度度可可从从压载后后的的沉沉降降量量满足足上上部部建建筑筑物物容容许的的沉沉降降量量来来确确定。定。n竖向排水体向排水体长度一般度一般为101025m25m。设计与计算设计与计算n6 6）地表排水砂）地表排水砂垫层设计n砂砂井井顶部部应铺设砂砂垫层，以以连通通各各砂砂井井将将水水排排到到工工程程场地以外。地以外。n砂砂垫层应形形成成一一个个连续的的、有有一一定定厚厚度度的的排排水水层，以免地基沉降以免地基沉降时被切断而使排水通道堵塞。被切断而使排水通道堵塞。n陆上上施施工工时，砂砂垫层厚厚度度一一般般取取0.5m0.5m左左右右；水水下下施施工工时，一般，一般为1m1m左右。左右。n砂砂垫层的的宽度度应大大于于堆堆载宽度度或或建建筑筑物物的的底底宽，并并伸出砂井区外伸出砂井区外边线2 2倍砂井直径。倍砂井直径。n在在砂砂料料贫乏乏地地区区，可可采采用用连通通砂砂井井的的纵横横砂砂沟沟（2-2-3D3D，40-60cm40-60cm）深）深代替整片砂代替整片砂垫层。设计与计算设计与计算n现场监测设计 n监测项目目一一般般包包括括地地面面沉沉降降观测、水水平平位位移移观测和和孔孔隙隙水水压力力观测，如如有有条条件件可可进行行地地基基中中深深层沉沉降降和水平位移和水平位移观测。n控控制制要要求求：竖井井地地基基，最最大大竖向向变形形量量每每天天不不应超超过15mm15mm，天天然然地地基基，最最大大竖向向变形形量量每每天天不不应超超过l0mml0mm；边桩水水平平位位移移每每天天不不应超超过5mm5mm；地地基基中中孔孔压不不得得超超过预压荷荷载的的505060%60%，并并应根根据据上上述述观察察资料料综合合分分析析、判判断断地地基基的的稳定定性性。预压荷荷载的的卸荷卸荷时间一般控制在固一般控制在固结度度为85%85%左右。左右。设计与计算设计与计算n三、三、计算理算理论 n1)1)地基固地基固结度的度的计算算 n2)2)地基土抗剪地基土抗剪强度的度的计算算 n3 3）地基的最）地基的最终竖向向变形量形量设计与计算设计与计算n1)1)地基固地基固结度的度的计算算n在一在一级或多或多级等速加荷条件下，等速加荷条件下，t t时刻刻对应总荷荷载的地基平均固的地基平均固结度度 设计与计算设计与计算n 、参数参数 设计与计算设计与计算n2)2)地基土抗剪地基土抗剪强度的度的计算算n地基中某一点在某一地基中某一点在某一时刻的抗剪刻的抗剪强度度 预压荷载下地基的最终竖向变形量预压荷载下地基的最终竖向变形量排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺 n一、一、铺设水平排水砂水平排水砂垫层；n二、二、设置置竖向排水体；向排水体；n三、施加固三、施加固结压力。力。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n一、铺设水平排水砂垫层；一、铺设水平排水砂垫层；n垫层材料材料 ：渗水好的砂料，其渗透系数一般不低于：渗水好的砂料，其渗透系数一般不低于1010-3-3cm/scm/s，同，同时能起到一定的反能起到一定的反滤作用。常用作用。常用级配良配良好的中粗砂。也可采用好的中粗砂。也可采用连通砂井的砂沟（通砂井的砂沟（2-3D2-3D，40-40-60cm60cm深）代替整片砂深）代替整片砂垫层。不宜采用粉、。不宜采用粉、细砂。砂。n垫层厚度厚度 ：满足渗流水能及足渗流水能及时排出，排出，应起到持力起到持力层的作用。一般的作用。一般应选用用303050cm50cm厚度。厚度。对新吹填不久新吹填不久的或无硬壳的或无硬壳层的的软粘土及水下施工的特殊条件，粘土及水下施工的特殊条件，应采用厚的或混合料排水采用厚的或混合料排水垫层。n垫层施工施工 ：机械分堆：机械分堆摊铺、堆成若干砂堆，然后用、堆成若干砂堆，然后用推土机或人工推土机或人工摊平。平。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n二、二、竖向排水体施工向排水体施工 n材料：材料：303050cm50cm直径的普通砂井；直径的普通砂井；7 712cm12cm直径的袋装砂井；直径的袋装砂井；10cm10cm宽的塑料排水的塑料排水带。n1 1、砂井施工、砂井施工 n2 2、袋装砂井施工、袋装砂井施工 n3 3、塑料排水、塑料排水带施工施工 深圳河打设砂井桩和排水板示意图袋装砂井的施工过程袋装砂井的施工过程袋装砂井的施工过程袋装砂井的施工过程插板机n插板机插板机插板机n插板机插板机四航研究院排水板施工现场图排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺三、施加固三、施加固结压力力（一）利用建筑物自重加一）利用建筑物自重加压 一般一般应用于以地基的用于以地基的稳定性定性为控制条件，能适控制条件，能适应较大大变形的建筑物，如路堤、土形的建筑物，如路堤、土坝、储矿场、油罐、水池、油罐、水池等。等。对油罐和水池等建筑物，先油罐和水池等建筑物，先进行充水加行充水加压，一方面可，一方面可检验罐壁本身有无渗透罐壁本身有无渗透现象，同象，同时，还利用分利用分级逐逐渐充充水水预压，使地基土，使地基土强度得以提高，度得以提高，满足足稳定性要求。定性要求。对路堤、土路堤、土坝等建筑物，由于填土高、荷等建筑物，由于填土高、荷载大，地大，地基的基的强度不能度不能满足快速填筑的要求，工程上都采用足快速填筑的要求，工程上都采用严格格控制加荷速率，逐控制加荷速率，逐层填筑的方法以确保地基的填筑的方法以确保地基的稳定性。定性。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n（二）堆（二）堆载预压n堆堆载预压的材料：以散料的材料：以散料为主，如土、石料、主，如土、石料、砂、砂、砖等。等。n大面大面积施工施工时通常采用自卸汽通常采用自卸汽车与推土机与推土机联合合作作业。对超超软地基的堆地基的堆载预压，第一，第一级荷荷载宜宜用用轻型机械或人工作型机械或人工作业。n堆堆载预压工工艺简单，但，但处理不当，特理不当，特别是加荷是加荷速率控制不好速率控制不好时，容易，容易导致工程施工的失致工程施工的失败。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n（二）堆（二）堆载预压n注意事注意事项：n1 1、必、必须严格控制加格控制加载速率。保速率。保证在各在各级荷荷载下地下地基的基的稳定性。基本控制定性。基本控制标准是：准是：竖向向变形每天不形每天不应超超过1010，边桩水平位移每天不水平位移每天不应超超过5 5。n 2 2、堆、堆载面面积要足要足够。堆。堆载的的顶面面积不小于建筑不小于建筑物底面物底面积。n3 3、注意堆、注意堆载过程中荷程中荷载的均匀分布，避免局部堆的均匀分布，避免局部堆载过高高导致地基局部失致地基局部失稳破坏。破坏。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n（三）真空（三）真空预压n（1 1）真空真空预压系系统设置置n1.1.排水通道施工排水通道施工n先在先在软基表面基表面铺设砂砂垫层和在土体中埋和在土体中埋设袋装砂井或塑料排袋装砂井或塑料排水水带；n2.2.埋埋设水平向分布水平向分布滤水管。水管。n主要作用：使真空度在整个加固区域内均匀分布。主要作用：使真空度在整个加固区域内均匀分布。n要求：要求：滤水管在水管在预压过程中程中应能适能适应地基的地基的变形，特形，特别是差是差异异变形。形。n材料：材料：钢管或塑料管，其外管或塑料管，其外侧宜宜缠绕铅丝，外包尼，外包尼龙砂网或砂网或土工土工织物作物作为滤水水层。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n滤水水管管布布置置：滤水水管管在在加加固固区区内内的的分分布布形形式式可可采采用用条条状状、梳梳子子状状或或羽羽毛毛状状等等，滤水水管管一一半半埋埋设在在排排水水砂砂垫层中中间，其上，其上应有有100100200200砂砂层覆盖。覆盖。真空预压水平管路施工排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n（三）真空（三）真空预压n（1 1）真空真空预压系系统设置置排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n3 3、铺设密封膜密封膜n密封膜密封膜铺设质量是真空量是真空预压加固法成加固法成贩的关的关键。n要求：要求：a a应选用抗老化性能好、用抗老化性能好、韧性大、抗穿刺能力性大、抗穿刺能力强的的不透气材料。普通聚不透气材料。普通聚氯乙乙烯薄膜性能不如薄膜性能不如线性聚乙性聚乙烯等等专用膜好。用膜好。n b b密封膜密封膜热合合时宜用双宜用双热合合线平搭接，搭接平搭接，搭接长度度应大于大于1515。密封膜宜。密封膜宜铺设三三层，以确保自身密封性能。，以确保自身密封性能。n c c膜周膜周边可采用挖沟折可采用挖沟折铺、平、平铺并用粘土并用粘土压边，围捻沟内捻沟内覆水以及膜上全面覆水等方法覆水以及膜上全面覆水等方法进行密封。行密封。n d d当当处理区内有充足水源理区内有充足水源补给的透水的透水层时，应采用封采用封闭式式板板桩墙、封、封闭式板式板桩墙加沟内覆水或其他密封措施隔断透加沟内覆水或其他密封措施隔断透水水层。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n4 4、设置抽气系置抽气系统n抽抽气气设备宜宜采采用用射射流流式式真真空空泵。泵的的设置置数数量量应根根据据预压面面积、真真空空泵性性能能指指标以以及及施施工工经验确确定定，每每块预压区区至至少少设置置两两台台真真空空泵。以以一一套套设备可可抽抽真空的面真空的面积为100010001500m21500m2确定。确定。n真真空空泵的的性性能能要要求求:抽抽真真空空效效率率高高，能能适适应连续运运转，工作可靠等。工作可靠等。n膜上管道一端与出膜装置相膜上管道一端与出膜装置相连，另一端，另一端连接真空接真空设备。主管与薄膜。主管与薄膜连接接处必必须妥善妥善处理，以保密封的理，以保密封的气密性。气密性。为避免膜内真空度在停避免膜内真空度在停泵后很快降低，在后很快降低，在真空管路中真空管路中应设置止回置止回阀和截和截门。排水固结法施工工艺排水固结法施工工艺n（四）降水（四）降水预压n井点降水，一般是先用高井点降水，一般是先用高压射水将井管外径射水将井管外径为48485050、下端具有、下端具有长约1.5m1.5m的的滤管沉到所需管沉到所需要深度，并将井管要深度，并将井管顶部用管路与真空部用管路与真空泵相相连，借真空借真空泵的吸力使地下水位下降，形成漏斗状的吸力使地下水位下降，形成漏斗状的水位的水位线.施工质量检验施工质量检验n1 1 施工前施工前应检查施工施工监测措施，沉降、孔隙水措施，沉降、孔隙水压力等原始数据、排水力等原始数据、排水设施、砂井（包括袋装施、砂井（包括袋装砂井）、塑料排水砂井）、塑料排水带等位置。塑料排水等位置。塑料排水带必必须符合符合质量要求。量要求。n2 2 堆堆载施工施工应检查堆堆载高度、沉降速率。真空高度、沉降速率。真空预压施工施工应检查密封膜的密封性能、真空表密封膜的密封性能、真空表读数等。数等。施工质量检验施工质量检验n3 3 施工施工结束后束后应检查地基土的十字板剪切地基土的十字板剪切强度，度，标贯或静力触探或静力触探值及要求达到的其它物理力学性能，及要求达到的其它物理力学性能，重要建筑物地基重要建筑物地基应作作载荷荷试验。n4 4 在在预压期期间应及及时整理整理变形与形与时间、孔隙水、孔隙水压力力与与时间等关系曲等关系曲线，推算地基的最，推算地基的最终固固结变形量、形量、不同不同时间的固的固结度和相度和相应的的变形量，以分析形量，以分析处理效理效果，并果，并为确定卸确定卸载时间提供依据。提供依据。n5 5 真空真空预压处理地基除理地基除应进行地基行地基变形和孔隙水形和孔隙水压力力观测外，尚外，尚应量量测膜下真空度和砂井不同深度的膜下真空度和砂井不同深度的真空度。真空度。