排水固結技術DrainConsolidation地基處理NewTechnicalofSoilImprovement1概述排水固結法能解決軟粘土地基的沉降和穩定問題。可使地基的沉降在預壓期間基本完成或大部分完成，保證建筑物在使用期間不致產生過大的沉降和沉降差。同時可增加地基土的抗剪強度，提高地基的承載力和穩定性。排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成的。排水系統加壓系統1.1排水固結法的原理

加固軟土層豎向排水體排水墊層水平排水盲溝堆載預壓法就是用填上等外加荷載來增加總應力σ并使超靜孔隙水壓力u消散從而增加有效應力σ’的方法。降低地下水位和電滲排水法是總應力不變,減少孔隙水壓力來增加有效應力σ’的方法。排水固結法的原理1.3排水固結法的應用范圍用于處理軟粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解決兩個問題沉降問題穩定問題采用豎向排水固結與不采用豎向排水固結的實測沉降-時間曲線對比采用豎向排水固結與不采用豎向排水固結的實測沉降-時間曲線對比不排水-等載預壓排水-超載預壓排水的沉降曲線豎向排水提高邊坡穩定性系統組成——排水系統系統組成——排水系統材料WickDrainssandgravelVerticalWickDrainsHorizontalDrains水平排水體HorizontalDrains水平排水體臨時填土堆載預壓VacuumConsolidation系統組成——加壓系統真空預壓FLASH預壓法是以事先完成的沉降和由于固結使地基強度增長的兩個要素為目標的，這種加固方法成立的背景，是以具有飽和粘性土地基由于固結而增加強度，以及所謂一旦地基固結沉降，即使卸掉荷載實際上也不恢復原來狀態這兩種條件而構成的。3.計算p1作用下達到所定固結度所需要的時間。達到某一固結度所需時間可根據固結度與時間的關系求得。這一步計算的目的是確定第一級荷載停歇的時間，亦即第二級荷載開始施加的時間。4.根據第2步所得到的地基強度τf1計算第二級所能施加的荷載p2，即同樣求出在p2作用下地基固結度達70％時的強度以及所需時間，然后計算第三級所能施加的荷載。依次可計算出以后各級荷載和停歇時間，初步的加荷計劃也就確定下來。

5.對按以上步驟確定的加荷計劃進行每一級荷載下地基的穩定性驗算。如穩定性不滿足，則調整加荷計劃。6.計算預壓荷載下地基的最終沉降量和預壓期間的沉降量。這一項計算的目的在于確定預壓荷載卸除的時間，這時地基在預壓荷載下所完成的沉降量已達設計要求，所剩留的沉降為建筑物所允許。2.2超載預壓

實際工程中還往往采用超載預壓方法來消除主固結沉降，以縮短預壓時間。預壓期間任一時刻地基沉降量可表示為：上式可用于：(1)確定所需的超載壓力值ps以保證在使用荷載pf作用下預期的總沉降量在給定的時間內完成；(2)確定在給定超載下達到預定沉降量所需要的時間。該方法要求將超載保持到pf作用下所有點都完全固結為止，這時土層的大部分將處于超固結狀態。因此，這是一個安全度較大的方法，它預估的ps值或超載時間都大于實際所需的值。對于有機質粘土、泥炭上等，其次固結沉降是重要的，采用超載預壓法對減小永久荷載下的次固結沉降有一定效果。超載預壓排水與動力置換相結合3砂井排水固結設計計算

丹尼爾.莫蘭（Daniel.E.Moran）最早（1925年）將垂直砂井用于土的深層加固，1926年獲得專利。SandDrains3.1砂井設計砂井地基的設計工作即為選擇適當的砂井長度、直徑、間距、以及形成有效的砂井排水系統所需的材料、砂墊層厚度等，以隨地基在批載預壓過程中，在預期的時間內，達到所需要的固結度(通常定為80％)。1．砂井直徑和間距常采用“細而密”原則。一般砂井直徑：300~400mm；間距：6~8倍井徑。袋裝砂井直徑：70~120mm；間距：15~30倍井徑。2．砂井長度根據現場各種因素定。（土層厚、有無透水層、壓縮層厚度、承壓水、穩定控制、沉降控制量等）一般10~25米。3．砂井排列正三角形排列正方形排列排水路徑lldede4.砂井的布置范圍:大出基礎輪廓線2~4m。5.砂墊層在砂井頂面應鋪設排水砂墊層，以連接砂井，引出從上層排入砂井的滲流水。砂墊層的厚度一股為0.3~0.5m(水下砂墊層厚度為1.0m左右)。如砂料缺乏，可采用連通砂井的縱橫砂溝代替整片砂墊層。horizontaldrainsystemisinstalledtocollectwatersqueezedintothecrushedstoneblanket.jpgHorizontaldrainsareinstalledinsandblankettocollectwatertobedischargedfromverticaldrains.jpgHeavyclayisplacedatopverticalandhorizontaldrainsystemstosqueezewateroutofthebogandcompactthesoftsubsoils3.3砂井地基固結度的計算1．瞬時加荷條件下砂井地基固結度的計算1940~1942年，巴倫（Barron）根據太沙基固結理論，提出砂井的設計計算方法。固結微分方程：根據卡里羅理論：任意一點的孔隙水壓力u有如下關系：用固結度表示為：豎向固結度由太沙基一維理論計算。徑向固結度等應變條件下用下式：井徑比總固結度（大于30%時）：故2．逐漸加荷條件下地基固結度的計算目前常用的有太沙基修正法和曾國熙提出的改進的高木俊介法，理論上可以證明，能者是近似的，而后者是精確的。改進的高木俊介法通常將實際荷載簡化為多級等速加荷，最常用的公式為；3.4地基抗剪強度增長的預計曾國熙1975，198l年提出：式中η為考慮剪切蠕變及其他因素對強度影響的折減系數。4真空預壓法真空膜水氣收集管道系統水氣收集管道系統工作原理處理效果數據真空預壓模型試驗真空預壓處理現場鳥瞰排水預壓法的其他一些現場施工照片a95feet(29m)longhangingmastinstallswickdrainsunderwaterE~QUAKEdrainsarei