地基處理方法－排水固結法主題主講教師：袁海平(副教授、博士后)合肥工業大學土木工程系列講座2一、概述二、排水固結法的原理三、排水固結法的設計與計算四、施工工藝五、效果檢驗及加荷速率的控制六、工程實例地基處理方法－排水固結法

內容提要3一概述

排水固結法是對天然地基，或先在地基設置砂井（袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載，或在建筑物建造前在場地先行加載預壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降時，同時強度逐漸提高的方法。海相沉積河相沉積我國廣泛分布著海相、湖相、河相沉積的軟弱黏性土層：含水量大壓縮性高強度低透水性差不少情況埋藏深厚湖相沉積4一概述5一概述排水固結法由排水系統和加壓系統兩個主要部分組成。加壓系統：為地基提供必要的固結壓力而設置的，地基土層因產生附加壓力而發生排水固結。排水系統：為了改善地基原有的天然排水系統的邊界條件，增加孔隙水排出路徑，縮短排水距離，從而加速地基土的排水固結進程。適用條件：淤泥質土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基。6一概述堆載預壓7真空預壓一概述8真空預壓一概述9一、概述二、排水固結法的原理三、排水固結法的設計與計算四、施工工藝五、效果檢驗及加荷速率的控制六、工程實例地基處理方法－排水固結法

內容提要10二排水固結法的原理

飽和軟黏土地基在荷載作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙體積慢慢減小，地基發生固結變形，同時，隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應力逐漸提高，地基土的強度逐漸增長。壓縮曲線卸荷膨脹曲線abcceffgc11二排水固固結法法的原原理加載，，卸載載，再再加載載過程程說明明：超固結土正常固結12二排水固固結法法的原原理土層的的排水水固結結效果果與排排水邊邊界條條件有有關豎向排排水固固結：：土層中中的孔孔隙水水向上上、下下面透透水層層排出出而使使土層層發生生固結結。根據固固結理理論，，黏性性土固固結所所需的的時間間和排排水距距離的的平方方成正正比。。土層越越厚，，固結結時間間越長長13二排水固固結法法的原原理14二排水固固結法法的原原理堆載預預壓真空預預壓降水預預壓15一、概概述二、排排水固固結法法的原原理三、排排水固固結法法的設設計與與計算算四、施施工工工藝五、效效果檢檢驗及及加荷荷速率率的控控制六、工工程實實例地基處處理方方法－－排水水固結結法內容提提要16三排水固固結法法的設設計與與計算算設計目目的：：設計前前的準準備：：17三排水固固結法法的設設計與與計算算18三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法典型的的砂井井地基基工程程剖面面圖待加固地層19三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法20三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井的類類型普通砂砂井袋裝砂砂井塑料排排水帶帶21三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井的直直徑和和間距距砂井直直徑和和間距距主要要取決決于：：黏性性土層層的固固結特特性、、工期期要求求原則上上以采采用““細而而密””的方方案為為好工程上上常用用的普普通砂砂井直直徑為為30~50cm普通大大直徑徑砂井井，工工程上上常用用間距距一般般為砂砂井直直徑的的6-8倍袋裝砂砂井我我國常常用7cm，井距距1~1.5m，等邊邊三角角形布布置塑料排排水帶帶設計計計算算方法法與砂砂井相相同，，一般般換算算成圓圓柱體體22三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井的深深度砂井深深度主主要取取決于于：土土層分分布、、地基基中附附加應應力大大小、、建筑筑物對對地基基變形形和穩穩定性性的要要求、、工期期要求求軟黏土土層不不厚時時應貫貫穿軟黏土土層厚厚但間間有砂砂層或或砂透透鏡體體時，，應盡盡可能能打到到砂體體中軟黏土土層厚厚且無無砂透透水層層時按按建筑筑物對對地基基變形形與穩穩定性性要求求深淺管管交錯錯布置置，淺淺管貫貫穿淤淤泥層層皖江城城市帶帶某市市政道道路23不透水層d0三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井的排排列24三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－排水水砂墊墊層在豎井井頂面面應鋪鋪設一一定厚厚度的的排水水砂墊墊層以以連通通豎井井，引引出從從土層層排入入井中中的滲滲流水水砂墊層層應有有足夠夠的厚厚度和和良好好的透透水性性，以以減小小對水水流的的阻力力砂墊層層的厚厚度一一般為為0.4m左右（（水下下砂墊墊層厚厚1m左右））當砂墊墊層面面積較較大時時，應應在砂砂墊層層底部部設置置縱橫橫向排排水盲盲溝，，使滲滲流水水盡快快排出出預壓壓區外外25三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井地基基固結結度的的計算算固結度度的計計算是是豎井井地基基設計計中的的一個個很重重要內內容，，知道道各級級荷載載下不不同時時間的的固結結度，，就可可推算算地基基土強強度的的增長長，從從而可可進行行各級級荷載載下地地基的的穩定定性分分析，，并確確定相相應的的加載載計劃劃。由固結結度可可推算算加荷荷預壓壓期間間地基基的沉沉降量量，確確定預預壓的的期限限豎井地地基的的固結結理論論假設設荷載載是瞬瞬時施施加的的26可以分分解成成兩個個方向向的固固結問問題疊疊加（（Carrillo））三維滲滲流固固結問問題其中三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井地基基固結結度的的計算算27求解，，得到到其中—固結度度—井徑比比查表5-7增加井井徑dw與減小小間距距de哪個有有效？？三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井地基基固結結度的的計算算28固結度度計算算（砂砂井））dwdedw排水板板三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井地基基固結結度的的計算算29三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井地基基固結結度的的計算算30三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井井排水水法－豎井井地基基固結結度的的計算算31三排水固固結法法的設設計與與計算算1、豎井排水法法－豎井地基固固結度的計算算32三排水固結法的的設計與計算算1、豎井排水法法－豎井地基固固結度的計算算33三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓34三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓35飽和軟黏土地地基在荷載作作用下，孔隙隙中的水被慢慢慢排出，孔孔隙體積慢慢慢減小，地基基發生固結變變形，同時，，隨著超靜水水壓力逐漸消消散，有效應應力逐漸提高高，地基土的的強度逐漸增增長。壓縮曲線卸荷膨脹曲線線abcceffgc三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓－強度增長3612豎向排水砂井井、塑料排水水板水平排水墊層層分級堆載堆載過快易失失穩真空預壓不會會失穩三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓－強度增長37三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓－強度增長超固結土正常固結38三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓－沉降計算39三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓－沉降計算固結試驗40三排水固結法的的設計與計算算2、預壓法之堆堆載預壓－沉降計算41三排水固結法的的設計與計算算3、預壓法之真真空預壓42-u三排水固結法的的設計與計算算3、預壓法之真真空預壓43三排水固結法的的設計與計算算3、預壓法之真真空預壓44三排水固結法的的設計與計算算3、預壓法之真空預壓－堆載預壓和真空預壓的的比較45三排水固結法的的設計與計算算3、預壓法之真真空預壓－真空預壓設設計最低膜內真空空度：膜內真真空度一般可可維持在600mm汞柱，以上，，相當于80kPa的真空壓力加固區要求達達到的平均固固結度：一般般可采用80%的固結度，如如工期許可，，可適當提高高固結度設計計要求豎向排水井的的尺寸：對塑塑料排水帶或或7cm直徑的袋裝砂砂井，間距一一般可在1-1.5m范圍內選用沉降計算：46三排水固結法的的設計與計算算3、預壓法之真真空預壓－真空預壓設設計47三排水固結法的的設計與計算算4、預壓法之降降低地下水位位預壓48設計坑底坑底降水深度度D坑底降水線板樁三排水固結法的的設計與計算算4、預壓法之降降低地下水位位預壓49’z原理z三排水固結法的的設計與計算算4、預壓法之降降低地下水位位預壓50三排水固結法的的設計與計算算4、預壓法之降降低地下水位位預壓51三排水固結法的的設計與計算算4、預壓法之降降低地下水位位預壓降低地下水位位預壓法可和和真空法或堆堆載預壓法聯聯合使用對于隨著填土土荷載增高，，地基有可能能破壞時，限限制堆載高度度，采用降低低地下水位聯聯合堆載預壓壓法優越性更更為顯著52一、概述二、排水固結結法的原理三、排水固結結法的設計與與計算四、施工工藝藝五、效果檢驗驗及加荷速率率的控制六、工程實例例地基處理方法法－排水固結結法內容提要53四施工工藝按設計做好排排水系統的施施工，即鋪設設水平排水砂砂墊層、打設設豎向排水井井嚴格做好施加加預壓荷載的的施工，確保保在預壓加全全過程均勻穩穩定做好對工程起起控制作用的的監測和加固固效果檢驗從工程施工角角度分析，保保證排水固結結法的加固效效果三個主要要環節：54四施工工藝1、水平排水砂砂墊層的施工工工藝55四施工工藝1、水平排水砂砂墊層的施工工工藝---排水墊層材料料的選擇56四施工工藝1、水平排水砂砂墊層的施工工工藝---排水墊層的厚厚度57四施工工藝1、水平排水砂砂墊層的施工工工藝---排水墊層的施施工58四施工工藝2、豎向排水井井的施工59四施工工藝2、豎向排水井井的施工---砂井的施工工工藝我國、日本及及歐美等國家家常用砂井施施工方法：套管法：根據據工藝可分靜靜壓、錘擊聯聯合沉管法和和振動沉管法法水沖成孔法螺旋鉆成孔法法水沖成孔60四施工工藝2、豎向排水井井的施工---袋裝砂井施工工下砂袋61施工前應清理理場地，排除除積水，并將將路基范圍內內原地面上淤淤泥、樹根、、草皮、腐殖殖土等全部挖挖除。在路基基范圍內按設設計要求填筑筑土拱，碾壓壓密實，其上上按設計要求求鋪設砂墊層層。機具按設設計樁位就位位后，塑料排排水板經導管管內穿出底部部，與樁尖連連接、拉緊，，與管靴口貼貼緊，并對準準樁位，沉入入導管至設計計深度，然后后拔出導管，，切斷塑料排排水板。將頂頂部露出地面面的塑料排水水板埋入砂墊墊層中，埋入入長度應大于于0．