8.排水固固結(jié)DrainConsolidation（PreloadingMethod）地基處處理NewTechnicalofSoilImprovement排水固固結(jié)法法8.1.概述8.2.排水固固結(jié)法法加固固機(jī)理理8.3.預(yù)壓排排水水固結(jié)結(jié)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算算8.4.真空預(yù)預(yù)壓法法8.5.排水固固結(jié)法法施工工8.1.概述1.排水固固結(jié)法法是對(duì)天天然地地基，，或先在地地基中中設(shè)置置豎向排排水體體，再利利用建建筑物物本身身重量量逐漸漸加載載；或或在建建筑物物建造造前在在場(chǎng)地地上先先行加加載預(yù)預(yù)壓，，使土土體中中的孔孔隙水水排出出，逐逐漸固固結(jié)，，地基基發(fā)生生沉降降，強(qiáng)強(qiáng)度逐逐步提提高的的方法法。該法常常用于于解決決軟粘土土地基基的沉沉降和和穩(wěn)定定問題題，可使使地基基的沉沉降在在加載載預(yù)壓壓期間間基本完完成或或大部部分完成，，使建筑筑物在在使用用期間間不致致產(chǎn)生生過大大的沉沉降和和沉降降差。。同時(shí)，，可增增加地地基土土的抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度，，從而而提高高地基基的承承載力力和穩(wěn)穩(wěn)定性性。2.排水固固結(jié)法法的構(gòu)構(gòu)成由排水系系統(tǒng)和加壓系系統(tǒng)兩部分分共同同組成成。排水固結(jié)排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)豎向排水體水平排水系統(tǒng)普通砂井袋裝砂井塑料排水帶砂墊層堆載法真空法降低地下水位法電滲法聯(lián)合法3.豎向排排水材材料類類型(1).塑料排排水帶帶塑料排排水帶帶的寬寬度一一般為為100mm，厚度度3.5～4mm.(2).砂井砂柱為為軟土土提供供了排排水通通道。。塑料排排水帶帶VerticalWickDrains截面：：芯板板為并并聯(lián)十十字型型而組組成口口琴狀狀。濾膜：：長(zhǎng)長(zhǎng)纖熱熱扎無無紡布布，滲滲水性性能極極為優(yōu)優(yōu)良芯板：：聚丙丙烯(PP)和聚乙乙烯(PE)混合摻摻配制制插板機(jī)機(jī)3.排水固固結(jié)的的適用用范圍圍適用于于各類類淤泥泥、淤淤泥質(zhì)質(zhì)土及及沖填填土等等飽和和粘性性土地地基。。4.排水固固結(jié)的的應(yīng)用用條件件必須有有預(yù)壓壓荷載載有足夠夠的預(yù)預(yù)壓時(shí)時(shí)間有適用用的土土類8.2.加固機(jī)機(jī)理8.2.1.堆載預(yù)預(yù)壓加加固機(jī)機(jī)理1.什么是是堆載載預(yù)壓壓：在軟粘粘土地地基上上，先先施工工加荷荷載，，使土土層產(chǎn)產(chǎn)生相相當(dāng)?shù)牡膲嚎s縮固結(jié)結(jié)，然然后將將預(yù)壓壓荷載載卸掉掉，進(jìn)進(jìn)行建建筑物物施工工，即即可增增加地地基強(qiáng)強(qiáng)度，，減少少建筑筑物建建成后后的沉沉降量量。2、土的的固結(jié)結(jié)過程程：土層的的固結(jié)結(jié)過程程就是是孔隙隙水壓壓力消消散和和有效效應(yīng)力力增加加的過過程。。即：：也是是土體體密度度和強(qiáng)強(qiáng)度隨隨時(shí)間間而增增長(zhǎng)的的過程程。8.2.加固機(jī)機(jī)理3、總應(yīng)應(yīng)力σ、有效效應(yīng)力力σ＇、孔孔隙水水壓力力ｕ三三者間間關(guān)系系什么是是有效效應(yīng)力力當(dāng)荷載載作用用于飽飽和土土體時(shí)時(shí)，這這些荷荷載是是由土土顆粒粒和孔孔隙水水共同同承擔(dān)擔(dān)的。。通過過土粒粒間接接觸點(diǎn)點(diǎn)傳遞遞的粒粒間應(yīng)應(yīng)力稱稱有效應(yīng)應(yīng)力；通過過孔隙隙水傳傳遞的的應(yīng)力力稱為為孔隙水水壓力力。σ＇＝σ－ｕ此時(shí)的的固結(jié)結(jié)度U表示為為：σ＇U＝ｕ↘0u=1完全固固結(jié)σ＇＋ｕｕ飽和土土加荷荷后其其固結(jié)結(jié)過程程可分分三種種情況況（1）、荷荷載施施工加加開始始瞬間間：ｔ＝0時(shí)，ｕｕ＝σ，σ＇＝0，U＝0（2）、滲滲流過過程中中：0＜ｔ＜＜∞時(shí)，ｕｕ＋σ＇＝σ，0＜U＜1（3）、滲滲流終終止時(shí)時(shí)：ｔ＝∞時(shí)，ｕｕ＝0，σ＇＝σ，U＝1（固結(jié)結(jié)完成成）為了加加速固固結(jié)，，在天天然地地基中中設(shè)計(jì)計(jì)垂向向排水水體。。在實(shí)實(shí)際的的工程程中設(shè)設(shè)置砂砂井，，包括括袋裝裝砂井井、塑塑料排排水帶帶等。。豎向排排水情情況砂井地地基排排水情情況水平砂砂墊層層砂井堆載預(yù)預(yù)壓法法堆載排水砂墊層層排水砂砂井軟土層層砂井堆堆載預(yù)預(yù)壓排排水固固結(jié)示示意圖圖堆載產(chǎn)產(chǎn)生超超靜水水壓力力排水固固結(jié)法法的原原理加固固軟軟土土層層豎向向排排水水體體排水墊墊層水平排排水盲盲溝系統(tǒng)組組成——排水系系統(tǒng)8.2.2.真空預(yù)預(yù)壓加加固機(jī)機(jī)理1.真空預(yù)預(yù)壓概概念設(shè)砂墊墊層＋＋垂直直排水水管道道＋封封閉膜膜＋水水平吸吸水管管道抽抽真真空2.加固機(jī)機(jī)理：：通過抽抽真空空，在在膜的的內(nèi)外外形成成壓差差，使使土體體中的的孔隙隙水不不斷排排出，，從而而使土土體固固結(jié)。。真空預(yù)預(yù)壓原原理主主要表表現(xiàn)在在三個(gè)個(gè)方面面；(1).薄膜上上面承承受等等于薄薄膜內(nèi)內(nèi)外壓壓差的的荷載載。(2).地下水水位下下降，，附加加應(yīng)力力相應(yīng)應(yīng)增加加。抽氣前前后地地下水水位降降低，，此范范圍內(nèi)內(nèi)土體體由浮浮重度度變?yōu)闉闈裰刂囟龋馏w體固結(jié)結(jié)壓力力增加加。(3).封閉氣氣泡排排出，，土的的滲透透性加加大。。鋪設(shè)濾濾水管管豎向與與水平平排水水管的的連接接方式式1.理論上上,真空預(yù)預(yù)壓法法可產(chǎn)產(chǎn)生的的最大大荷載載為：：(A)50kPa(B)75kPa(C)80kPa(D)100kPa(E)120kPa【解】】理論論上，，當(dāng)?shù)氐鼗_(dá)達(dá)到完完全真真空時(shí)時(shí)，可可產(chǎn)生生1個(gè)大氣氣壓即即100kPa的預(yù)壓壓荷載載。2.工程實(shí)實(shí)際中中,真空預(yù)預(yù)壓法法可產(chǎn)產(chǎn)生的的最大大荷載載約為為：(A)50kPa(B)70kPa(C)85kPa(D)100kPa【解】】理論論上，，當(dāng)?shù)氐鼗_(dá)達(dá)到完完全真真空時(shí)時(shí)，可可產(chǎn)生生1個(gè)大氣氣壓即即100kPa的預(yù)壓壓荷載載。但但在實(shí)實(shí)際工工程中中，根根據(jù)目目前的的技術(shù)術(shù)能力力，使使地基基達(dá)到到完全全真空空是不不可能能的，，一般般能達(dá)達(dá)到85～90kPa。8.3、設(shè)計(jì)計(jì)與計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)預(yù)預(yù)壓固固結(jié)的的方法法的基基本要要求：：（1）、加加固期期限量量短；；（2）、固固結(jié)沉沉降要要快；；（3）、充充分增增加強(qiáng)強(qiáng)度；；（4）、注注意安安全：：預(yù)壓排排水固固結(jié)設(shè)設(shè)計(jì)與與計(jì)算算一、加加壓系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)土質(zhì)情情況：：?jiǎn)渭?jí)級(jí)加荷荷和多多級(jí)加加荷；；堆載材材料：：自重重預(yù)壓壓、加加荷預(yù)預(yù)壓和和加水水預(yù)壓壓。計(jì)算步步驟：：首先用用簡(jiǎn)便便的方方法確確定一一個(gè)初初步的的加荷荷計(jì)劃劃，然然后校校核這這一加加荷計(jì)計(jì)劃下下的地地基的的穩(wěn)定定性和和沉降降。1、利用地地基的的天然然地基基土抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)計(jì)算第第一級(jí)級(jí)容許許施加加的荷荷載p1。據(jù)斯斯開普普頓極極限荷荷載的的半經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公公式作作為初初步估估算，，即：：對(duì)飽和和軟粘粘土也也可采采用下下列公公式計(jì)計(jì)算：：對(duì)條形形填土土，可可根據(jù)據(jù)下面面公式式估算算：Cu-天然地地基不不排水水抗剪剪強(qiáng)度度K-安全系系數(shù)；；1.1~1.5γ—土的重重度D—基礎(chǔ)的的埋深深2、計(jì)算算第一一級(jí)荷荷載下下地基基強(qiáng)度度增長(zhǎng)長(zhǎng)值在荷載載作用用下，，經(jīng)過過一段段時(shí)間間預(yù)壓壓地基基強(qiáng)度度會(huì)提提高，，提高高以后后的地地基強(qiáng)強(qiáng)度為為：3、計(jì)算算作用用下達(dá)達(dá)到所所確定定固結(jié)結(jié)度所所需要要的時(shí)時(shí)間。。達(dá)到到某一一固結(jié)結(jié)度所所需要要的時(shí)時(shí)間可可根據(jù)據(jù)固結(jié)結(jié)度與與時(shí)間間的關(guān)關(guān)系求求得。。η-強(qiáng)度折折減系系數(shù)4、根據(jù)第第二步步所得得到的的地基基強(qiáng)度度計(jì)算算第二二級(jí)所所能施施加的的荷載載。同樣，，求出出在作作用下下地基基固結(jié)結(jié)度達(dá)達(dá)70%時(shí)的強(qiáng)強(qiáng)度以以及所所需要要的時(shí)時(shí)間，，然后后計(jì)算算第三三級(jí)所所能施施加的的荷載載，依依次可可計(jì)算算出以以后各各級(jí)荷荷載和和停歇歇時(shí)間間。這這樣，，初步步的加加荷計(jì)計(jì)劃也也就確確定下下來了了。5、按以以上步步驟確確定的的加荷荷計(jì)劃劃進(jìn)行行每一一級(jí)荷荷載下下地基基的穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算。如如穩(wěn)定定性不不滿足足要求求，則則調(diào)整整加荷荷計(jì)劃劃。6、計(jì)算算預(yù)壓壓荷載載下地地基的的最終終沉降量量和預(yù)壓期期間的的沉降降量。這一一項(xiàng)計(jì)計(jì)算的的目的的在于于確定定預(yù)壓壓荷載載卸除除的時(shí)時(shí)間，，這時(shí)時(shí)地基基在預(yù)預(yù)壓荷荷載下下所完完成的的沉降降量已已達(dá)設(shè)設(shè)計(jì)要要求，，所留留的沉沉降是是建筑筑物所所允許許的。。二、排排水系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)1、豎向排排水體體選擇擇普通砂砂井、、袋裝裝砂井井和塑塑料排排水帶帶。若深度度超過過20m，采用用普通通砂井井，井井徑可可取200~500mm。袋裝砂砂井直直徑多多用70~100mm，砂的的含泥泥量＜＜3%。塑料排排水板板的當(dāng)當(dāng)量換換算直直徑可可按下下式計(jì)計(jì)算：：式中dp——塑料排排水板板的當(dāng)當(dāng)量換換算直直徑，，mm；b———塑料排排水袋袋寬度度，mm；δ——塑料排排水袋袋厚度度，mm。【例題題11】某塑塑料排排水板板的寬寬度為為100mm，厚度度為5mm，則其其當(dāng)量量直徑徑為()。A、105mm;B、95mm;C、66.9mm;D、25.2mm;答案：：C2、豎向向排水水體深深度設(shè)設(shè)計(jì)P109(1).當(dāng)軟土土層不不厚、、底部部有透透水層層時(shí)，，排水水體應(yīng)應(yīng)盡可可能穿穿透軟軟土層層；(2).當(dāng)深厚厚的軟軟土層層間有有砂層層或砂砂透鏡鏡體時(shí)時(shí)，排排水體體應(yīng)盡盡可能能打至至砂層層或砂砂透鏡鏡體。。而采采用真真空預(yù)預(yù)壓時(shí)時(shí)應(yīng)盡盡量避避免排排水體體與砂砂層相相連接接，以以免影影響真真空效效果；；(3).對(duì)于無無砂層層的深深厚地地基則則可根根據(jù)其其穩(wěn)定定性及及建筑筑物在在地基基中造造成的的附加加應(yīng)力力與自自重應(yīng)應(yīng)力之之比值值確定定(一般為為0.1～0.2)豎向排排水體體長(zhǎng)度度一般般為10～25m。3、豎向向排水水體的的平面面布置置形式式與范范圍豎向排排水體體的平平面布布置可可采用用等邊三三角形形或正方形形排列。。豎向向排水水體的的有效效直徑徑de與間距距l(xiāng)的關(guān)系系為：：等邊三三角形形排列列正方方形形排排列列豎向排排水體體的布布置范范圍一一般比比建筑筑物基基礎(chǔ)范范圍稍稍大些些。擴(kuò)擴(kuò)大的的范圍圍可由由基礎(chǔ)礎(chǔ)的輪輪廓線線向外外增大大約2～4m。1.排水豎豎井的的直徑徑為200mm，采用用間距距為1.5m的等邊邊三角角形布布置，，則豎豎井的的有效效排水水直徑徑是多多少?解：等等邊三三角形形布置置公式式為：：2.塑料排排水帶帶的寬寬度為為100mm，厚度度為5mm，采用用間距距為2.0m的正方方形布布置，，則其其有效效排水水直徑徑是多多少?解：正正方形形布置置公式式為：：4、豎向向排水水體的的間距距豎向排排水體體的間間距可可按井井徑比比n選用，，井徑徑比n的表達(dá)達(dá)式為為：式中de—豎向排排水體體影響響圓的的直徑徑；dw—豎向排排水體體的直直徑，，對(duì)塑塑料排排水袋袋dw=dp(換算后后的直直徑)。設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，普普通砂砂井的的井徑徑比n=6~8；袋裝裝砂井井或塑塑料排排水帶帶的井井徑比比n=15~22。5、砂料設(shè)設(shè)計(jì)砂井的的砂宜宜用中中粗砂砂，潔潔凈，，不含含草根根雜物物，含含泥量量不能能超過過3%。6、地表排排水砂砂墊層層設(shè)計(jì)計(jì)（水水平排排水體體設(shè)計(jì)計(jì)）砂井頂頂部的的砂墊墊層采采用中中粗砂砂，含含泥量量應(yīng)小小于3%。厚度0.5m左右；；在砂砂料貧貧乏地地區(qū)，，可采采用連連通砂砂井的的縱橫橫砂溝溝代替替整片片砂墊墊層。。7、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)設(shè)設(shè)計(jì)堆載預(yù)預(yù)壓法法現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)一般般包括括地面沉沉降觀觀測(cè)、水平位位移觀觀測(cè)和孔隙水水壓力力觀測(cè)測(cè)。據(jù)工程程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)：對(duì)豎井井地基基，最最大豎豎向變變形量量每天天不應(yīng)應(yīng)超過過15mm。對(duì)天然然地基基，最最大豎豎向變變形量量每天天不應(yīng)應(yīng)超過過l0mm；邊樁樁水平平位移移每天天不應(yīng)應(yīng)超過過5mm；地基中中孔壓壓不得得超過過預(yù)壓壓荷載載的50～60%。預(yù)壓荷荷載的的卸荷荷時(shí)間間一般般控制制在固固結(jié)度度為85%左右。。8.3.5.真空預(yù)預(yù)壓法法設(shè)計(jì)計(jì)1.先鋪設(shè)設(shè)水平平排水水砂墊墊層、塑料料排水水溝或或排水水墊層層；2.在砂墊墊層上上按一一定間間距打設(shè)豎豎向排排水體體；3.薄膜鋪鋪蓋在砂墊墊層上上，并并將膜膜埋入入周邊邊密封封溝或或墻內(nèi)內(nèi)；4.借助埋埋設(shè)在在砂墊墊層中中的管管道，，真空空泵對(duì)對(duì)膜下下土體體的水氣抽抽出，土體體固結(jié)結(jié)。8.4.排水固固結(jié)法法施工工堆載預(yù)預(yù)壓施施工鋪水平平排水水墊層層，設(shè)設(shè)置豎豎向排排水體體，施施加固固結(jié)壓壓力。。施工：：（1）若地基承承載力力較好好，采用用機(jī)械械分堆堆攤鋪鋪法，，即先先堆成成若干干砂堆堆，然然后用用推土土機(jī)或或人工工攤平平。（2）當(dāng)硬硬殼層層承載力力不足足時(shí)，可可采用用順序序推進(jìn)進(jìn)鋪筑筑法。。（3）若地地基表表面非常軟軟，先要要改善善地基基表面面的持持力條條件，，可先先在地地基表表面鋪鋪設(shè)筋筋網(wǎng)層層，再再鋪砂砂墊層層。(1).砂井施施工要求：：連續(xù)和和密實(shí)實(shí)，防防止頸頸縮；；減小小擾動(dòng)動(dòng)；長(zhǎng)長(zhǎng)度直直徑間間距滿滿足。。砂井的的灌砂砂量：：實(shí)際際灌砂砂量需需達(dá)95%。位置允允許偏偏差：：直徑徑；垂垂直度度：1.5%。砂井成成孔典型方方法簡(jiǎn)簡(jiǎn)介套管法法：水沖成成孔法法：螺旋鉆鉆成孔孔法：：爆破成成孔法法：(2).袋裝砂砂井施施工用砂量量大為為減少少；施施工速速度加加快、、工程程造價(jià)價(jià)降低低在同一一工程程中，，加固固每平平方米米地基基的袋袋裝砂砂經(jīng)費(fèi)費(fèi)用是是普通通砂井井的50%左右。。砂袋材材料：砂：砂袋袋長(zhǎng)度度應(yīng)較較砂井井孔長(zhǎng)長(zhǎng)50cm直徑70～120㎜，間間距1.5～2.0m，井徑徑比為為15～25。(3)塑料排排水帶帶的施施工由芯板板和濾濾膜組組成。。性能：：具有良良好的的透水水性和和強(qiáng)度度。整個(gè)排排水帶帶應(yīng)反反復(fù)對(duì)對(duì)折5次不斷斷裂才才認(rèn)為為合格格。施工：：定位；；將塑塑料帶帶通過過導(dǎo)管管從管管靴穿穿出；；將塑塑料帶帶與樁樁尖連連接貼貼近管管靴并并對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)樁位位；插插入塑塑料帶帶；拔拔管剪剪斷塑塑料帶帶等。。包裝外外型：：采用用中心心收卷卷成圓圓型的餅狀狀，200米/卷，直直徑約約0.8M~1.3M，高度度0.1M。處理前前的淤淤泥真空預(yù)預(yù)壓預(yù)壓荷荷載的的施工工(1).利用建建筑物物自重重加壓壓(2).堆載預(yù)預(yù)壓施工時(shí)時(shí)應(yīng)注注意以以下幾幾點(diǎn)：：1).堆載面面積要要足夠夠大。。頂面面積不不小于于建筑筑物底底面積積。2).嚴(yán)格控控制加加荷速速率，，避免免部分分堆載載過高高引起起局部部破壞壞。3).對(duì)超軟軟粘性性土地地基，，應(yīng)避避免對(duì)對(duì)土的的擾動(dòng)動(dòng)和破破壞。。真空預(yù)預(yù)壓系系統(tǒng)設(shè)設(shè)置1、埋設(shè)設(shè)豎向向排水水系統(tǒng)統(tǒng)與水水平向向?yàn)V水水管。。2、鋪設(shè)設(shè)密封封膜。。3、設(shè)置置抽氣氣系統(tǒng)統(tǒng)。真空預(yù)預(yù)壓法法施工工真空預(yù)預(yù)壓施施工方方法(2)真空預(yù)預(yù)壓加固區(qū)區(qū)---每塊面面積宜宜大不不宜小小。一一般加加固面面積6000～10000m2為宜。。抽氣階階段施施工要要求與與質(zhì)量量要求求a.冬季抽抽氣，，應(yīng)避避免過過長(zhǎng)時(shí)時(shí)間停停泵；；b.密封膜膜宜鋪鋪設(shè)三三層，，以確確保自自身密密封性性能。。d.加工完完畢的的密封封膜應(yīng)應(yīng)堆放放在陰陰涼通通風(fēng)處處；其其間適適當(dāng)撒撒放滑滑石粉粉，防防止粘粘連；；e.在鋪設(shè)設(shè)濾水水管時(shí)時(shí)，濾濾水管管之間間要連連接牢牢固。。f.抽氣時(shí)時(shí)膜內(nèi)內(nèi)真空空＞80kPa；停止止預(yù)壓壓時(shí)地地基固固結(jié)度度要求求大于于80%；g.預(yù)壓的沉沉降穩(wěn)定定標(biāo)準(zhǔn)為為連續(xù)5d，實(shí)測(cè)沉沉降速率率不大于于2mm/d。8.5.施工質(zhì)量量檢驗(yàn)1．施工質(zhì)量量檢驗(yàn)(1).塑料排水水帶—應(yīng)測(cè)定其其縱向通通水量、、抗拉強(qiáng)強(qiáng)度、濾濾膜滲透透系數(shù)和和等效孔孔徑等。。(2).砂井和砂砂墊層砂砂料，應(yīng)應(yīng)做顆粒粒分析和和滲透性性試驗(yàn)。。(3).對(duì)預(yù)壓工工程，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行