第10講-排水固結(jié)(2)

1、排水固結(jié)排水固結(jié)1 概概 述述2 加加 固固 原原 理理3 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 計(jì)計(jì) 算算4 施施 工工 方方 法法5 現(xiàn)現(xiàn) 場(chǎng)場(chǎng) 監(jiān)監(jiān) 測(cè)測(cè) 4.3 4.3 砂井地基固結(jié)度的計(jì)算砂井地基固結(jié)度的計(jì)算1瞬時(shí)加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計(jì)算 19401942年，巴倫（Barron）根據(jù)太沙基固結(jié)理論，提出砂井的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 砂井固結(jié)理論假定：1.每個(gè)砂井有效影響范圍為一直徑為de的圓柱體，圓柱體中的土體中水向砂井滲流，圓柱邊界無(wú)滲流；2.砂井地基表面受均布荷載作用，地基中的附加應(yīng)力分布不隨深度而變化；3.荷載是一次施加上去的，即加荷開(kāi)始時(shí)，外荷載全為孔隙水壓力；4.整個(gè)壓密過(guò)程中，地基土的滲透系數(shù)不變；

2、5.井壁上面受砂井施工的涂抹作用影響不計(jì)。固結(jié)微分方程：)1(2222rurruczuctuHv根據(jù)卡里羅理論：任意一點(diǎn)的孔隙水壓力u有如下關(guān)系：000uuuuuuzr用固結(jié)度表示為：)1)(1 (1zrrzUUU豎向排水的平均固結(jié)度：徑向排水平均固結(jié)度：)8exp(1HrTFU2eHHdtcT2222413ln1nnnnnFweddn 井徑比 )4exp(8122vzTU2HtcTvv總固結(jié)度（大于30%時(shí)）：trzeU 122248HcFdcveH故)1 (8ln12rzUt28考慮井阻和涂抹作用時(shí)：rsnFFFFkw、kh、ks砂井砂、地基土和砂井涂抹土層的滲透系數(shù)；s涂抹比，砂井涂抹后

3、的直徑ds與砂井直徑dw之比；L豎井深度；qw豎井縱向通水量。whrshsnqkLFskkFnnF4ln115,43)ln(22施工方法施工方法一、豎向排水體施工一、豎向排水體施工（1）砂井施工）砂井施工 砂井施工一般先在地基中成孔，再在孔內(nèi)灌砂形成砂井。砂井施工一般先在地基中成孔，再在孔內(nèi)灌砂形成砂井。 砂井的實(shí)際灌砂量不得小于計(jì)算值的砂井的實(shí)際灌砂量不得小于計(jì)算值的95%。砂袋放入孔內(nèi)。砂袋放入孔內(nèi)至少應(yīng)高出孔口至少應(yīng)高出孔口200mm。 砂井成孔施工方法有振動(dòng)沉管法、射水法、螺旋鉆成孔法砂井成孔施工方法有振動(dòng)沉管法、射水法、螺旋鉆成孔法和爆破法和爆破法。（2）袋裝砂井施工）袋裝砂井施工

4、錘擊打入法、水沖法、靜力壓入法、鉆孔法和振動(dòng)貫入法等。錘擊打入法、水沖法、靜力壓入法、鉆孔法和振動(dòng)貫入法等。 錘擊打入法施工過(guò)程為：打入成孔套管；套管到達(dá)規(guī)定錘擊打入法施工過(guò)程為：打入成孔套管；套管到達(dá)規(guī)定標(biāo)高；在套管內(nèi)放下砂袋；拔套管，袋裝砂井施工完畢。標(biāo)高；在套管內(nèi)放下砂袋；拔套管，袋裝砂井施工完畢。 鋪設(shè)水平排水墊層、設(shè)置豎向排水體、施加固結(jié)壓力。鋪設(shè)水平排水墊層、設(shè)置豎向排水體、施加固結(jié)壓力。（3）塑料排水帶施工塑料排水帶施工履帶式插帶機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)履帶式插帶機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng) 塑料排誰(shuí)帶塑料楔塑料帶固定架塑料排誰(shuí)帶塑料帶固定架圓樁尖塑料排誰(shuí)帶a）混凝土圓形樁尖）混凝土圓形樁尖 b）倒梯形樁尖）倒

5、梯形樁尖 c）楔形固定樁尖）楔形固定樁尖木樁導(dǎo)管樁尖塑料排誰(shuí)帶a）定位并打入小木樁；）定位并打入小木樁；b）將塑料帶通過(guò)導(dǎo)管從管靴穿出，對(duì)準(zhǔn)樁位；）將塑料帶通過(guò)導(dǎo)管從管靴穿出，對(duì)準(zhǔn)樁位；c）插入塑料）插入塑料帶至設(shè)計(jì)深度；帶至設(shè)計(jì)深度；d）拔出插管；）拔出插管；e）剪斷塑料帶，地面以上預(yù)留）剪斷塑料帶，地面以上預(yù)留2030cm；f）移位，對(duì)樁位四周形成的空隙用砂回填，將預(yù)留的塑料帶疊埋入砂墊層中）移位，對(duì)樁位四周形成的空隙用砂回填，將預(yù)留的塑料帶疊埋入砂墊層中二、二、 水平排水墊層施工水平排水墊層施工 地基表層硬殼層，采用機(jī)械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂堆，然后地基表層硬殼層，采用機(jī)械分堆攤鋪法

6、，即先堆成若干砂堆，然后用機(jī)械或人工攤平。用機(jī)械或人工攤平。 當(dāng)硬殼層承載力不足時(shí)，采用順序推進(jìn)攤鋪法。當(dāng)硬殼層承載力不足時(shí)，采用順序推進(jìn)攤鋪法。 當(dāng)軟土地基表面很軟，如新沉積或新吹填不久的超軟地基，要改善當(dāng)軟土地基表面很軟，如新沉積或新吹填不久的超軟地基，要改善地基表面的持力條件，使其能上施工人員和輕型運(yùn)輸工具。地基表面的持力條件，使其能上施工人員和輕型運(yùn)輸工具。 超軟地基持力條件很差，采用人工或輕便機(jī)械順序推進(jìn)鋪設(shè)。超軟地基持力條件很差，采用人工或輕便機(jī)械順序推進(jìn)鋪設(shè)。 三、三、 預(yù)壓荷載施工預(yù)壓荷載施工 加載過(guò)程中進(jìn)行豎向變形、邊樁水平位移及孔隙水壓力等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)，加載過(guò)程中進(jìn)行豎向變形

7、、邊樁水平位移及孔隙水壓力等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)資料控制加載速率。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料控制加載速率。 對(duì)豎井地基，最大豎向變形量每天不應(yīng)超過(guò)對(duì)豎井地基，最大豎向變形量每天不應(yīng)超過(guò)15mm，對(duì)天然地基，最大，對(duì)天然地基，最大豎向變形量每天不應(yīng)超過(guò)豎向變形量每天不應(yīng)超過(guò)10mm；邊樁水平位移每天不應(yīng)超過(guò)；邊樁水平位移每天不應(yīng)超過(guò)5mm。 （1）利用建筑物自重加壓）利用建筑物自重加壓 （2）堆載預(yù)壓法）堆載預(yù)壓法 （3）真空預(yù)壓法）真空預(yù)壓法 1）排水通道施工）排水通道施工 先在軟基表面鋪設(shè)砂墊層和在土體中埋設(shè)袋裝砂井或塑料排水帶。先在軟基表面鋪設(shè)砂墊層和在土體中埋設(shè)袋裝砂井或塑料排水帶。 2）膜下管道施工

8、）膜下管道施工 真空管路的連接應(yīng)嚴(yán)格密封，在真空管路中應(yīng)設(shè)置止回閥和截門(mén)。真空管路的連接應(yīng)嚴(yán)格密封，在真空管路中應(yīng)設(shè)置止回閥和截門(mén)。 濾水管應(yīng)設(shè)在砂墊層中，其上覆蓋厚度濾水管應(yīng)設(shè)在砂墊層中，其上覆蓋厚度100200mm的砂層。的砂層。 濾水管采用鋼管或塑料管，外包尼龍紗或土工織物等濾水材料。水濾水管采用鋼管或塑料管，外包尼龍紗或土工織物等濾水材料。水平向分布濾水管可采用條狀、梳齒狀及羽毛狀等，濾水管布置宜形成平向分布濾水管可采用條狀、梳齒狀及羽毛狀等，濾水管布置宜形成回路。回路。112233 1.真空壓力分布管；真空壓力分布管；2.集水管；集水管；3.出膜口出膜口 3）密封膜施工）密封膜施工

9、（1）采用抗老化性能好、韌性好、抗穿刺能力強(qiáng)不透氣材料，如線(xiàn)）采用抗老化性能好、韌性好、抗穿刺能力強(qiáng)不透氣材料，如線(xiàn)性聚乙烯等專(zhuān)用薄膜。性聚乙烯等專(zhuān)用薄膜。 （2）熱合時(shí)宜采用兩條熱合縫的平搭接，搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于）熱合時(shí)宜采用兩條熱合縫的平搭接，搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于15mm。 （3）宜鋪設(shè)）宜鋪設(shè)3層，覆蓋膜周邊可采用挖溝折鋪、平鋪并用粘土覆蓋壓層，覆蓋膜周邊可采用挖溝折鋪、平鋪并用粘土覆蓋壓邊，圍埝溝內(nèi)覆水以及膜上全面覆水等方法進(jìn)行密封。邊，圍埝溝內(nèi)覆水以及膜上全面覆水等方法進(jìn)行密封。 密封膜鋪密封膜鋪3層理由：最下一層和砂墊層相接觸，膜容易被刺破，最上層理由：最下一層和砂墊層相接觸，膜容易被刺破，

10、最上一層膜易老化、刺破等，而中間一層膜是最安全最起作用的一層膜。一層膜易老化、刺破等，而中間一層膜是最安全最起作用的一層膜。 4）抽氣設(shè)備選用）抽氣設(shè)備選用 射流真空泵，空抽時(shí)必須達(dá)到射流真空泵，空抽時(shí)必須達(dá)到95kPa以上的真空吸力，每塊預(yù)壓區(qū)至以上的真空吸力，每塊預(yù)壓區(qū)至少應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)真空泵。少應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)真空泵。 5）管路連接）管路連接 真空管路的連接點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行密封，以保證密封膜的氣密性。真空管路的連接點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行密封，以保證密封膜的氣密性。 為避免膜內(nèi)真空度在停泵后很快降低，在真空管路中應(yīng)設(shè)置止回閥和為避免膜內(nèi)真空度在停泵后很快降低，在真空管路中應(yīng)設(shè)置止回閥和截門(mén)。當(dāng)預(yù)計(jì)停泵時(shí)間超過(guò)截門(mén)

11、。當(dāng)預(yù)計(jì)停泵時(shí)間超過(guò)24h時(shí)，則應(yīng)關(guān)閉截門(mén)。時(shí)，則應(yīng)關(guān)閉截門(mén)。天津港軟基處理采用真空預(yù)壓法施工現(xiàn)場(chǎng)天津港軟基處理采用真空預(yù)壓法施工現(xiàn)場(chǎng) a）密封膜分層鋪設(shè)）密封膜分層鋪設(shè) b）膜上全面覆水后真空泵抽氣）膜上全面覆水后真空泵抽氣四、真空四、真空-堆載預(yù)壓法施工堆載預(yù)壓法施工 粘性土，當(dāng)膜下真空度穩(wěn)定地達(dá)到粘性土，當(dāng)膜下真空度穩(wěn)定地達(dá)到80kPa后，抽真空后，抽真空10d左右可進(jìn)行左右可進(jìn)行上部堆載施工，即邊抽真空，邊連續(xù)施加堆載。上部堆載施工，即邊抽真空，邊連續(xù)施加堆載。 對(duì)高含水量的淤泥類(lèi)土，當(dāng)膜下真空度穩(wěn)定地達(dá)到對(duì)高含水量的淤泥類(lèi)土，當(dāng)膜下真空度穩(wěn)定地達(dá)到80kPa后，一般后，一般抽真空抽真

12、空2030d可進(jìn)行堆載施工；若荷載大時(shí)應(yīng)分級(jí)施加?？蛇M(jìn)行堆載施工；若荷載大時(shí)應(yīng)分級(jí)施加。 在進(jìn)行上部堆載之前，必須在密封膜上鋪設(shè)防護(hù)層，以保護(hù)密封膜在進(jìn)行上部堆載之前，必須在密封膜上鋪設(shè)防護(hù)層，以保護(hù)密封膜的氣密性。的氣密性。 防護(hù)層可采用土工編織布或無(wú)紡布等，其上鋪設(shè)防護(hù)層可采用土工編織布或無(wú)紡布等，其上鋪設(shè)100300mm厚的砂厚的砂墊層，然后再進(jìn)行堆載。墊層，然后再進(jìn)行堆載。 堆載時(shí)宜采用輕型運(yùn)輸工具，以免損壞密封膜，并密切觀察膜下真孔堆載時(shí)宜采用輕型運(yùn)輸工具，以免損壞密封膜，并密切觀察膜下真孔度變化，發(fā)現(xiàn)漏氣及時(shí)處理。度變化，發(fā)現(xiàn)漏氣及時(shí)處理。工藝流程為：工藝流程為： 質(zhì)量檢驗(yàn)質(zhì)量檢驗(yàn)三、質(zhì)量檢驗(yàn)三、質(zhì)量檢驗(yàn) （1）排水豎井處理深度范圍內(nèi)和豎井底面