專題地基處理方法排水固結(jié)法

專題地基處理方法排水固結(jié)法第1頁(yè)/共72頁(yè)2一、概述二、排水固結(jié)法的原理三、排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、施工工藝五、效果檢驗(yàn)及加荷速率的控制六、工程實(shí)例地基處理方法－排水固結(jié)法

內(nèi)容提要第2頁(yè)/共72頁(yè)3一概述

排水固結(jié)法是對(duì)天然地基，或先在地基設(shè)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(jí)逐漸加載，或在建筑物建造前在場(chǎng)地先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降時(shí)，同時(shí)強(qiáng)度逐漸提高的方法。海相沉積河相沉積我國(guó)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(qiáng)度低透水性差不少情況埋藏深厚湖相沉積第3頁(yè)/共72頁(yè)4一概述第4頁(yè)/共72頁(yè)5一概述排水固結(jié)法由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成。加壓系統(tǒng)：為地基提供必要的固結(jié)壓力而設(shè)置的，地基土層因產(chǎn)生附加壓力而發(fā)生排水固結(jié)。排水系統(tǒng)：為了改善地基原有的天然排水系統(tǒng)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(jié)進(jìn)程。適用條件：淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基。第5頁(yè)/共72頁(yè)6一概述堆載預(yù)壓第6頁(yè)/共72頁(yè)7真空預(yù)壓一概述第7頁(yè)/共72頁(yè)8真空預(yù)壓一概述第8頁(yè)/共72頁(yè)9一、概述二、排水固結(jié)法的原理三、排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、施工工藝五、效果檢驗(yàn)及加荷速率的控制六、工程實(shí)例地基處理方法－排水固結(jié)法

內(nèi)容提要第9頁(yè)/共72頁(yè)10二排水固結(jié)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(fā)生固結(jié)變形，同時(shí)，隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。壓縮曲線卸荷膨脹曲線abcceffgc第10頁(yè)/共72頁(yè)11二排水固結(jié)法的原理加載，卸載，再加載過程說明：超固結(jié)土正常固結(jié)第11頁(yè)/共72頁(yè)12二排水固結(jié)法的原理土層的排水固結(jié)效果與排水邊界條件有關(guān)豎向排水固結(jié)：

土層中的孔隙水向上、下面透水層排出而使土層發(fā)生固結(jié)。根據(jù)固結(jié)理論，黏性土固結(jié)所需的時(shí)間和排水距離的平方成正比。土層越厚，固結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)第12頁(yè)/共72頁(yè)13二排水固結(jié)法的原理第13頁(yè)/共72頁(yè)14二排水固結(jié)法的原理堆載預(yù)壓真空預(yù)壓降水預(yù)壓第14頁(yè)/共72頁(yè)15一、概述二、排水固結(jié)法的原理三、排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、施工工藝五、效果檢驗(yàn)及加荷速率的控制六、工程實(shí)例地基處理方法－排水固結(jié)法

內(nèi)容提要第15頁(yè)/共72頁(yè)16三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)目的：設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備：第16頁(yè)/共72頁(yè)17三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算第17頁(yè)/共72頁(yè)18三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法典型的砂井地基工程剖面圖待加固地層第18頁(yè)/共72頁(yè)19三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法第19頁(yè)/共72頁(yè)20三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井的類型普通砂井袋裝砂井塑料排水帶第20頁(yè)/共72頁(yè)21三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井的直徑和間距砂井直徑和間距主要取決于：黏性土層的固結(jié)特性、工期要求原則上以采用“細(xì)而密”的方案為好工程上常用的普通砂井直徑為30~50cm普通大直徑砂井，工程上常用間距一般為砂井直徑的6-8倍袋裝砂井我國(guó)常用7cm，井距1~1.5m，等邊三角形布置塑料排水帶設(shè)計(jì)計(jì)算方法與砂井相同，一般換算成圓柱體第21頁(yè)/共72頁(yè)22三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井的深度砂井深度主要取決于：土層分布、地基中附加應(yīng)力大小、建筑物對(duì)地基變形和穩(wěn)定性的要求、工期要求軟黏土層不厚時(shí)應(yīng)貫穿軟黏土層厚但間有砂層或砂透鏡體時(shí)，應(yīng)盡可能打到砂體中軟黏土層厚且無砂透水層時(shí)按建筑物對(duì)地基變形與穩(wěn)定性要求深淺管交錯(cuò)布置，淺管貫穿淤泥層皖江城市帶某市政道路第22頁(yè)/共72頁(yè)23不透水層d0三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井的排列第23頁(yè)/共72頁(yè)24三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－排水砂墊層在豎井頂面應(yīng)鋪設(shè)一定厚度的排水砂墊層以連通豎井，引出從土層排入井中的滲流水砂墊層應(yīng)有足夠的厚度和良好的透水性，以減小對(duì)水流的阻力砂墊層的厚度一般為0.4m左右（水下砂墊層厚1m左右）當(dāng)砂墊層面積較大時(shí)，應(yīng)在砂墊層底部設(shè)置縱橫向排水盲溝，使?jié)B流水盡快排出預(yù)壓區(qū)外第24頁(yè)/共72頁(yè)25三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算是豎井地基設(shè)計(jì)中的一個(gè)很重要內(nèi)容，知道各級(jí)荷載下不同時(shí)間的固結(jié)度，就可推算地基土強(qiáng)度的增長(zhǎng)，從而可進(jìn)行各級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性分析，并確定相應(yīng)的加載計(jì)劃。由固結(jié)度可推算加荷預(yù)壓期間地基的沉降量，確定預(yù)壓的期限豎井地基的固結(jié)理論假設(shè)荷載是瞬時(shí)施加的第25頁(yè)/共72頁(yè)26可以分解成兩個(gè)方向的固結(jié)問題疊加（Carrillo）三維滲流固結(jié)問題其中三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算第26頁(yè)/共72頁(yè)27求解，得到其中

—固結(jié)度

—井徑比查表5-7增加井徑dw與減小間距de哪個(gè)有效？三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算第27頁(yè)/共72頁(yè)28固結(jié)度計(jì)算（砂井）dwdedw排水板三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算第28頁(yè)/共72頁(yè)29三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算第29頁(yè)/共72頁(yè)30三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算第30頁(yè)/共72頁(yè)31三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算第31頁(yè)/共72頁(yè)32三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、豎井排水法－豎井地基固結(jié)度的計(jì)算第32頁(yè)/共72頁(yè)33三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓第33頁(yè)/共72頁(yè)34三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓第34頁(yè)/共72頁(yè)35

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(fā)生固結(jié)變形，同時(shí)，隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。壓縮曲線卸荷膨脹曲線abcceffgc三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓－強(qiáng)度增長(zhǎng)第35頁(yè)/共72頁(yè)3612豎向排水砂井、塑料排水板水平排水墊層分級(jí)堆載堆載過快易失穩(wěn)真空預(yù)壓不會(huì)失穩(wěn)三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓－強(qiáng)度增長(zhǎng)第36頁(yè)/共72頁(yè)37三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓－強(qiáng)度增長(zhǎng)超固結(jié)土正常固結(jié)第37頁(yè)/共72頁(yè)38三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓－沉降計(jì)算第38頁(yè)/共72頁(yè)39三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓－沉降計(jì)算固結(jié)試驗(yàn)第39頁(yè)/共72頁(yè)40三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算2、預(yù)壓法之堆載預(yù)壓－沉降計(jì)算第40頁(yè)/共72頁(yè)41三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算3、預(yù)壓法之真空預(yù)壓第41頁(yè)/共72頁(yè)42-u三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算3、預(yù)壓法之真空預(yù)壓第42頁(yè)/共72頁(yè)43三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算3、預(yù)壓法之真空預(yù)壓第43頁(yè)/共72頁(yè)44三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算3、預(yù)壓法之真空預(yù)壓－堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓的比較第44頁(yè)/共72頁(yè)45三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算3、預(yù)壓法之真空預(yù)壓－真空預(yù)壓設(shè)計(jì)最低膜內(nèi)真空度：膜內(nèi)真空度一般可維持在600mm汞柱，以上，相當(dāng)于80kPa的真空壓力加固區(qū)要求達(dá)到的平均固結(jié)度：一般可采用80%的固結(jié)度，如工期許可，可適當(dāng)提高固結(jié)度設(shè)計(jì)要求豎向排水井的尺寸：對(duì)塑料排水帶或7cm直徑的袋裝砂井，間距一般可在1-1.5m范圍內(nèi)選用沉降計(jì)算：第45頁(yè)/共72頁(yè)46三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算3、預(yù)壓法之真空預(yù)壓－真空預(yù)壓設(shè)計(jì)第46頁(yè)/共72頁(yè)47三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、預(yù)壓法之降低地下水位預(yù)壓第47頁(yè)/共72頁(yè)48設(shè)計(jì)坑底坑底降水深度D坑底降水線板樁三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、預(yù)壓法之降低地下水位預(yù)壓第48頁(yè)/共72頁(yè)49’z原理z三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、預(yù)壓法之降低地下水位預(yù)壓第49頁(yè)/共72頁(yè)50三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、預(yù)壓法之降低地下水位預(yù)壓第50頁(yè)/共72頁(yè)51三排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、預(yù)壓法之降低地下水位預(yù)壓降低地下水位預(yù)壓法可和真空法或堆載預(yù)壓法聯(lián)合使用對(duì)于隨著填土荷載增高，地基有可能破壞時(shí)，限制堆載高度，采用降低地下水位聯(lián)合堆載預(yù)壓法優(yōu)越性更為顯著第51頁(yè)/共72頁(yè)52一、概述二、排水固結(jié)法的原理三、排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、施工工藝五、效果檢驗(yàn)及加荷速率的控制六、工程實(shí)例地基處理方法－排水固結(jié)法

內(nèi)容提要第52頁(yè)/共72頁(yè)53四施工工藝按設(shè)計(jì)做好排水系統(tǒng)的施工，即鋪設(shè)水平排水砂墊層、打設(shè)豎向排水井嚴(yán)格做好施加預(yù)壓荷載的施工，確保在預(yù)壓加全過程均勻穩(wěn)定做好對(duì)工程起控制作用的監(jiān)測(cè)和加固效果檢驗(yàn)

從工程施工角度分析，保證排水固結(jié)法的加固效果三個(gè)主要環(huán)節(jié)：第53頁(yè)/共72頁(yè)54四施工工藝1、水平排水砂墊層的施工工藝第54頁(yè)/共72頁(yè)55四施工工藝1、水平排水砂墊層的施工工藝---排水墊層材料的選擇第55頁(yè)/共72頁(yè)56四施工工藝1、水平排水砂墊層的施工工藝---排水墊層的厚度第56頁(yè)/共72頁(yè)57四施工工藝1、水平排水砂墊層的施工工藝---排水墊層的施工第57頁(yè)/共72頁(yè)58四施工工藝2、豎向排水井的施工第58頁(yè)/共72頁(yè)59四施工工藝2、豎向排水井的施工---砂井的施工工藝我國(guó)、日本及歐美等國(guó)家常用砂井施工方法：套管法：根據(jù)工藝可分靜壓、錘擊聯(lián)合沉管法和振動(dòng)沉管法水沖成孔法螺旋鉆成孔法水沖成孔第59頁(yè)/共72頁(yè)60四施工工藝2、豎向排水井的施工---袋裝砂井施工下砂袋第60頁(yè)/共72頁(yè)61

施工前應(yīng)清理場(chǎng)地，排除積水，并將路基范圍內(nèi)原地面上淤泥、樹根、草皮、腐殖土等全部挖除。在路基范圍內(nèi)按設(shè)計(jì)要求填筑土拱，碾壓密實(shí)，其上按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)砂墊層。機(jī)具按設(shè)計(jì)樁位就位后，塑料排水板經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)穿出底部，與樁尖連接、拉緊，與管靴口貼緊，并對(duì)準(zhǔn)樁位，沉入導(dǎo)管至設(shè)計(jì)深度，然后拔出導(dǎo)管，切斷塑料排水板。將頂部露出地面的塑料排水板埋入砂墊層中，埋入長(zhǎng)度應(yīng)大于0．3m或符合設(shè)計(jì)要求。四施工工藝2、豎向排水井的施工---袋裝砂井施工第61頁(yè)/共72頁(yè)62四施工工藝2、豎向排水井的施工---塑料排水帶施工第62頁(yè)/共72頁(yè)63四施工工藝2、豎向排水井的施工---塑料排水帶施工第63頁(yè)/共72頁(yè)64塑料排水板四施工工藝2、豎向排水井的施工---塑料排水帶施工第64頁(yè)/共72頁(yè)65四施工工藝3、預(yù)壓荷載施加固結(jié)壓力的荷載，依據(jù)施加工藝的不同一般可分為三大類：堆載預(yù)壓：實(shí)體荷載或以建筑物自身重量作為預(yù)壓荷載真空預(yù)壓：對(duì)被加固軟基抽真空形成大氣壓差作為預(yù)壓荷載降水預(yù)壓：降低被加固軟基范圍地下水位以重度差為預(yù)壓荷載第65頁(yè)/共72頁(yè)66四施工工藝3、預(yù)壓荷載---真空預(yù)壓荷載工藝補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)照片第66頁(yè)/共72頁(yè)67四施工工藝3、預(yù)壓荷載---真空密封系統(tǒng)施工圍堰內(nèi)全面覆水密封第67頁(yè)