排水固結(jié)技術(shù)135p

概述一、方法二、組成三、發(fā)展史加固機理設(shè)計與計算一、排水系統(tǒng)二、加壓系統(tǒng)三、抗剪強度預測四、穩(wěn)定分析五、沉降計算施工方法概述處理對象淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、填海（湖）造田。－－含水量、壓縮性高，強度、滲透性低。軟土地基上直接建造建筑物會導致沉降大、沉降差異大、沉降持續(xù)時間長的問題，且軟土承載力不高使地基穩(wěn)定性不滿足要求導致破壞。方法實質(zhì)在建筑物（構(gòu)筑物）建造前，在擬建場地上施加與其相當?shù)暮奢d使地基土：孔隙水排出Vv↓，土體密實τf↑，承載力穩(wěn)定性↑Es↑，變形滿足條件1、排水系統(tǒng)

豎向排水系統(tǒng)：

普通砂井袋裝砂井塑料排水帶

水平排水系統(tǒng)：

砂墊層2、加壓系統(tǒng)

堆載加壓真空加壓降低地下水位法電滲法聯(lián)合法根據(jù)排水與加壓兩大系統(tǒng)的不同可以分成很多類型。主要有：概述組成系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)概述系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)材料WickDrainssandgravel概述系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)

VerticalWickDrains概述VerticalWickDrains概述HorizontalDrains水平排水體概述HorizontalDrains水平排水體概述系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

堆載橋頭高填土堆載預壓場地高填土堆載預壓概述臨時填土堆載預壓概述VacuumConsolidation系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

真空預壓FLASH

概述設(shè)計坑底坑底降水深度D坑底降水線板樁降水預壓固結(jié)降水預壓系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

加

固

軟

土

層豎

向

排

水

體排水墊層水平排水盲溝概述概述排水系統(tǒng)：主要作用在于改變地基原有排水邊界條件。例單向滲流固結(jié)

a=0.5mPa-1

k=510-7cm/se0=1.0，10m厚U=94%t=1.6年這顯然不合適因此需要采用：砂井固結(jié)：加快固結(jié)速度，增加水平向滲流不透水層概述概述加壓系統(tǒng)1、等效預壓：預壓荷載=建筑物或構(gòu)筑物的使用荷載能消除部分沉降。預壓時間越長，s越小。概述2、超載預壓：預壓荷載＞建筑物或構(gòu)筑物的使用荷載理論上能消除全部工后沉降，但卸載后會回彈。亦可延長預壓時間達到較好的效果。

超載預壓時，對應結(jié)構(gòu)荷載，地基土體應力水平處于超固結(jié)狀態(tài)

超載預壓加固效果相對更佳，尤其對于次固結(jié)變形（有機質(zhì)含量較高的淤泥質(zhì)土）相對較大的地基，可以有效降低蠕變特性對地基沉降的不利影響。概述

超載量Δp越大，達到一定效果的預壓時間越短，但Δp增加必帶來成本的增長，一般Δp取0.2p概述排水固結(jié)方案的選擇軟土層厚度＜4.0m時天然地基加載預壓，可不設(shè)置豎向排水體軟土層厚度≥4.0m時采取以上方案預壓時間較長設(shè)置豎向排水體加載預壓1、2、當軟土中夾有薄層粉細砂，具有良好水平向滲透性時，可不設(shè)置豎向排水體3、對泥炭土、有機質(zhì)土和其他次固結(jié)變形占很多比例的土，設(shè)置豎向排水系統(tǒng)效果較差4、采用降水或真空預壓時，應查明處理范圍內(nèi)有無透水層（或透氣層）及水源補給情況，否則會影響預壓效果5、對于超固結(jié)土，pc＞p1，只有當土層的有效上覆壓力+預壓荷載所產(chǎn)生的應力之和明顯大于pc時才會產(chǎn)生壓縮采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實測沉降-時間曲線對比概述不排水—等載預壓排水—超載預壓排水的沉降曲線概述發(fā)展簡史概述1、堆載預壓1934年用于處理美國加州的海灣公路我國1953年首次將砂井堆載預壓用于加固船臺地基1979年研制成功袋裝砂井1981年開發(fā)成功塑料排水帶2、真空預壓1952年瑞典皇家地質(zhì)學院的杰爾曼提出1958年用于美國費城國際機場跑道擴建工程抽真空40d，其中18d真空度達到381mmHg1980年起我國對于此法進行系統(tǒng)研究，目前在真空度和大面積加固方面處于國際領(lǐng)先地位。膜下真空度達到610～730mmHg，相當于80～95kPa等效荷載，歷時40～70d固結(jié)度達80%，承載力提高3倍，單塊膜面積達3萬m2.1983年開展真空-堆載聯(lián)合預壓法研究，從理論和實踐方面論證了真空和堆載加固效果可疊加，取得了滿意的結(jié)果。加固機理預壓排水法加固地基原理可以采用e

logp壓縮曲線和logp

f強度曲線說明。

初始地基自重應力狀態(tài)對應pa和土體初始孔隙比ea

預壓固結(jié)應力pb=pa+

p，對應固結(jié)完成時應孔隙比降低到eb

實際結(jié)構(gòu)荷載作用下，土體中相應固結(jié)應力為pd。加固機理

通過預壓，減少由結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生地基沉降或工后沉降是十分顯著。

地基中設(shè)置排水系統(tǒng)，固結(jié)過程加快，地基強度增加和變形穩(wěn)定周期顯著縮短。加固機理

土的固結(jié)就是孔隙水壓消散和有效應力不斷增加的過程，這一過程遵循有效應力原理：堆載預壓加固機理真空預壓1、固結(jié)壓力的提供2、地下水位下降，相應增加附加應力3、封閉氣泡排出，土的滲透性加大加固機理降水預壓’z原理z1、有效自重應力增加2、地基表層變干燥3、改變流線方向電滲預壓加固機理----------------------++++黏土顆粒水分子陽離子玻璃筒玻璃皿水位升高黏土粒黏土膏+-弱透水性土層土粒間的微小孔隙將水保持其中，單靠一般井點制造真空吸力難以達到理想的降水效果；在一定區(qū)域內(nèi)的土體通直流電后形成電場，促使帶負電荷的細小土體顆粒向陽極移動，帶正電荷的水分子向陰極(即井點)方向集聚，產(chǎn)生電滲現(xiàn)象；電滲和真空的共同作用使地下水向井點快速集中，通過井點管的連續(xù)抽排，地下水位逐步下降。使用范圍在飽和粘土中，特別是淤泥和淤泥質(zhì)粘土中，由于土的透水性較差，持水性較強。用一般噴射井點和輕型井點降水效果較差，此時宜增加電滲井點來配合輕型或噴射井點降水，以便對透水性較差的土起疏干作用，使水排出。加固機理加固機理真空預壓與井點降水預壓的區(qū)別降水預壓是靠地下水位下降使土容重增加從而使土中有效應力增加

其值取決于地下水位下降的深度和有效重度改變的大小。密閉井管中抽真空主要在土中形成負壓源，在負壓源作用下形成一個有效應力場并由負壓源為中心向外逐漸減弱。其值主要取決于負壓的大小和負壓源的幾何面積。pzγzγ′zpzpa-pn加固機理堆載預壓與真空預壓加固機理的區(qū)別1、堆載預壓中，土體中的總應力是增加的；真空預壓中，土體中的總應力是不增加的。2、堆載預壓中，土體孔隙中形成的Δu（孔隙水壓力增量）是正值；真空預壓中，土體孔隙中形成的Δu（孔隙水壓力增量）是負值。3、堆載預壓中，土體有效應力的增長是通過正超靜孔隙水壓力的消散來實現(xiàn)的。隨超靜孔隙水壓力逐漸消散為0，有效應力σ′增加到最大值。真空預壓中，土體有效應力的增長是通過負的超靜孔隙水壓力的形成來實現(xiàn)的。4、堆載預壓中，土體加固后形成的有效應力的大小與上部施加荷載的大小有關(guān)，且在豎直向與水平向大小一般不同。真空預壓中，土體加固后形成的有效應力的大小具有最大值，理論上為一個標準大氣壓，一般都低于此值。有效應力增加值在豎直向與水平向具有相同值。加固機理

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。排水系統(tǒng)設(shè)計與計算排水系統(tǒng)設(shè)計與計算豎向排水系統(tǒng)選擇砂井或塑料排水帶，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；1．砂井直徑（dw）和間距（l）常采用“細而密”原則。dw：普通砂井

袋裝砂井塑料排水帶設(shè)計時換算成相當直徑的砂井。設(shè)塑料帶寬度為b,厚度為δ，則換算砂井直徑為：其中α為換算系數(shù)，通過試驗求得。一般取0.6~0.9。排水系統(tǒng)設(shè)計與計算間距l(xiāng)：影響因素土的固結(jié)特性上部荷載大小施工期限土的結(jié)構(gòu)性可按井徑比n選用。

n＝de/dw塑料排水帶或袋裝砂井n＝15～22；普通砂井n＝6～8de：豎向排水井影響圓直徑排水系統(tǒng)dw設(shè)計與計算豎向排水體平面布置：正方形面積相同dedwdwl排水系統(tǒng)設(shè)計與計算豎向排水體平面布置：正三角形排水系統(tǒng)設(shè)計與計算

根據(jù)現(xiàn)場各種因素定。（土層厚、有無透水層、壓縮層厚度、承壓水、穩(wěn)定控制、沉降控制量等）一般10～25ｍ。2．豎向排水體設(shè)置深度排水系統(tǒng)設(shè)計與計算a：當軟土層不厚，底部有透水層時，排水體應盡可能穿透軟土層b：當深厚的高壓縮性土層間有砂層或砂透鏡體時，排水體應盡可能打至砂層或透鏡體。采用真空預壓時應盡量避免排水體與砂層相連接，以免影響真空效果。c：對于無砂層的深厚地基，則可根據(jù)其穩(wěn)定性及建筑物在地基中造成的確定。（一般為0.1～0.2）d：按穩(wěn)定性控制的工程，排水體深度應通過穩(wěn)定分析確定，排水體長度至少應超過最危險滑動面2m。e：按沉降控制的工程，排水體深度可按壓載后的沉降滿足上部結(jié)構(gòu)容許沉降量來確定，宜穿透受壓土層。排水系統(tǒng)設(shè)計與計算排水系統(tǒng)3．豎向排水體設(shè)置范圍

一般比建筑物基礎(chǔ)范圍稍大為好，擴大范圍可由基礎(chǔ)的輪廓線向外擴大大約2～4m。4．豎向排水體砂料要求

宜用中粗砂，砂的粒徑必須能保證砂井具有良好的透水性，砂井砂料要不被粘土顆粒堵塞。砂應是潔凈的，不應有草根等雜物，其含泥量不超過3%。粒徑分析：4d15（土）≤d15（砂）≤4d85（土）

cu>3k：日本:k>1×10-3cm/s

比利時：k>1×10-4cm/s

美國：k>5.3×10-3cm/s

。設(shè)計與計算排水系統(tǒng)水平向排水系統(tǒng)

在砂井頂面應鋪設(shè)排水砂墊層，以連接砂井，引出從上層排入砂井的滲流水。砂墊層的厚度一般為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。砂料要求同4.壓實后墊層ρd＞1.5g/cm3。在預壓區(qū)邊緣應設(shè)置排水溝。在預壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂墊層相連的排水盲溝，材料一般為粒徑3～5cm的碎石或礫石。>2dw設(shè)計與計算加載系統(tǒng)加載系統(tǒng)荷載大小pn：pn=p：對建筑工程一般采用等效預壓。pn>p：對沉降有嚴格限制的建筑物或為了減少預壓時間采用超載預壓。Δp的大小，應根據(jù)預壓時間內(nèi)要求完成的變形量計算確定，并宜使pn作用下受壓土層內(nèi)各點有效豎向應力大于建筑物荷載引起的相應點的附加應力。pn<p：對以地基穩(wěn)定性控制的工程或?qū)Τ两狄蟛粐赖墓こ炭刹捎貌糠趾奢d預壓。必須保證經(jīng)預壓后地基在建筑物荷載作用下的變形及穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。荷載范圍：預壓荷載頂面的范圍應大于基礎(chǔ)外緣所包括的范圍。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計加載方案：一次性加載：當天然地基強度滿足預壓荷載下地基的穩(wěn)定性要求時可采用。toptoptβΔp=pnΔTtnΔp=pn瞬時加載一級等速加載設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計分級加載：當天然地基強度不滿足預壓荷載下地基的穩(wěn)定性要求時可采用分級逐漸加載，待前期預壓荷載下地基土的強度增長滿足下一級荷載下地基穩(wěn)定性要求時方可加載。topt2p1=Δp1t1p2p3t3ΔT2ΔT3Δp2Δp3ΔT1pn=∑Δpi多級等速加載設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計加載速率：：初步設(shè)計時可取4～8kPa/d。1、第一級容許載荷

利用地基的天然地基土的抗剪強度計算第一級容許施加的載荷p1。一般根據(jù)斯開普頓的半經(jīng)驗公式初步估算分級荷載估算：k—安全系數(shù)，一般取1.1~1.5；τf（cu

）—天然地基土的不排水抗剪強度(kPa)；D—基礎(chǔ)埋置深度，(m)；A、B—基礎(chǔ)的長短邊，(m)；γ—基底標高以上土的重度(kN/m3)對于飽和軟粘土可以采用以下公式估算：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計對于長條形填土可以采用以下公式估算：k—安全系數(shù)，一般取1.1~1.5；cu—天然地基土的不排水抗剪強度(kPa)；D—基礎(chǔ)埋置深度，(m)；γ—基底標高以上土的重度(kN/m3)設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計2、第一級載荷下地基強度增長值--在第一級載荷作用下地基因為固結(jié)而增長的強度(具體算法后述)η—考慮剪切蠕變的強度折減系數(shù)（0.75～0.9）3、計算P1作用下達到固結(jié)度70％所需的時間（可由固結(jié)度與時間的關(guān)系求得）

——確定第二級荷載開始施加的時間。4、根據(jù)Cu1計算第二級所施加的荷載P2K—安全系數(shù)，一般取1.1~1.5；cu1—經(jīng)過第一級堆載預壓后地基土的不排水抗剪強度(kPa)；設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計5、計算P2作用下地基固結(jié)后強度值Cu2依次可計算出以后各級荷載和停歇時間，初步的加載計劃也就確定下來。6.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(wěn)定性驗算。如穩(wěn)定性不滿足，則調(diào)整加荷計劃。計算地基土的固結(jié)度、強度增長。

堆載預壓設(shè)計的關(guān)鍵問題設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計固結(jié)度與時間的關(guān)系（3）固結(jié)度與地基強度增長的關(guān)系（2）固結(jié)度與時間的關(guān)系（3）1．瞬時加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計算

砂井固結(jié)屬於三維軸對稱固結(jié)問題，如果采用圓柱坐標，設(shè)任意點(r,z)的孔隙水壓力為u，de（z，r）zr設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計固結(jié)微分方程為：當水平向滲透系數(shù)kh和豎向滲透系數(shù)kv不相等時，則固結(jié)微分方程變?yōu)樨Q向徑向固結(jié)系數(shù)cv—豎向固結(jié)系數(shù)ch—徑向固結(jié)系數(shù)a.

每個砂井的有效影響范圍為一圓柱體（de）；b.砂井地基表面受連續(xù)均布載荷左右，地基中附加應力σz分布不隨深度而變化，地基土僅產(chǎn)生豎向的壓密變形；c.載荷是一次性加上的，加載開始時，外載全部由孔隙水壓力負擔；d.在整個固結(jié)過程中，地基的滲透系數(shù)k保持不變；e.井壁土面受砂井施工所引起的涂抹作用對土層滲透系數(shù)的影響可以忽略。砂井理論基本假設(shè)設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計采用分離變量法求解固結(jié)方程，固結(jié)方程可以分解為豎向固結(jié)方程徑向固結(jié)方程設(shè)u0為起始孔隙水壓力，根據(jù)卡里羅理論：任意一點的孔隙水壓力u有如下關(guān)系：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計對于整個砂井有效影響范圍內(nèi)的平均孔隙水壓力同樣有根據(jù)有效應力原理：t=0時，某一時刻整個砂井有效影響范圍內(nèi)的平均固結(jié)度：代入設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計分別計算和固結(jié)度表示為：—每個砂井有效影響范圍內(nèi)圓柱的平均固結(jié)度—每個砂井豎向平均固結(jié)度—每個砂井徑向平均固結(jié)度設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計豎向排水固結(jié)度可以按下式計算：（太沙基解）豎向固結(jié)的時間因數(shù)m—為正奇數(shù)，1，3，5…

；

t—固結(jié)時間(s);H—土層豎向排水距離(cm)；

(雙面排水時為土層厚度的一半，單面排水為土層厚度)

設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計豎向排水固結(jié)度當>30%可以按下式計算當<52.6%時，時間因素可以按下式計算e=2.718徑向排水固結(jié)度可以按下式計算：（巴倫解）徑向固結(jié)的時間因數(shù)

de：每個砂井的有效影響直徑；dw：砂井的直徑井徑比設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計Uz-TvUr-8Th/F8Th/F固結(jié)度與時間因數(shù)關(guān)系曲線Tv設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計將和分別寫成：當>30%時：根據(jù)：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計井阻和涂抹作用

在實際砂井施工中，由于沉管對周圍土體的擾動和重塑作用，在砂井周圍形成了一個“涂抹區(qū)”，使該區(qū)內(nèi)土滲透性降低，壓縮性增大。

在土中水向砂井滲流過程中，砂料對滲流產(chǎn)生的阻力也會影響土層的固結(jié)速率。

井阻和涂抹作用對固結(jié)速率的影響有時十分顯著。比如寧波機場袋裝砂井場地，在堆載205天后，考慮井阻與涂抹作用影響的地基實際平均固結(jié)度僅為按理想砂井地基計算的固結(jié)度0.81倍。

在Barron解的基礎(chǔ)上，Yashikmmi（1979）和Hansbo（1981）提出了可以考慮上述作用的非理想單元井固結(jié)理論。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計不設(shè)置豎向排水系統(tǒng)時:設(shè)置豎向排水系統(tǒng)豎向徑向同時排水時:當砂井間距較密軟土層很厚ch>>cv時:考慮井阻和涂抹作用時Fn換成F總固結(jié)度（大于30%時）：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計瞬時加載砂井未穿過整個受壓土層的平均固結(jié)度設(shè)H1、H2分別為砂井深度及砂井以下壓縮層范圍內(nèi)的土層厚度，則整個壓縮層的平均固結(jié)度為設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計2．逐級加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計算設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計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，a:各級載荷的固結(jié)可以獨立計算；b:總固結(jié)度等于各級荷載增量作用下固結(jié)度的疊加；c:每一級載荷增量pi在等速加載經(jīng)過時間t的固結(jié)度與在t/2時的瞬時加載的固結(jié)度相同；d:在加載停止以后，在恒載作用期間的固結(jié)度，即時間t大于Ti(此處Ti為pi的加載期)時的固結(jié)度和在Ti/2時的瞬時加載pi后經(jīng)過時間(t-Ti/2)的固結(jié)度相同；e:所得的固結(jié)度僅是對本級載荷而言，對總載荷還要按照載荷的比例進行修正基本假設(shè)（1）改進的Terzaghi法設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計topp1=Δp1T2p2Δp2T1pn=p2=∑Δpic:t<T1時T3topT1p1=Δp1tp′topt/2tp′對于本級荷載

p1的固結(jié)度tT1p1=Δp1設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計d:T1<t<T2時對于總荷載p2的固結(jié)度topT1p1ttopT1/2tp1T2設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計同理：T2<t<T3時topp1=Δp1T2T1T3tP”t>T3時多級等速加荷可依次類推，并歸納如下式

式中Ti、Ti-1－分別為各級等速加荷的起點和終點時間

（從時間0點算起），當計算某一級加載

期間t的固結(jié)度時，則Ti改成t

pi－為第i

級荷載的增量。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計（2）改進的高木俊介法設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計－各級載荷的累計值－第i級載荷的平均加載速率(kPa/d)Ti、Ti-1－分別為各級等速加荷的起點和終點時間，（從時間0點算起），當計算某一級加載期間t的固結(jié)度時，則Ti改成t。理論上可以證明，太沙基法的結(jié)果是近似的，而改進的高木俊介法結(jié)果是是精確的。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計固結(jié)度與時間的關(guān)系（3）固結(jié)度與地基強度增長的關(guān)系（2）固結(jié)度與地基強度增長的關(guān)系（2）設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計Cu—在t時刻地基土抗剪強度(kPa)；η—考慮剪切蠕變的強度折減系數(shù)（0.75～0.9）。cu0—天然地基土抗剪強度(kPa)；Δσz—預壓荷載引起的地基的附加豎向應力(kPa)；φcu—固結(jié)不排水試驗測得的土內(nèi)摩擦角(。)；

—地基平均固結(jié)度；排水預壓后地基的不排水抗剪強度可采用下式估算：地基土的抗滑穩(wěn)定性驗算采用條分法計算抗滑力矩與滑動力矩之比定義為抗滑穩(wěn)定系數(shù)。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計MR—抗滑力矩；MF—滑動力矩一般要求安全系數(shù)Kh＞1.2～1.5

通過穩(wěn)定分析可以求解以下問題：

地基在天然抗剪強度條件下的最大堆載；

預壓過程中各級載荷下地基的穩(wěn)定性；

最大許可載荷；

理想堆載計劃。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計例：某建筑物建于深厚淤泥質(zhì)土上，基底平均壓力p=150kPa。預壓允許工期120天。地面基底w＝46.7%γ=17.7kN/m3e0=1.28wL=40.4%wp=21.3%IL=1.33Ip=19.1a1-2=1.14mPa-1Ea=2mPacv=ch=1.8×10-3cm2/scu=17kPaφcu=15。ccu=7kPakh=1×10-7cm/skw=2×10-2cm/sd＝1.5地下水位面2m淤泥質(zhì)土物理力學性質(zhì)指標如下：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計1、排水豎井選擇及設(shè)計（1）采用袋裝砂井，直徑dw=70mm，按等邊三角形排列，

de=1.05l取n=de/dw=21砂井間距l(xiāng)=1.4m（2）排水豎井深度根據(jù)σz/σcz=0.1～0.2，確定受壓土層厚度H=20m，砂井底部為不透水層。2、制定預壓加載計劃按增加抗剪強度進行預壓設(shè)計，設(shè)預壓荷載pn=100kPa，t=[t]=120d不計井阻及涂抹作用（1）確定計算參數(shù)解：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計（2）第一級荷載作用下①第一級容許施加的荷載取p1=60kPa。②確定第一級荷載作用下的固結(jié)度取加載速率加載時間設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計計算t1=30d時對應于p1=60kPa的固結(jié)度③施加第一級荷載后土的抗剪強度cu1設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計（3）第二級荷載作用下取p2=100kPa。①第二級容許施加的荷載②確定第二級荷載作用下的固結(jié)度取加載速率加載時間p2=100kPa，Δp2=100-60=40kPa。取t2=120d。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計③施加第二級荷載后土的抗剪強度cu2（4）計算預壓后地基承載力設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計加載計劃滿足設(shè)計要求：p3＞pt=[t]t（d）oP（kPa）p1=Δp1=60kPat1=30P2=100kPaΔp2=40kPa1040t2=120設(shè)計與計算加載系統(tǒng)提高抗剪強度預壓設(shè)計計井阻及涂抹作用（1）確定計算參數(shù)制定加載計劃……如不滿足條件，調(diào)整計劃！如：

豎井間距等。設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計設(shè)計目的

預壓過程中消除預計沉降量，以保證建筑物或構(gòu)筑物在使用期間的沉降滿足要求設(shè)計原理預壓荷載pn作用下：tnpn[st]pn=stt∞pn[sf]pn=s′∞建筑物荷載p作用下：t∞p[sf]p=s∞根據(jù)設(shè)計要求：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計sd—瞬時沉降量；sc—主固結(jié)沉降量；ss—次固結(jié)沉降量tSSd：初始瞬時沉降Ss:次固結(jié)沉降Sc：主固結(jié)沉降瞬時沉降sd計算Skempton（1955）彈性理論公式注：平均值指柔性基礎(chǔ)面積范圍內(nèi)各點的平均值沉降系數(shù)ω值受荷面形狀L/B中點矩形角點，圓形周邊平均值剛性基礎(chǔ)圓形——1.000.640.850.79正方形1.001.120.560.950.88矩形1.53.06.010.030.0100.01.361.782.232.533.234.000.680.891.121.271.622.001.151.521.962.252.883.701.081.44—2.12——設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計主固結(jié)沉降sc計算分層總和法《規(guī)范》法

次固結(jié)段（基本上是一條直線）的斜率反映土的次固結(jié)變形速率，一般用Ca表示，稱為土的次固結(jié)指數(shù)。次固結(jié)沉降量為次固結(jié)沉降ss計算設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計如果忽略ss：考慮sd的影響：根據(jù)設(shè)計要求及沉降計算公式進行推導：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計上式整理為：根據(jù)設(shè)計要求：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計瞬時加載一級等速加載多級等速加載如果：符合要求，設(shè)計完畢對加載方案及排水系統(tǒng)進行調(diào)整實測沉降-時間曲線推算最終沉降量各種排水固結(jié)的固結(jié)度可以用下式計算所以

取實測的沉降-時間曲線上的3個點，并使t2-t1=t3-t2可以求出β

設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計實測沉降-時間曲線推算最終沉降量取實測的沉降-時間曲線上的3個點可以求出β

則

為了使計算精確，往往使第三點(s3,t3)

盡量靠近曲線的末端，以使（t2-t1）和（t3-t2）盡可能大些設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計實測沉降-時間曲線推算最終沉降量計算時，時間的起點是按照修正后的起點O’

對于兩級等速加載情況：設(shè)計與計算加載系統(tǒng)消除沉降預壓設(shè)計土質(zhì)條件建筑條件驗算承載力及變形否預壓設(shè)計排水豎井選擇與設(shè)計預壓荷載設(shè)計計算增加抗剪強度預壓設(shè)計減少沉降預壓設(shè)計p1ΔT1t1τf1p2ΔT2t2τf2pnτfntn≤[t]穩(wěn)定性驗算沉降計算[st]pnpn+1≥p否確定pn沉降計算[sf]pn[sf]p計算[st]pn≤[sf]p–[s]固結(jié)度計算預壓時間計算tn驗算工期tn≤[t]滿足設(shè)計完成設(shè)計與計算否真空預壓設(shè)計內(nèi)容豎井斷面尺寸、間距、排列方式和深度的選擇；預壓區(qū)面積和分塊大?。?/p>

真空預壓工藝；要求達到的真空度和土層的固結(jié)度；

真空預壓和建筑物荷載下地基的變形計算；設(shè)計與計算真空預壓①.豎井斷面尺寸、間距、排列方式和深度的選擇設(shè)計與計算真空預壓1）豎井斷面尺寸、間距、排列方式與堆載預壓相同。2）采用塑料排水帶的效果比砂井好。3）若軟弱土層下有砂卵層時，豎向排水體不能與砂卵層相連，最好留1～2m的厚度。②.預壓區(qū)面積和分塊大小

在真空預壓區(qū)邊緣，由于真空度會向外部擴散，其加固效果不如中部，真空預壓區(qū)邊緣應大于建筑物基礎(chǔ)輪廓線，每邊增加量不得小于3.0m。每塊預壓面積宜盡可能大且呈方形。

③.真空預壓工藝設(shè)計與計算真空預壓1）當建筑物的荷載超過真空預壓的壓力，且建筑物對地基變形有嚴格要求時，可采用真空-堆載聯(lián)合預壓法，其總壓力宜超過建筑物的荷載。

2）對于表層存在良好的透氣層或在處理范圍內(nèi)有充足水源補給的透水層時，應采取有效措施隔斷透氣層或透水層。3）真空預壓所需抽真空設(shè)備的數(shù)量，可按加固面積的大小和形狀、土層結(jié)構(gòu)特點，以一套設(shè)備可抽真空的面積為1000～1500m2確定。④.要求達到的真空度和土層的固結(jié)度設(shè)計與計算真空預壓1）真空預壓的膜下真空度應穩(wěn)定地保持在650mmHg以上，且應均勻分布。2）豎井深度范圍內(nèi)土層的平均固結(jié)度應大于90%。

真空預壓地基強度增長：當計算加固土層中某一深度初土的強度增長值時，用相應深度處垂直排水通道中的真空度值。沉降計算：設(shè)計與計算真空預壓設(shè)置豎向排水系統(tǒng)豎向徑向同時排水時:不計豎向排水作用:考慮井阻和涂抹作用時Fn換成F真空預壓相當于瞬時加載

施工方法一、水平排水墊層的施工二、豎向排水體的施工三、預壓荷載四、真空預壓施工施工方法水平排水墊層的施工(1)若地基承載力較好，能用一般運輸機械時，可采用機械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂維，再由推土機或人工攤平。(2)當?shù)鼗砻娉休d力不能負擔運輸機械壓力時，可采取順序推進鋪筑法，避免機械進入未鋪墊層的場地。(3)若地基表面非常軟，可先在地基表面鋪設(shè)筋網(wǎng)層，再鋪設(shè)砂墊層。筋網(wǎng)可用土工聚合物、塑料編織網(wǎng)或竹筋鋪網(wǎng)等材料。但應注意對受水平力作用的地基，當筋網(wǎng)腐爛形成軟弱夾層時對地基穩(wěn)定性的不利影響。

(4)若超軟弱地基采取加強措施后，承載力仍然不足以負擔一般機械的壓力時，可采用人工或輕便機械順序推進鋪設(shè)砂墊層。施工方法豎向排水體的施工根據(jù)成孔工藝的不同，砂井施工方法可分為如下三類：(1)沉管法：將帶有活瓣管尖或泥凝土端靴的套管采用靜壓、錘擊或振動方法沉入地基中的預定深度，然后在管內(nèi)灌砂．拔出套管形成砂井的方法。(2)水沖成孔法：該法是通過專用鉆頭，依靠高壓下的水射流成孔，成孔后經(jīng)清孔、灌砂形成砂井。

(3)螺旋鉆孔法：該法以螺旋鉆具干鉆成孔．然后孔內(nèi)灌砂形成砂井。普通砂井施工施工方法豎向排水體的施工袋裝砂井的施工

袋裝砂井施工的基本步驟包括設(shè)備定位、整理樁尖、導管沉入、砂袋灌砂并放入導管、管內(nèi)灌水、拔管等。為保證施工質(zhì)量，施工中尚應注意如下幾點：(1)定位要淮確，砂井垂直度要高，袋裝砂井平面井距偏差應不大于井徑．垂直偏差宜小于1.5％。

(2)袋裝砂料含泥量應小于3％，且宜用干砂裝填密實，以免濕砂干燥后體積減小，長度縮短，出現(xiàn)與排水墊層分離等質(zhì)量問題。(3)砂袋入口處的導管口應裝設(shè)滾輪，以免砂袋下入時被掛破漏砂。

(4)施工中要經(jīng)常檢查樁尖與導管口的密封情況．避免導管內(nèi)進泥過多，影響施工。

(5)確定袋裝砂井實際長度時，應綜合考慮袋內(nèi)砂體積減小，砂袋在孔內(nèi)的彎曲、施工超深以及伸入水平排水墊層長度等因素。砂袋放人孔內(nèi)后應高出孔口200mm，以便埋入砂墊層中。(6)砂袋放人管內(nèi)后撥管時，帶上的砂袋長度不宜超過500mm。施工方法豎向排水體的施工塑料排水帶施工方法豎向排水體的施工塑料排水帶的施工

塑料排水帶需用專門插板機將其插入地基中。其施工基本步驟包括：設(shè)備定位、塑料帶通過導管管靴穿出并與樁尖連接固定、塑料扳插入土中、拔出導管、剪斷塑料帶等。施工中，應注意以下幾點：(1)所選排水帶除具有符合設(shè)計要求的透水性能外，還應有足夠的濕潤抗拉強度和抗彎曲能力。(2)不得使用濾水膜受損的排水帶，施工過程中亦應注意