排水固結(jié)法綜述

1、-作者xxxx-日期xxxx排水固結(jié)法綜述【精品文檔】排水固結(jié)法加固軟土地基綜述摘 要：闡述了排水固結(jié)法的發(fā)展歷程與趨勢(shì)，排水固結(jié)法加固軟土地基的原理，以及目前幾種常用方法的使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際證明加固效果。關(guān)鍵詞：固結(jié)；排水；軟基前言我國(guó)東南沿海自連云港至廣州灣幾乎都有軟土分布，其厚度大體自北向南變薄，軟土主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。由于軟土的特殊性，軟土地基加固的重要性被

2、越來(lái)越多的業(yè)內(nèi)外認(rèn)識(shí)所認(rèn)知，在軟土地基上直接建造建筑物或進(jìn)行填土?xí)r，地基將由于固結(jié)和剪切變形會(huì)產(chǎn)生很大的沉降和沉降差異，而且沉降的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，因此有可能影響建筑物的正常使用。另外，由于其強(qiáng)度低，地基承載力和穩(wěn)定性往往不能滿足工程要求而產(chǎn)生地基土破壞。許多因沒(méi)有做好地基處理的建（構(gòu)）筑物最終倒塌的案例讓更多人清醒的認(rèn)識(shí)到采取科學(xué)的方法進(jìn)行地基加固的重要性。如何能讓“軟”變“硬”從而增加土的承載力成為工程師們首要解決的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于軟土地基加固最常見(jiàn)的施工方法就是排水固結(jié)法。而排水固結(jié)法經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，從技術(shù)創(chuàng)新到施工創(chuàng)新均有較大提高，排水固結(jié)法這一技術(shù)體系不斷在被完善。1. 排水固結(jié)法的發(fā)展

3、歷程與趨勢(shì)固結(jié)問(wèn)題的研究在太沙基（Terzaghi）在1923年發(fā)表他的固結(jié)理論后的到的新的高度。有效應(yīng)力原理和固結(jié)理論的建立標(biāo)志著現(xiàn)代土力學(xué)的建立。從此，人們才可以借助有效應(yīng)力原理和固結(jié)理論對(duì)土體的穩(wěn)定性和沉降問(wèn)題進(jìn)行更符合客觀實(shí)際的定量計(jì)算，也使在實(shí)驗(yàn)中計(jì)算固結(jié)速率的方法才成為可能。由于淤泥等軟土滲透性差，在附加應(yīng)力下排水緩慢，單純的使用排水固結(jié)法往往要很長(zhǎng)時(shí)間才能固結(jié)。因此，排水固結(jié)法的發(fā)展過(guò)程也使改善軟土豎向排水能力的沙井、排水板能工藝的發(fā)展過(guò)程。豎向排水方法先后發(fā)展了兩種，即沙井法和排水板法。1937年，瑞典專(zhuān)家首先提出用排水紙板取代沙井作為豎向排水體，該法施工方便，排水效率高，具有

4、極大的優(yōu)越性。但由于最初的排水紙板在穩(wěn)定性、耐久性方面所存在的問(wèn)題限制了該法的廣泛應(yīng)用，直到瑞典專(zhuān)家歐·瓦格（）研究成功的聚氯乙烯槽型芯板代替了紙質(zhì)芯板，用無(wú)紡?fù)凉げ即媪思堎|(zhì)濾膜，解決了排水板穩(wěn)定性的問(wèn)題，才使這一形式迅速被推廣應(yīng)用。排水板的推廣也使排水固結(jié)法得到了更廣泛的應(yīng)用。袋裝沙井法使從加沙井法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種方法，該法使用7cm的袋裝沙井取代了20-60cm的沙井，施工設(shè)備輕便、效率高，沙袋采用聚氯乙烯編織袋，沙采用純凈的中粗砂。袋裝沙井功能上可以與塑料排水板法等效，由于施工質(zhì)量較易控制，近年來(lái)有望取代塑料排水板的趨勢(shì)。在我國(guó)，真正意義上的排水固結(jié)法試驗(yàn)是在交通部一航院

5、1982年在天津塘沽新港四港池碼頭進(jìn)行的，這次試驗(yàn)取得了良好的效果，加快了該法在全國(guó)的推廣。2.排水固結(jié)法原理排水固結(jié)法是對(duì)天然地基，或先在地基設(shè)置沙井（袋裝沙井或塑料排水帶）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。該法常用于解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問(wèn)題，可使地基的沉降在加載預(yù)壓期間不致產(chǎn)生過(guò)大的沉降和沉降差。同時(shí)，可增加地基土的抗剪強(qiáng)度，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組成的，排水系統(tǒng)通常有普通沙井、袋裝沙井、塑料排水帶等；加壓系統(tǒng)通常有

6、堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降低地下水位法，電滲法和聯(lián)合法。近十幾年來(lái)，豎向排水系統(tǒng)采用塑料排水板和袋裝沙井較多，加壓系統(tǒng)采用堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓法較多，也有采用真空加堆載聯(lián)合預(yù)壓法以及利用建筑自重加載法；特別的是，利用沖擊荷載及軟土之上覆蓋共同形成殘余作用力使得沖擊荷載作為加壓系統(tǒng)組成部分成為一種經(jīng)濟(jì)而有效的選擇。3.排水固結(jié)法加固軟土地基的常用方法3.1 堆載預(yù)壓法在軟土中打設(shè)豎向排水體后，在地面按使用荷載或超載進(jìn)行預(yù)壓。該法適用范圍廣，不受地質(zhì)條件的限制，工序簡(jiǎn)單，工程費(fèi)用較低，但工期較長(zhǎng)。3.2 真空預(yù)壓法在軟土中打設(shè)豎向排水體后，在地面鋪設(shè)密封真空膜并抽真空，利用大氣壓力作為預(yù)壓荷載。該法

7、的優(yōu)點(diǎn)是工期短，缺點(diǎn)是工序復(fù)雜，工程費(fèi)用較高，預(yù)壓效果受到一定局限，預(yù)壓區(qū)周邊效果相對(duì)較差，同時(shí)由于真空抽水最大高度為10m，淤泥層厚度小于8m時(shí)預(yù)壓效果較好，但厚度大于8m時(shí)則有所減弱，厚度越大則越明顯，當(dāng)淤泥中存在砂層時(shí)四周需增設(shè)密封墻。3.3 真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法在軟土中打設(shè)豎向排水體后，在地面鋪設(shè)密封真空膜并抽真空，當(dāng)真空預(yù)壓到一定程度時(shí)再在其上堆載聯(lián)合進(jìn)行。該法的優(yōu)點(diǎn)是克服了真空預(yù)壓法對(duì)加固深度的限制，較適用于淤泥層相當(dāng)軟弱，地面堆載受限制，堆載料成本較高，工期較緊等情況；但缺點(diǎn)是工序復(fù)雜，工程費(fèi)用較高。 強(qiáng)夯法在軟土中打設(shè)豎向排水體后，利用強(qiáng)夯代替預(yù)壓荷載，通過(guò)強(qiáng)夯的動(dòng)力和壓密作用，

8、使孔隙中的水排出達(dá)到加固地基的目的，適用于軟土厚度小于8m的情況，且土質(zhì)越好效果就越好。該法的優(yōu)點(diǎn)是工期短，費(fèi)用低，但目前應(yīng)用尚不多，其加固效果及加固機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究。4.排水固結(jié)法加固軟土地基工程實(shí)例 廣州番禺南沙蒲洲大酒店國(guó)際商貿(mào)廣場(chǎng)工程廣州番禺南沙蒲洲大酒店國(guó)際商貿(mào)廣場(chǎng)工程，場(chǎng)地淤泥層厚度為14-19m，含水量達(dá)74.4%，天然密度為g/cm3，孔隙比為2.03，快剪強(qiáng)度（平均值），現(xiàn)場(chǎng)十字板試驗(yàn)值為5.7kPa（-10m以上）和13.2kPa（-10m以下）平均9.3kPa。由于設(shè)計(jì)要求地基承載力達(dá)到40kPa，在使用荷載下的固結(jié)度85%，故需對(duì)該工程軟基進(jìn)行加固處理。加固設(shè)計(jì)采

9、用SPB-型塑料排水板，板長(zhǎng)15-20m，呈正方形布置，間距1.2m×1.2m。施工方案為分3級(jí)干法堆填中粗砂，各級(jí)加載量及其靜壓（分區(qū)）時(shí)間分別為：第1級(jí)為35kPa，靜壓18-40d；第2級(jí)為45kPa，靜壓70-100d；第3級(jí)為20-32kP，滿載靜壓60-120d。施工時(shí)采用表面沉降盤(pán)、深層沉降、現(xiàn)場(chǎng)十字板試驗(yàn)、鉆孔取土等方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保加固施工效果。加固后的現(xiàn)場(chǎng)十字板試驗(yàn)值達(dá)26.6kPa，比原先的 提高了175%，固結(jié)度達(dá)92.2%，滿足設(shè)計(jì)要求，場(chǎng)地地基土的各項(xiàng)物理力學(xué)性能也大為改善，處理后的淤泥層地基承載力40kPa，消除地基沉降量，工后沉降量300mm。4.2

10、 日本東北地區(qū)新干線某段超軟土地基處理工程工程地點(diǎn)位于日本東北地區(qū)新干線新臼石到仙臺(tái)之間的一段上，即大河原附近的“第七號(hào)谷”，從地質(zhì)圖上看，主要為泥炭土和混有有機(jī)物的淤泥土，深度從地表算起有12m-13m。地基強(qiáng)度，靜力觸探試驗(yàn)qc在200kPa以下，屬于極軟地基。擬采用真空排水預(yù)壓法進(jìn)行加固處理，以提高建筑物基礎(chǔ)的水平承載力和道路的穩(wěn)定性。加固區(qū)的平面尺寸大約是75m×76m，面積1950m2。加固區(qū)膜下設(shè)置的水平排水層厚度70cm的砂墊層，砂料選用潔凈而透水性較好的砂。為防止砂的下沉，在墊砂之前，由于地面先鋪設(shè)有30cm的孔洞，由熟鐵條編織的鐵板網(wǎng)，以保證車(chē)輛通行和推土機(jī)等施工機(jī)

11、械能在上完成鋪砂等作業(yè)。加固區(qū)中設(shè)置了表面沉降、分層沉降、孔隙水壓力及出水量的觀測(cè)項(xiàng)目，加固區(qū)外設(shè)置了水平位移、水位觀測(cè)孔及邊樁的觀測(cè)。從設(shè)在試驗(yàn)區(qū)中央的沉降儀的記錄來(lái)看，加固結(jié)束時(shí)第21d的沉降量時(shí)149cm，其中由抽真空形成的沉降量大約是83cm，而另外的66cm則是由于施工形成的沉降。用雙曲線法推求的最終沉降量是204cm，因此，施工中達(dá)到的固結(jié)度約為73%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觸探試驗(yàn)知，加固后再地表下2-7m的范圍內(nèi)，均比加固前的qc值增大1.5-2倍，但增大的程度越往下越小，7m以下地基的強(qiáng)度幾乎與加固前相同。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，在7m以上的泥炭土層中，地基土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均有增大，從加固前的qc=7-12kPa，增加了一倍左右。土體的含水率在加固前后變化很明顯，加固前泥炭土層含