第4章排水固結(jié)法

1、 排水固結(jié)法排水固結(jié)法是在建筑物建造前，對天然地基或已設(shè)置是在建筑物建造前，對天然地基或已設(shè)置豎向排水體的地基加載預(yù)壓，使土體固結(jié)沉降基本結(jié)束或豎向排水體的地基加載預(yù)壓，使土體固結(jié)沉降基本結(jié)束或完成大部分，從而提高地基土強(qiáng)度的一種地基加固方法。完成大部分，從而提高地基土強(qiáng)度的一種地基加固方法。 利用此種方法處理軟弱地基，利用此種方法處理軟弱地基，可以使相對于預(yù)壓荷載可以使相對于預(yù)壓荷載的地基沉降，在處理期間部分消除或基本消除，的地基沉降，在處理期間部分消除或基本消除，使建筑物使建筑物在使用期間不會產(chǎn)生過大的沉降或沉降差。同時在使用期間不會產(chǎn)生過大的沉降或沉降差。同時通過排水通過排水固結(jié)，加速地

2、基土的抗剪強(qiáng)度的增長，提高建筑地基強(qiáng)度固結(jié)，加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長，提高建筑地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性。及穩(wěn)定性。 4 41 1 概述概述第第4 4章章 排水固結(jié)法排水固結(jié)法一、排水固結(jié)系統(tǒng)的組成一、排水固結(jié)系統(tǒng)的組成排水固結(jié)組成系統(tǒng)排水固結(jié)組成系統(tǒng)加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)排水固結(jié)排水固結(jié)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)豎向排水體豎向排水體水平向排水體水平向排水體堆載法堆載法真空法真空法降水法降水法電滲法電滲法聯(lián)合法聯(lián)合法普通砂井普通砂井袋裝砂井袋裝砂井塑料排水帶塑料排水帶砂墊層砂墊層堆堆 水水 預(yù)預(yù) 壓壓粘粘 土土 膏膏粘土膏的電滲電泳試驗粘土膏的電滲電泳試驗玻璃皿玻璃皿玻璃管玻璃管 排水

3、系統(tǒng)排水系統(tǒng)主要用于改變地基原有的排水邊界條件，增加主要用于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的途徑，縮短排水距離?？紫端懦龅耐緩?，縮短排水距離。 當(dāng)軟土層較薄或土的滲透性較好并且施工期允許較長時當(dāng)軟土層較薄或土的滲透性較好并且施工期允許較長時間的話，可僅在地面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層；若是滲透性很間的話，可僅在地面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層；若是滲透性很差的深厚軟土層，則須在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體，地差的深厚軟土層，則須在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體，地面連以排水砂墊層構(gòu)成排水系統(tǒng)，加快土體的固結(jié)。面連以排水砂墊層構(gòu)成排水系統(tǒng)，加快土體的固結(jié)。 砂井法特別適用于含水平夾砂或粉砂層的飽和軟土

4、地基。砂井法特別適用于含水平夾砂或粉砂層的飽和軟土地基。對于泥炭及透水性極小的流塑狀態(tài)飽和軟土，在很小的荷載對于泥炭及透水性極小的流塑狀態(tài)飽和軟土，在很小的荷載作用下，地基土就出現(xiàn)較大的剪切蠕變，排水固結(jié)效果效果作用下，地基土就出現(xiàn)較大的剪切蠕變，排水固結(jié)效果效果差，不宜只用砂井法。差，不宜只用砂井法。二、排水固結(jié)系統(tǒng)作用及適用范圍二、排水固結(jié)系統(tǒng)作用及適用范圍 加壓系統(tǒng)目的在于對地基施行預(yù)壓荷載，使地基土孔隙加壓系統(tǒng)目的在于對地基施行預(yù)壓荷載，使地基土孔隙中的水產(chǎn)生壓力差，促使水從飽和地基土自然排出，使地基中的水產(chǎn)生壓力差，促使水從飽和地基土自然排出，使地基土固結(jié)產(chǎn)生壓縮。土固結(jié)產(chǎn)生壓縮。

5、堆載預(yù)壓用填土等外加荷載對地基進(jìn)行預(yù)壓，它通過增堆載預(yù)壓用填土等外加荷載對地基進(jìn)行預(yù)壓，它通過增加地基總應(yīng)力加地基總應(yīng)力，并使孔隙水壓力，并使孔隙水壓力u消散來增加有效應(yīng)力，而消散來增加有效應(yīng)力，而真空預(yù)壓、降低地下水位法和電滲排水是在總應(yīng)力不變的情真空預(yù)壓、降低地下水位法和電滲排水是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小地基內(nèi)孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法，況下，通過減小地基內(nèi)孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法，后者由于不會增加剪應(yīng)力，地基不會產(chǎn)生剪切破壞，因而適后者由于不會增加剪應(yīng)力，地基不會產(chǎn)生剪切破壞，因而適用于很軟弱的粘土地基的排水固結(jié)處理。用于很軟弱的粘土地基的排水固結(jié)處理。 排水固結(jié)法適用范

6、圍：適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)土排水固結(jié)法適用范圍：適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)土及沖填土等飽和粘性土地基。及沖填土等飽和粘性土地基。4 42 2 排水固結(jié)法加固原理排水固結(jié)法加固原理一、排水系統(tǒng)加固機(jī)理一、排水系統(tǒng)加固機(jī)理根據(jù)太沙基固結(jié)理論根據(jù)太沙基固結(jié)理論 固結(jié)時間與排水距離的平方成正比，固結(jié)時間與排水距離的平方成正比，縮短排縮短排水距離可大大縮短固結(jié)時間。水距離可大大縮短固結(jié)時間。 在地基中設(shè)置砂墊層及砂井等的目的就是為在地基中設(shè)置砂墊層及砂井等的目的就是為了增加排水途徑，縮短排水距離，從而加快軟弱了增加排水途徑，縮短排水距離，從而加快軟弱土層的排水固結(jié)。土層的排水固結(jié)。v2vCHTt 對

7、于在土層內(nèi)設(shè)置了砂井等豎向排水體的地基，它在對于在土層內(nèi)設(shè)置了砂井等豎向排水體的地基，它在荷載作用下，地基的固結(jié)屬于三維固結(jié)中的軸對稱問題。荷載作用下，地基的固結(jié)屬于三維固結(jié)中的軸對稱問題。求解地基的固結(jié)度時，先分別求解在指定時間內(nèi)地基垂直求解地基的固結(jié)度時，先分別求解在指定時間內(nèi)地基垂直向固結(jié)度和水平向固結(jié)度，然后加以綜合得出地基的總固向固結(jié)度和水平向固結(jié)度，然后加以綜合得出地基的總固結(jié)度。結(jié)度。 28U1-exp(-T )zv24 如果考慮逐級加荷，則時間如果考慮逐級加荷，則時間t t從加荷歷時的一半起算。從加荷歷時的一半起算。1. 1. 豎向平均固結(jié)度豎向平均固結(jié)度U Uz z可按太沙基

8、固結(jié)理論計算。可按太沙基固結(jié)理論計算。（一）瞬間加荷條件下固結(jié)度計算（一）瞬間加荷條件下固結(jié)度計算HH2eC tT =dK(1+e)2HC=,cm /sHaw22n3n-1F=1n(n)-22n-14n8U1expTrHF 2.2.根據(jù)根據(jù)BarronBarron的解法計算徑向平均固結(jié)度的解法計算徑向平均固結(jié)度U Ur r 式中式中 TH 水平向固結(jié)時間因數(shù)，水平向固結(jié)時間因數(shù)，CH 水平固結(jié)系數(shù)，水平固結(jié)系數(shù)，KH 水平滲透系數(shù)水平滲透系數(shù)(cm/s)(cm/s)，F(xiàn)與與n n有關(guān)的系數(shù)，有關(guān)的系數(shù)，n井徑比，井徑比，n =dn =de e/d/dw w ，一般取為，一般取為4 41212。

9、d dw wdedwll 等效圓柱體的直徑等效圓柱體的直徑d de e與與 砂井間距砂井間距l(xiāng) 的關(guān)系：的關(guān)系：ldldee05. 113. 1 正三角形排列：正方形排列：l砂井影砂井影響范圍響范圍rzrzU1-(1- U )(1- U ) 3.3.砂井的平均固結(jié)度為砂井的平均固結(jié)度為 4.4.影響砂井固結(jié)度的因素影響砂井固結(jié)度的因素 （1 1）若軟粘土層較厚，砂井未能打穿軟土層，）若軟粘土層較厚，砂井未能打穿軟土層，應(yīng)考慮其對固結(jié)度的影響；應(yīng)考慮其對固結(jié)度的影響； （2 2）砂井中的砂料對滲流有阻力，會產(chǎn)生水頭）砂井中的砂料對滲流有阻力，會產(chǎn)生水頭損失，應(yīng)考慮井阻作用。損失，應(yīng)考慮井阻作用。

10、 （3 3）采用機(jī)械施工方式，會對周圍土產(chǎn)生擾動，）采用機(jī)械施工方式，會對周圍土產(chǎn)生擾動，對井壁產(chǎn)生涂抹作用而降低徑向滲透性。對井壁產(chǎn)生涂抹作用而降低徑向滲透性。序號序號條件條件平均固結(jié)度計算公式平均固結(jié)度計算公式備注備注1 1豎向排水固結(jié)豎向排水固結(jié)（U Uz z30%)30%)TerzaghiTerzaghi解解2 2內(nèi)徑向排水固內(nèi)徑向排水固結(jié)結(jié)1 1BarronBarron解解3 3豎向和內(nèi)徑向豎向和內(nèi)徑向排水固結(jié)排水固結(jié)tH4C2z2v2e81U 28 2v2H4C td)n(FC8r2ehe1U 2ehd)n(FC8t )H4Cd)n(FC8(2rZrz2v22ehe81)U1)(U

11、1(1U 28 2v22ehH4Cd)n(FC8 不同條件的固結(jié)度計算公式不同條件的固結(jié)度計算公式序號序號條件條件平均固結(jié)度計算公式平均固結(jié)度計算公式備注備注4砂井未貫穿砂井未貫穿受壓土層受壓土層L砂井長度砂井長度H砂井以下壓砂井以下壓縮土層厚度縮土層厚度5外徑向外徑向排水固結(jié)排水固結(jié)（Uz60）0.692R土樁體半土樁體半徑徑6普遍表達(dá)式普遍表達(dá)式td)n(FC82zrz2ehe81U)1(UU 282ehd)n(FC8HLL tRC78. 52he692. 01U 2hRC78. 5te1U 續(xù)表續(xù)表（二）逐漸加荷條件下地基固結(jié)度的計算（二）逐漸加荷條件下地基固結(jié)度的計算 )ee (e)T

12、T(pqU1iiTTt1iin1iit式中式中 第第i i級荷載的加荷速率；級荷載的加荷速率； p p各級荷載的累加值；各級荷載的累加值； T Ti-1i-1、T Ti i分別為第分別為第i i級荷載加載的起始和終止時級荷載加載的起始和終止時 間（從零點起算），當(dāng)計算第間（從零點起算），當(dāng)計算第i i級荷級荷 載等速加荷過程中時間載等速加荷過程中時間t t的固結(jié)度的固結(jié)度 時，則時，則T Ti i改用改用t t。 iq 二、加壓系統(tǒng)二、加壓系統(tǒng) （一）堆載預(yù)壓加固機(jī)理（一）堆載預(yù)壓加固機(jī)理 堆載預(yù)壓法是在建筑物堆載預(yù)壓法是在建筑物施工前，在地基表面分級堆施工前，在地基表面分級堆土或加其它荷重，

13、使地基土土或加其它荷重，使地基土壓密、沉降、固結(jié)，待達(dá)到壓密、沉降、固結(jié)，待達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度變形標(biāo)準(zhǔn)后再卸預(yù)定的強(qiáng)度變形標(biāo)準(zhǔn)后再卸載，建造建（構(gòu)）筑物。從載，建造建（構(gòu)）筑物。從而提高地基強(qiáng)度和減少建筑而提高地基強(qiáng)度和減少建筑物建成后的沉降量。物建成后的沉降量。e固結(jié)壓力固結(jié)壓力c c孔隙比孔隙比e e01eabcdf 加固機(jī)理加固機(jī)理1 1減小地基工后沉降：減小地基工后沉降： 初次加載曲線，初次加載曲線，在外加荷載在外加荷載1 10 0作用下，作用下，土樣孔隙比減小了土樣孔隙比減小了e e；卸荷再壓縮之后，孔卸荷再壓縮之后，孔隙比減小量為隙比減小量為ee，遠(yuǎn)小于，遠(yuǎn)小于e e，表明大部分壓縮變

14、形（，表明大部分壓縮變形（ e e ee）都在預(yù)先施壓過程中消除了。都在預(yù)先施壓過程中消除了。abcdf固結(jié)壓力固結(jié)壓力c co抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度f f 預(yù)壓后，土體預(yù)壓后，土體處于超固結(jié)狀態(tài)，處于超固結(jié)狀態(tài)，其抗剪強(qiáng)度要比處其抗剪強(qiáng)度要比處于正常固結(jié)狀態(tài)時于正常固結(jié)狀態(tài)時的強(qiáng)度高。的強(qiáng)度高。加固機(jī)理加固機(jī)理2 2提高土體強(qiáng)度：提高土體強(qiáng)度：rtsss 式中式中 st預(yù)壓期所產(chǎn)生的沉降或被消除的沉降；預(yù)壓期所產(chǎn)生的沉降或被消除的沉降； sr殘留沉降。殘留沉降。 實踐證明，預(yù)壓的效果與預(yù)壓時間有關(guān)，時間越長，實踐證明，預(yù)壓的效果與預(yù)壓時間有關(guān)，時間越長，消除的沉降消除的沉降st越大，殘留沉降越大，

15、殘留沉降sr越小。因此，越小。因此，預(yù)壓時間取預(yù)壓時間取決于永久荷載對殘留沉降的要求而定。決于永久荷載對殘留沉降的要求而定。堆載預(yù)壓處理地基有兩種方法。堆載預(yù)壓處理地基有兩種方法。（1 1）等載預(yù)壓等載預(yù)壓：預(yù)壓荷載與永久荷載相等。預(yù)壓荷載與永久荷載相等。 此時，地基的最終沉降量由兩部分組成：此時，地基的最終沉降量由兩部分組成：1.1.堆載方式堆載方式（2 2）超載預(yù)壓超載預(yù)壓：預(yù)壓荷載大于永久荷載的情況。預(yù)壓荷載大于永久荷載的情況。臨時超載臨時超載填土填土砂墊層砂墊層砂井砂井 采用超載預(yù)壓處理軟弱地基，其處理效果更好。采用超載預(yù)壓處理軟弱地基，其處理效果更好。 原因：原因：（1 1）經(jīng)過超載

16、預(yù)壓后，當(dāng)土層所受過的固結(jié)）經(jīng)過超載預(yù)壓后，當(dāng)土層所受過的固結(jié)壓力大于使用荷載下的固結(jié)壓力時，原來的正常固結(jié)粘壓力大于使用荷載下的固結(jié)壓力時，原來的正常固結(jié)粘土層將處于超固結(jié)狀態(tài)，其壓縮性將進(jìn)一步降低；土層將處于超固結(jié)狀態(tài)，其壓縮性將進(jìn)一步降低； （2 2）采用超載預(yù)壓還可以達(dá)到消除殘留沉降和次固）采用超載預(yù)壓還可以達(dá)到消除殘留沉降和次固結(jié)沉降的目的，使結(jié)沉降的目的，使sr=0=0，即在使用期幾乎沒有沉降發(fā)生。，即在使用期幾乎沒有沉降發(fā)生。 堆載預(yù)壓時，是通過增加地基中的總應(yīng)力堆載預(yù)壓時，是通過增加地基中的總應(yīng)力，并使，并使孔隙水壓力孔隙水壓力u u消散來增加有效應(yīng)力消散來增加有效應(yīng)力的，地基

17、中孔隙水的，地基中孔隙水的排出使由于形成了超孔隙水壓力使得水得以排出，地的排出使由于形成了超孔隙水壓力使得水得以排出，地基產(chǎn)生固結(jié)，因而稱為基產(chǎn)生固結(jié)，因而稱為正固結(jié)。正固結(jié)。2.2.地基土抗剪強(qiáng)度增長值的預(yù)估地基土抗剪強(qiáng)度增長值的預(yù)估 當(dāng)軟弱地基天然強(qiáng)度較低時，必須限制加載速當(dāng)軟弱地基天然強(qiáng)度較低時，必須限制加載速率以利用前期荷載使地基排水固結(jié)，提高強(qiáng)度來適率以利用前期荷載使地基排水固結(jié)，提高強(qiáng)度來適應(yīng)下一級加載，避免由于荷載過大地基強(qiáng)度不足引應(yīng)下一級加載，避免由于荷載過大地基強(qiáng)度不足引起地基土失穩(wěn)。因此，在進(jìn)行設(shè)計時，需要預(yù)測抗起地基土失穩(wěn)。因此，在進(jìn)行設(shè)計時，需要預(yù)測抗剪強(qiáng)度在加載過程中

18、的增長情況，以便合理確定預(yù)剪強(qiáng)度在加載過程中的增長情況，以便合理確定預(yù)壓加載速率。壓加載速率。 地基中某一點在某時刻的抗剪強(qiáng)度地基中某一點在某時刻的抗剪強(qiáng)度f可表示為：可表示為： ffc0ff式中式中 f0f0地基中某點在加荷之前的天然地基地基中某點在加荷之前的天然地基 抗剪強(qiáng)度。用十字板或無側(cè)限抗壓強(qiáng)抗剪強(qiáng)度。用十字板或無側(cè)限抗壓強(qiáng) 度試驗、三軸不排水剪切試驗測定；度試驗、三軸不排水剪切試驗測定； fcfc由于排水固結(jié)而增長的抗剪強(qiáng)度；由于排水固結(jié)而增長的抗剪強(qiáng)度； ff由于剪切蠕動而引起的抗剪強(qiáng)度衰由于剪切蠕動而引起的抗剪強(qiáng)度衰 減量。減量。 ffc0ff 由于剪切蠕動所引起的強(qiáng)度衰減部分

19、目前尚未提出合由于剪切蠕動所引起的強(qiáng)度衰減部分目前尚未提出合適的計算公式，因此實用上地基的抗剪強(qiáng)度可用下式計算：適的計算公式，因此實用上地基的抗剪強(qiáng)度可用下式計算：)(fc0ff 式中式中 考慮剪切蠕變及其它因素對強(qiáng)度影響的一個考慮剪切蠕變及其它因素對強(qiáng)度影響的一個 綜合性折減系數(shù)，可取綜合性折減系數(shù)，可取0.90.90.950.95，若判斷，若判斷 地基土沒有強(qiáng)度衰減可能時，則地基土沒有強(qiáng)度衰減可能時，則1.01.0。強(qiáng)度增量強(qiáng)度增量fc的計算方法目前常用有以下兩種：的計算方法目前常用有以下兩種： 1fcK sin1cossinKu11 由于由于t111fcUK)u1(K 故故（1 1）有效

20、應(yīng)力法）有效應(yīng)力法 （2 2）有效固結(jié)壓力法）有效固結(jié)壓力法 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范建筑地基處理技術(shù)規(guī)范推薦采用此方法。推薦采用此方法。其計算式為：其計算式為：cutzcuzzzcuzfctgUtgtg 式中式中 z預(yù)壓荷載引起的該點的豎向附預(yù)壓荷載引起的該點的豎向附 加應(yīng)力。加應(yīng)力。 排水固結(jié)的設(shè)計理論著重于：排水固結(jié)的設(shè)計理論著重于： （1 1）逐漸加載條件下固結(jié)度的修正計算；）逐漸加載條件下固結(jié)度的修正計算； （2 2）地基強(qiáng)度增長的預(yù)計和與其相應(yīng)的穩(wěn)定性）地基強(qiáng)度增長的預(yù)計和與其相應(yīng)的穩(wěn)定性分析方法；分析方法； （3 3）最終沉降量與沉降隨時間發(fā)展的推算以及）最終沉降量與沉降隨時間發(fā)展的

21、推算以及根據(jù)現(xiàn)場觀測資料反算土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等。根據(jù)現(xiàn)場觀測資料反算土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等。 真空預(yù)壓法是以大氣壓力作為預(yù)壓荷載。先在真空預(yù)壓法是以大氣壓力作為預(yù)壓荷載。先在需加固的軟土地基表面鋪設(shè)一層透水砂墊層，再在需加固的軟土地基表面鋪設(shè)一層透水砂墊層，再在其上覆蓋數(shù)層不透氣的塑料薄膜或橡膠布，四周密其上覆蓋數(shù)層不透氣的塑料薄膜或橡膠布，四周密封，與大氣隔絕。在砂墊層內(nèi)埋設(shè)排水管道，然后封，與大氣隔絕。在砂墊層內(nèi)埋設(shè)排水管道，然后與真空泵連通，進(jìn)行抽氣，使透水材料保持較高的與真空泵連通，進(jìn)行抽氣，使透水材料保持較高的真空度，在土體孔隙水中產(chǎn)生負(fù)的孔隙水應(yīng)力，將真空度，在土體孔隙水中產(chǎn)生負(fù)的孔隙

22、水應(yīng)力，將土中孔隙水和空氣逐漸吸出，從而使土體固結(jié)。土中孔隙水和空氣逐漸吸出，從而使土體固結(jié)。（二）真空預(yù)壓加固機(jī)理（二）真空預(yù)壓加固機(jī)理真空預(yù)壓法示意圖真空預(yù)壓法示意圖砂墊層及濾管砂墊層及濾管鋪鋪 膜膜抽抽 氣氣高真空井點高真空井點射流真空泵射流真空泵射射 流流 箱箱 真空預(yù)壓法的加固機(jī)理主要反映在下面三個方面：真空預(yù)壓法的加固機(jī)理主要反映在下面三個方面： （1 1）土中水排出：）土中水排出：真空預(yù)壓在抽氣前，薄膜內(nèi)外均承受真空預(yù)壓在抽氣前，薄膜內(nèi)外均承受一個大氣壓一個大氣壓p pa a的作用，抽氣后薄膜內(nèi)形成一個壓力差：首先使的作用，抽氣后薄膜內(nèi)形成一個壓力差：首先使砂墊層，其次是砂井中的

23、氣壓降到砂墊層，其次是砂井中的氣壓降到p pv v，使薄膜緊貼砂墊層，這，使薄膜緊貼砂墊層，這個壓差稱之為個壓差稱之為“真空度真空度”。 砂墊層中形成的真空度，通過垂直排水通道逐漸向下延砂墊層中形成的真空度，通過垂直排水通道逐漸向下延伸，同時，真空度又由垂直排水通道向其四周的土體傳遞與伸，同時，真空度又由垂直排水通道向其四周的土體傳遞與擴(kuò)散，引起土中孔隙水壓力降低，形成負(fù)的超靜孔隙水壓力。擴(kuò)散，引起土中孔隙水壓力降低，形成負(fù)的超靜孔隙水壓力。從而使土體孔隙中的氣和水由土體向垂直排水通道發(fā)生滲流，從而使土體孔隙中的氣和水由土體向垂直排水通道發(fā)生滲流，最后由垂直排水通道匯至地表砂墊層中被泵抽出。最

24、后由垂直排水通道匯至地表砂墊層中被泵抽出。1.1.加固機(jī)理加固機(jī)理 （2 2）有效應(yīng)力增加：）有效應(yīng)力增加：地下水在上升的同時，形成排水體附地下水在上升的同時，形成排水體附近的真空負(fù)壓，使土體內(nèi)的孔隙水壓形成壓差，促使土中的孔近的真空負(fù)壓，使土體內(nèi)的孔隙水壓形成壓差，促使土中的孔隙水壓力不斷下降，地基有效應(yīng)力不斷增加，從而使土體固結(jié)；隙水壓力不斷下降，地基有效應(yīng)力不斷增加，從而使土體固結(jié)；同時抽氣后土體中水位降落，也會增加有效應(yīng)力。同時抽氣后土體中水位降落，也會增加有效應(yīng)力。 （3 3）封閉氣泡排出，土的滲透性加大：）封閉氣泡排出，土的滲透性加大：當(dāng)飽和土體中含有當(dāng)飽和土體中含有少量封閉氣泡時

25、，在正壓作用下，封閉氣泡會堵塞孔隙，使土少量封閉氣泡時，在正壓作用下，封閉氣泡會堵塞孔隙，使土的滲透性降低，固結(jié)過程減慢。但在真空吸力下，封閉氣泡被的滲透性降低，固結(jié)過程減慢。但在真空吸力下，封閉氣泡被吸出，從而使土體滲透性提高，固結(jié)加快。吸出，從而使土體滲透性提高，固結(jié)加快。 土體和砂井間的壓差，開始時為（土體和砂井間的壓差，開始時為（p pa ap pv v），隨著抽氣），隨著抽氣時間的增長，壓差逐漸變小，最終趨向于零，此時滲流停止，時間的增長，壓差逐漸變小，最終趨向于零，此時滲流停止，土體固結(jié)完成。所以真空預(yù)壓過程，實質(zhì)是利用大氣壓差作土體固結(jié)完成。所以真空預(yù)壓過程，實質(zhì)是利用大氣壓差作

26、為預(yù)壓荷載，使土體逐漸排水固結(jié)的過程。為預(yù)壓荷載，使土體逐漸排水固結(jié)的過程。 真空預(yù)壓是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力真空預(yù)壓是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的，這種方法和降水預(yù)壓一樣都是在負(fù)超孔來增加有效應(yīng)力的，這種方法和降水預(yù)壓一樣都是在負(fù)超孔隙水壓力下排水固結(jié)，因而稱為隙水壓力下排水固結(jié)，因而稱為負(fù)壓固結(jié)負(fù)壓固結(jié)。 真空預(yù)壓法能取得相當(dāng)于真空預(yù)壓法能取得相當(dāng)于787892kPa92kPa的等效荷載堆載預(yù)壓的等效荷載堆載預(yù)壓法的效果。法的效果。 堆載預(yù)壓法，土體中的總應(yīng)力是增加的，真空預(yù)壓，總應(yīng)力保持不變；堆載預(yù)壓法，土體中的總應(yīng)力是增加的，真空預(yù)壓，總應(yīng)

27、力保持不變； 堆載預(yù)壓法中，土體孔隙中形成的孔隙水壓力增量是正值，即超靜水壓堆載預(yù)壓法中，土體孔隙中形成的孔隙水壓力增量是正值，即超靜水壓 力是正值；真空預(yù)壓法中，土體孔隙中形成的孔隙水壓力增量是負(fù)值。力是正值；真空預(yù)壓法中，土體孔隙中形成的孔隙水壓力增量是負(fù)值。 堆載預(yù)壓法中，土體有效應(yīng)力的增長是通過正的超靜孔隙水壓力的消散堆載預(yù)壓法中，土體有效應(yīng)力的增長是通過正的超靜孔隙水壓力的消散 來實現(xiàn)的，而真空預(yù)壓法中，土體有效應(yīng)力的增長是靠負(fù)的超靜孔隙水來實現(xiàn)的，而真空預(yù)壓法中，土體有效應(yīng)力的增長是靠負(fù)的超靜孔隙水 壓力的形成來實現(xiàn)的。壓力的形成來實現(xiàn)的。 堆載預(yù)壓法中，土體加固后形成的有效應(yīng)力與

28、上部施加的荷載大小有堆載預(yù)壓法中，土體加固后形成的有效應(yīng)力與上部施加的荷載大小有 關(guān)，并且在垂直向和水平向上大小一般是不同的；真空預(yù)壓法中土體有關(guān)，并且在垂直向和水平向上大小一般是不同的；真空預(yù)壓法中土體有 效應(yīng)力的增加具有最大值，理論上最大為一個大氣壓，一般都低于此效應(yīng)力的增加具有最大值，理論上最大為一個大氣壓，一般都低于此 值，由于有效應(yīng)力的增加依賴于孔隙水壓力的降低來實現(xiàn)。所以，土體值，由于有效應(yīng)力的增加依賴于孔隙水壓力的降低來實現(xiàn)。所以，土體 加固過程中有效應(yīng)力增加值在垂直、水平及其他各方向上是相同的。加固過程中有效應(yīng)力增加值在垂直、水平及其他各方向上是相同的。2.2.堆載預(yù)壓與真空預(yù)

29、壓在加固機(jī)理方面區(qū)別堆載預(yù)壓與真空預(yù)壓在加固機(jī)理方面區(qū)別3.3.真空預(yù)壓法的優(yōu)點及缺點真空預(yù)壓法的優(yōu)點及缺點 （1 1）不需要大量堆載，可省去加載和卸載工序，節(jié)省大量）不需要大量堆載，可省去加載和卸載工序，節(jié)省大量材料、能源和運(yùn)輸能力，縮短預(yù)壓時間；材料、能源和運(yùn)輸能力，縮短預(yù)壓時間； （2 2）真空法所產(chǎn)生的負(fù)壓使地基土的孔隙水加速排出，可）真空法所產(chǎn)生的負(fù)壓使地基土的孔隙水加速排出，可縮短固結(jié)時間；同時由于孔隙水排出，滲流速度增大，地下水縮短固結(jié)時間；同時由于孔隙水排出，滲流速度增大，地下水位降低，由滲流力和降低水位引起的附加應(yīng)力也隨之增大，提位降低，由滲流力和降低水位引起的附加應(yīng)力也隨之

30、增大，提高了加固效果；負(fù)壓可通過管路傳到任何場地，適應(yīng)性強(qiáng)；高了加固效果；負(fù)壓可通過管路傳到任何場地，適應(yīng)性強(qiáng)； （3 3）孔隙滲流水的流向及滲流力引起的附加應(yīng)力均指向被）孔隙滲流水的流向及滲流力引起的附加應(yīng)力均指向被加固土體，周圍土體向預(yù)壓區(qū)移動使整個加固地基呈收縮的趨加固土體，周圍土體向預(yù)壓區(qū)移動使整個加固地基呈收縮的趨勢；勢； （4 4）適用于超軟粘土以及邊坡、碼頭等地基穩(wěn)定性要求較）適用于超軟粘土以及邊坡、碼頭等地基穩(wěn)定性要求較高的工程地基加固，土愈軟，加固效果愈明顯；高的工程地基加固，土愈軟，加固效果愈明顯； （5 5）真空預(yù)壓加固地基影響范圍廣而深；）真空預(yù)壓加固地基影響范圍廣而深

31、； （6 6）無噪聲、無振動、無污染，可做到文明施工。）無噪聲、無振動、無污染，可做到文明施工。 缺點：工序復(fù)雜，工程費(fèi)用較高，預(yù)壓效果受到一定局限，缺點：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)周邊效果相對較差，同時由于真空抽水最大高度為預(yù)壓區(qū)周邊效果相對較差，同時由于真空抽水最大高度為10m10m，因而當(dāng)淤泥層厚度小于因而當(dāng)淤泥層厚度小于8m8m時預(yù)壓效果較好，厚度超過時預(yù)壓效果較好，厚度超過8m8m則有所則有所減弱，厚度越大越明顯。減弱，厚度越大越明顯。3.3.真空預(yù)壓法適用范圍真空預(yù)壓法適用范圍 真空預(yù)壓法適用于能在加固區(qū)形成（包括采真空預(yù)壓法適用于能在加固區(qū)形成（包括采取

32、措施后形成）負(fù)壓邊界條件的飽和均質(zhì)粘性土取措施后形成）負(fù)壓邊界條件的飽和均質(zhì)粘性土及含薄層砂夾層的粘性土，特別適于新吹填土、及含薄層砂夾層的粘性土，特別適于新吹填土、超軟粘土地基的加固。超軟粘土地基的加固。 但不適用于表層存在良好透氣層或在加固范但不適用于表層存在良好透氣層或在加固范圍內(nèi)有較厚透水層并有充足水源補(bǔ)給的地基。圍內(nèi)有較厚透水層并有充足水源補(bǔ)給的地基。4 43 3 堆載預(yù)壓法設(shè)計堆載預(yù)壓法設(shè)計堆載預(yù)壓設(shè)計堆載預(yù)壓設(shè)計加壓系統(tǒng)設(shè)計加壓系統(tǒng)設(shè)計排水系統(tǒng)設(shè)計排水系統(tǒng)設(shè)計 加壓系統(tǒng)設(shè)計：加壓系統(tǒng)設(shè)計：堆載材料的選用及堆載預(yù)壓計劃的堆載材料的選用及堆載預(yù)壓計劃的確定。確定。 排水系統(tǒng)設(shè)計：排水

33、系統(tǒng)設(shè)計：豎向排水體材料選用、排水體長度、豎向排水體材料選用、排水體長度、斷面、平面布置的確定等。斷面、平面布置的確定等。一、加壓系統(tǒng)設(shè)計一、加壓系統(tǒng)設(shè)計 堆載預(yù)壓，根據(jù)堆載預(yù)壓，根據(jù)土質(zhì)情況土質(zhì)情況分為分為單級加荷單級加荷和和多多級加荷級加荷；根據(jù)；根據(jù)堆載材料堆載材料分為分為自重預(yù)壓、加荷預(yù)壓自重預(yù)壓、加荷預(yù)壓和加水預(yù)壓。和加水預(yù)壓。 堆載一般用堆載一般用填土、砂石等散粒材料；填土、砂石等散粒材料；油罐通油罐通常利用罐體充水對地基進(jìn)行預(yù)壓；對堤壩等以穩(wěn)常利用罐體充水對地基進(jìn)行預(yù)壓；對堤壩等以穩(wěn)定為控制的工程，則以其本身的重量有控制地分定為控制的工程，則以其本身的重量有控制地分級逐漸加載，直

34、至設(shè)計標(biāo)高。級逐漸加載，直至設(shè)計標(biāo)高。1. 1. 加荷計劃地確定加荷計劃地確定 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：分級加載速率和每級荷載的大小、總荷分級加載速率和每級荷載的大小、總荷載水平、預(yù)壓時間、預(yù)壓加載范圍等。載水平、預(yù)壓時間、預(yù)壓加載范圍等。 具體步驟如下：具體步驟如下： （1 1）根據(jù)天然地基的抗剪強(qiáng)度確定第一級加載）根據(jù)天然地基的抗剪強(qiáng)度確定第一級加載p p1 1 一般的淺基礎(chǔ)可采用斯開普頓極限荷載的半經(jīng)驗公一般的淺基礎(chǔ)可采用斯開普頓極限荷載的半經(jīng)驗公式初步估算：式初步估算：d)bd2 . 01)(lb2 . 01(cNK1p0uc1 式中式中 cu 天然地基不排水抗剪強(qiáng)度；天然地基不排水抗剪強(qiáng)

35、度； Nc 承載力因數(shù)；承載力因數(shù)； 矩形基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ)：Nc=5.52=5.52， 圓形基礎(chǔ)：圓形基礎(chǔ)：Nc=6;=6; K 安全系數(shù)，安全系數(shù)，K=1.3=1.31.51.5； l l、b 基礎(chǔ)的長邊和短邊；基礎(chǔ)的長邊和短邊； d 基礎(chǔ)的埋置深度；基礎(chǔ)的埋置深度； 0 0 地基土的重度。地基土的重度。對于堤壩地基或條形基礎(chǔ)可采用下式計算：對于堤壩地基或條形基礎(chǔ)可采用下式計算：Kc14.5pu1 d)bd2 .01)(lb2 .01(cNK1p0uc1 Kc52. 5pu1 或或（FelleniusFellenius公式）公式） （2 2）計算第一級荷載作用下地基強(qiáng)度增長值）計算第一級荷載作

36、用下地基強(qiáng)度增長值 在在p1荷載作用下，經(jīng)過一段時間預(yù)壓，地基強(qiáng)度會荷載作用下，經(jīng)過一段時間預(yù)壓，地基強(qiáng)度會提高，提高以后的地基強(qiáng)度為提高，提高以后的地基強(qiáng)度為cu1，)cc(cuu1u 一般可先假定一固結(jié)度，工程上常要求一般可先假定一固結(jié)度，工程上常要求U Ut t70708080（即讓地基在荷載（即讓地基在荷載p1作用下達(dá)到相應(yīng)固結(jié)度后再施加下一級作用下達(dá)到相應(yīng)固結(jié)度后再施加下一級荷載），計算出強(qiáng)度增量后再求出荷載），計算出強(qiáng)度增量后再求出c cu1u1。cutzutgUc 式中式中 cup1作用下地基因固結(jié)而增長的強(qiáng)度，作用下地基因固結(jié)而增長的強(qiáng)度， （3 3）計算）計算p1作用下達(dá)到所

37、確定固結(jié)度（作用下達(dá)到所確定固結(jié)度（70708080）所）所需時間。需時間。 目的：目的：確定第一級荷載停歇時間，亦即第二級荷載開確定第一級荷載停歇時間，亦即第二級荷載開始施加的時間。始施加的時間。 （4 4）根據(jù)第（）根據(jù)第（2 2）步所得到的增長后的地基強(qiáng)度值計算）步所得到的增長后的地基強(qiáng)度值計算第二級所能施加的荷載第二級所能施加的荷載p2。 再同樣求出在再同樣求出在p2作用下地基達(dá)到設(shè)定固結(jié)度時（作用下地基達(dá)到設(shè)定固結(jié)度時（70708080）的抗剪強(qiáng)度）的抗剪強(qiáng)度cu2以及所需時間。依次類推，可計算以以及所需時間。依次類推，可計算以后各級荷載及其間隔時間，從而制定出初步加載計劃。后各級荷

38、載及其間隔時間，從而制定出初步加載計劃。 （5 5）對初步確定的加荷計劃應(yīng)進(jìn)行每級荷載）對初步確定的加荷計劃應(yīng)進(jìn)行每級荷載下地基的穩(wěn)定性驗算，如穩(wěn)定性不滿足要求，則下地基的穩(wěn)定性驗算，如穩(wěn)定性不滿足要求，則需調(diào)整加荷計劃。需調(diào)整加荷計劃。 （6 6）計算預(yù)壓荷載下地基的最終沉降量和預(yù)）計算預(yù)壓荷載下地基的最終沉降量和預(yù)壓期間的沉降量。壓期間的沉降量。 目的：目的：確定預(yù)壓荷載卸除的時間，這時地基確定預(yù)壓荷載卸除的時間，這時地基在預(yù)壓荷載作用下所完成的沉降量已達(dá)到設(shè)計要在預(yù)壓荷載作用下所完成的沉降量已達(dá)到設(shè)計要求，所剩余的沉降是建筑物所允許的。求，所剩余的沉降是建筑物所允許的。2. 2. 預(yù)壓總

39、荷載的確定及預(yù)壓加載范圍預(yù)壓總荷載的確定及預(yù)壓加載范圍 預(yù)壓總荷載水平通常是以建筑物的基底壓力大小為依預(yù)壓總荷載水平通常是以建筑物的基底壓力大小為依據(jù)，一般兩者相同。但對沉降有嚴(yán)格限制的建筑，以及深據(jù)，一般兩者相同。但對沉降有嚴(yán)格限制的建筑，以及深厚土層中豎向排水系統(tǒng)難以達(dá)到設(shè)計深度等情況下，為縮厚土層中豎向排水系統(tǒng)難以達(dá)到設(shè)計深度等情況下，為縮短預(yù)壓時間，可采用短預(yù)壓時間，可采用超載預(yù)壓超載預(yù)壓。超載量應(yīng)根據(jù)預(yù)壓期間要超載量應(yīng)根據(jù)預(yù)壓期間要求消除的變形量通過計算確定，一般超載應(yīng)控制小于設(shè)計求消除的變形量通過計算確定，一般超載應(yīng)控制小于設(shè)計荷載的荷載的3030。 預(yù)壓荷載的分布應(yīng)與建筑物的設(shè)計

40、荷載分布大致相同。預(yù)壓荷載的分布應(yīng)與建筑物的設(shè)計荷載分布大致相同。加載范圍不應(yīng)小于建筑基礎(chǔ)外緣所包括的范圍。加載范圍不應(yīng)小于建筑基礎(chǔ)外緣所包括的范圍。二、排水系統(tǒng)設(shè)計二、排水系統(tǒng)設(shè)計 1. 1. 豎向排水體材料選擇豎向排水體材料選擇 豎向排水體可采用豎向排水體可采用普通砂井、袋裝砂井和塑料排水板普通砂井、袋裝砂井和塑料排水板。 普通砂井的特點：普通砂井的特點：優(yōu)點優(yōu)點井徑較大、排水性能良好、井井徑較大、排水性能良好、井阻和涂抹作用的影響不明顯。缺點阻和涂抹作用的影響不明顯。缺點容易出現(xiàn)不連續(xù)和縮頸容易出現(xiàn)不連續(xù)和縮頸現(xiàn)象，施工速度較慢、工程量大、造價較高。現(xiàn)象，施工速度較慢、工程量大、造價較高

41、。 袋裝砂井優(yōu)點：袋裝砂井優(yōu)點：（1 1）能夠保證砂井的連續(xù)性；）能夠保證砂井的連續(xù)性； （2 2）打設(shè)設(shè)備輕型化；）打設(shè)設(shè)備輕型化； （3 3）用砂量減少，工效高，造價低。）用砂量減少，工效高，造價低。 若需要設(shè)置的豎向排水體長度超過若需要設(shè)置的豎向排水體長度超過20m20m，建議采用，建議采用普通普通砂井。砂井。塑料排水帶：塑料排水帶：排水暢通、質(zhì)排水暢通、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐久性好等特量輕、強(qiáng)度高、耐久性好等特點，是一種較理想的豎向排水點，是一種較理想的豎向排水體。體。插插 板板 機(jī)機(jī)塑料排水板塑料排水板 2. 2. 豎向排水體深度設(shè)計豎向排水體深度設(shè)計 豎向排水體深度主要根據(jù)土層的分布、

42、地基中附加應(yīng)力的豎向排水體深度主要根據(jù)土層的分布、地基中附加應(yīng)力的大小、施工期限和施工條件以及建筑物對地基穩(wěn)定性和變形的大小、施工期限和施工條件以及建筑物對地基穩(wěn)定性和變形的要求等因素確定，具體原則為：要求等因素確定，具體原則為： （1 1）當(dāng)軟土層不厚（）當(dāng)軟土層不厚（10m）、底部有透水層時，排水體應(yīng)）、底部有透水層時，排水體應(yīng)盡可能穿透軟土層；盡可能穿透軟土層； （2 2）當(dāng)深厚的高壓縮性土層間有砂層或砂透鏡體時，排水）當(dāng)深厚的高壓縮性土層間有砂層或砂透鏡體時，排水體應(yīng)盡可能打至砂層或砂透鏡體。而采用真空預(yù)壓時應(yīng)盡量避體應(yīng)盡可能打至砂層或砂透鏡體。而采用真空預(yù)壓時應(yīng)盡量避免排水體與砂層相

43、連接，以免影響真空效果；免排水體與砂層相連接，以免影響真空效果； （3 3）對于無砂層的深厚地基則可根據(jù)其穩(wěn)定性）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附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比及建筑物在地基中造成的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比值確定（一般為值確定（一般為0.10.10.20.2）；）； （4 4）對穩(wěn)定性控制的工程（路堤、土壩），排）對穩(wěn)定性控制的工程（路堤、土壩），排水體深度應(yīng)通過穩(wěn)定分析確定，打入深度至少應(yīng)超水體深度應(yīng)通過穩(wěn)定分析確定，打入深度至少應(yīng)超過最危險滑動面最大深度過最危險滑動面最大深度2m； （5 5）按沉降控制的工程，排水體打入深度應(yīng)到）按沉降控制的工程，排水體打入

44、深度應(yīng)到達(dá)地基沉降計算時有效壓縮層的深度。達(dá)地基沉降計算時有效壓縮層的深度。 3. 3. 豎向排水體平面布置設(shè)計豎向排水體平面布置設(shè)計 內(nèi)容內(nèi)容：平面布置型式和井徑、井距選擇。平面布置型式和井徑、井距選擇。 砂井在平面上的布置可采用等邊三角形或正方形排列，以砂井在平面上的布置可采用等邊三角形或正方形排列，以等邊三角形排列較為緊湊和有效。等邊三角形排列較為緊湊和有效。 普通砂井直徑一般為普通砂井直徑一般為300mm500mm，井徑比為，井徑比為6 68 8； 袋裝砂井直徑一般為袋裝砂井直徑一般為70mm120mm，井徑比，井徑比15152222； 塑料排水帶常用當(dāng)量直徑（周長相等）表示，其當(dāng)量直

45、徑塑料排水帶常用當(dāng)量直徑（周長相等）表示，其當(dāng)量直徑可按下式計算：可按下式計算： )b(2dw式中式中 換算系數(shù)，約為換算系數(shù)，約為0.750.751.01.0； b塑料排水帶寬度；塑料排水帶寬度； 塑料排水帶厚度。塑料排水帶厚度。 塑料排水帶尺寸一般為塑料排水帶尺寸一般為100mm4mm，井，井徑比與袋裝砂井類似，一般為徑比與袋裝砂井類似，一般為1522。 )b(2dw 豎向排水體的間距可根據(jù)地基土的固結(jié)特性和預(yù)定時間豎向排水體的間距可根據(jù)地基土的固結(jié)特性和預(yù)定時間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定，設(shè)計時，內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定，設(shè)計時，間距可按井徑比選用。間距可按井徑比選用。一般砂井間距在一般砂

46、井間距在1.5m2.0m。 砂井直徑與間距的關(guān)系：砂井直徑與間距的關(guān)系：砂井截面大小只要能保證從周砂井截面大小只要能保證從周圍軟土中滲流進(jìn)來的水能及時排出去即可，由于軟土的滲透圍軟土中滲流進(jìn)來的水能及時排出去即可，由于軟土的滲透性比砂土小，因此砂井的理論直徑可很小。但直徑過小，施性比砂土小，因此砂井的理論直徑可很小。但直徑過小，施工困難，而且有可能出現(xiàn)灌砂量不足、縮頸或砂井不連續(xù)等工困難，而且有可能出現(xiàn)灌砂量不足、縮頸或砂井不連續(xù)等質(zhì)量問題，而直徑過大對增加固結(jié)速率并不顯著。從原則上質(zhì)量問題，而直徑過大對增加固結(jié)速率并不顯著。從原則上講，為達(dá)到同樣的固結(jié)度，縮短排水體間距比增加排水體直講，為達(dá)

47、到同樣的固結(jié)度，縮短排水體間距比增加排水體直徑效果更好，即井徑和井間距的關(guān)系是徑效果更好，即井徑和井間距的關(guān)系是“細(xì)而密細(xì)而密”比比“粗而粗而稀稀”為佳。為佳。 但間距也不能太小，否則施工時對周圍土體擾動大，有但間距也不能太小，否則施工時對周圍土體擾動大，有破壞土體結(jié)構(gòu)的可能。破壞土體結(jié)構(gòu)的可能。 豎向排水體的布置范圍一般比建筑物基礎(chǔ)范圍稍大為豎向排水體的布置范圍一般比建筑物基礎(chǔ)范圍稍大為好。擴(kuò)大的范圍可由基礎(chǔ)的輪廓線向外增大好。擴(kuò)大的范圍可由基礎(chǔ)的輪廓線向外增大24m。 4. 4. 砂料設(shè)計砂料設(shè)計 制作砂井的砂應(yīng)選用中粗砂。砂的粒徑必須能保證砂制作砂井的砂應(yīng)選用中粗砂。砂的粒徑必須能保證砂

48、井具有良好的透水性。砂料應(yīng)是潔凈的，不應(yīng)有草根等雜井具有良好的透水性。砂料應(yīng)是潔凈的，不應(yīng)有草根等雜物，其含泥量不能超過物，其含泥量不能超過3 3。 5. 5. 地表排水砂墊層設(shè)計地表排水砂墊層設(shè)計 為了使砂井排水有良好的通道，砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊為了使砂井排水有良好的通道，砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，以連通各砂井將水排到工程場地外。層，以連通各砂井將水排到工程場地外。 砂墊層的砂料一般采用級配良好的中粗砂，含泥量不砂墊層的砂料一般采用級配良好的中粗砂，含泥量不宜超過宜超過3 3。 砂墊層厚度在陸地上約為砂墊層厚度在陸地上約為0.50.50.8m0.8m；水下施工時，砂；水下施工時，砂墊層厚度一般為墊

49、層厚度一般為1 12m2m。砂墊層的寬度應(yīng)大于堆載寬度或建筑砂墊層的寬度應(yīng)大于堆載寬度或建筑物的底寬，并伸出砂井區(qū)外邊線物的底寬，并伸出砂井區(qū)外邊線2 2倍砂井直徑。為節(jié)省砂子，倍砂井直徑。為節(jié)省砂子，也可采用連通砂井的縱橫砂溝代替整片砂墊層，砂溝的高度也可采用連通砂井的縱橫砂溝代替整片砂墊層，砂溝的高度一般為一般為0.50.51.0m1.0m，寬度取砂井直徑的，寬度取砂井直徑的2 2倍，砂井位于砂溝的倍，砂井位于砂溝的交叉點上。交叉點上。砂溝排水構(gòu)造砂溝排水構(gòu)造4 44 4 施工方法施工方法 包括三部分：包括三部分：鋪設(shè)水平墊層、設(shè)置豎向排水體和施加荷載。鋪設(shè)水平墊層、設(shè)置豎向排水體和施加荷

50、載。鋪設(shè)水平墊層的目的：鋪設(shè)水平墊層的目的：連通水體，將土體中滲出的水迅連通水體，將土體中滲出的水迅速排出，同時防止土顆粒堵塞排水通道；對軟粘土地基起到速排出，同時防止土顆粒堵塞排水通道；對軟粘土地基起到持力層的作用。持力層的作用。 1.1.墊層材料墊層材料 宜用中粗砂，一般不宜選用粉砂和細(xì)砂；砂墊層的干密度宜用中粗砂，一般不宜選用粉砂和細(xì)砂；砂墊層的干密度1.5t/m1.5t/m3 3，其滲透系數(shù)宜大于，其滲透系數(shù)宜大于1010-2-2cm/scm/s。一、水平排水墊層的施工一、水平排水墊層的施工2.2.水平排水系統(tǒng)的設(shè)置水平排水系統(tǒng)的設(shè)置 在預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)設(shè)置排水溝，與集水井相連，在在預(yù)壓區(qū)

51、邊緣應(yīng)設(shè)置排水溝，與集水井相連，在預(yù)壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂墊層連通的排水盲溝。預(yù)壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂墊層連通的排水盲溝。水平排水系統(tǒng)設(shè)置水平排水系統(tǒng)設(shè)置 3.3.墊層厚度墊層厚度 厚度應(yīng)能保證土從土中滲出的水能及時排出；厚度厚度應(yīng)能保證土從土中滲出的水能及時排出；厚度應(yīng)滿足施工時的承載要求。應(yīng)滿足施工時的承載要求。 砂墊層的厚度一般不宜小于砂墊層的厚度一般不宜小于500mm500mm。 4.4.墊層施工墊層施工 地基土表層可承受一般機(jī)械運(yùn)行時，采用機(jī)械分堆攤地基土表層可承受一般機(jī)械運(yùn)行時，采用機(jī)械分堆攤鋪或順序推進(jìn)攤鋪法；鋪或順序推進(jìn)攤鋪法； 不能時可選用人力車或輕型皮帶傳輸機(jī)由里向外或一不能時可選用人

52、力車或輕型皮帶傳輸機(jī)由里向外或一邊向另一邊鋪設(shè)；邊向另一邊鋪設(shè)； 鋪設(shè)荊笆、透水性好的編織物或土工聚合物。鋪設(shè)荊笆、透水性好的編織物或土工聚合物。 5.5.施工要點施工要點 厚度和平面尺寸要符合設(shè)計要求；誤差小于厚度和平面尺寸要符合設(shè)計要求；誤差小于1010； 與豎向排水體連接好，不允許混入雜物，防與豎向排水體連接好，不允許混入雜物，防止堵塞排水通道；止堵塞排水通道； 避免對地基土產(chǎn)生擾動；避免對地基土產(chǎn)生擾動； 對真空預(yù)壓墊層，面層對真空預(yù)壓墊層，面層4cm4cm厚度范圍內(nèi)不得厚度范圍內(nèi)不得有帶棱角的硬物。有帶棱角的硬物。二、豎向排水體的施工二、豎向排水體的施工 （一）普通砂井施工（一）普通

53、砂井施工 1.1.砂井材料砂井材料 砂井的材料應(yīng)采用中粗砂，不得含有雜物；砂井的材料應(yīng)采用中粗砂，不得含有雜物； 砂粒級配應(yīng)滿足下式，保證有反濾作用；砂粒級配應(yīng)滿足下式，保證有反濾作用； 2.2.施工順序施工順序 應(yīng)遵循：應(yīng)遵循：先中間后周邊的原則先中間后周邊的原則。)(d4)(d)(d4851515土土砂砂土土 3.3.施工工藝施工工藝 砂井成孔方法有：砂井成孔方法有：套管法、射水法、螺旋鉆成孔法和爆套管法、射水法、螺旋鉆成孔法和爆破法。破法。 套管法套管法 套管法是將帶有活瓣樁尖或套有混凝土端靴的套管沉入套管法是將帶有活瓣樁尖或套有混凝土端靴的套管沉入到土層預(yù)定深度后，再灌砂、拔管成砂井。

54、到土層預(yù)定深度后，再灌砂、拔管成砂井。 根據(jù)沉管工藝不同，分為：靜壓沉管法、錘擊沉管法、根據(jù)沉管工藝不同，分為：靜壓沉管法、錘擊沉管法、錘擊靜壓聯(lián)合沉管法和振動沉管法。錘擊靜壓聯(lián)合沉管法和振動沉管法。 施工要點：沉管到設(shè)計深度施工要點：沉管到設(shè)計深度灌水至充滿灌水至充滿灌砂至充滿灌砂至充滿拔管。拔管。 射水法射水法 射水法是利用射水管的高速水流的沖擊及環(huán)形切刀的機(jī)射水法是利用射水管的高速水流的沖擊及環(huán)形切刀的機(jī)械切削作用。破壞土體，形成具有一定直徑和深度的砂井，械切削作用。破壞土體，形成具有一定直徑和深度的砂井，然后灌砂形成砂井。然后灌砂形成砂井。 主要機(jī)具設(shè)備：主要機(jī)具設(shè)備：高壓水泵、沖管、

55、卷揚(yáng)機(jī)。高壓水泵、沖管、卷揚(yáng)機(jī)。 1 1）施工工藝）施工工藝 a.a.機(jī)具就位，埋設(shè)護(hù)筒；機(jī)具就位，埋設(shè)護(hù)筒； b.b.沖管起吊，對準(zhǔn)砂井中心；沖管起吊，對準(zhǔn)砂井中心； c.c.成孔至設(shè)計深度；成孔至設(shè)計深度； d.d.提起沖管并清孔；提起沖管并清孔； e.e.灌砂。灌砂。 2 2）施工要點）施工要點 a.a.控制好沖孔水壓力和時間；控制好沖孔水壓力和時間； b.b.保證灌砂量和灌砂率；保證灌砂量和灌砂率； c.c.做好清孔工作；做好清孔工作； d.d.做好泥漿排放工作；做好泥漿排放工作； e.e.淤泥或淤泥質(zhì)土施工要慎重；淤泥或淤泥質(zhì)土施工要慎重； f.f.井口要保證高出自然地面。井口要保證

56、高出自然地面。 （3 3）螺旋鉆成孔法）螺旋鉆成孔法 以動力螺旋鉆鉆孔，屬于干鉆法施工，提鉆后孔內(nèi)灌以動力螺旋鉆鉆孔，屬于干鉆法施工，提鉆后孔內(nèi)灌砂成形。適用于陸上工程，砂井長度在砂成形。適用于陸上工程，砂井長度在10m10m以內(nèi)，土質(zhì)較以內(nèi)，土質(zhì)較好，不會出現(xiàn)縮頸和塌孔現(xiàn)象的土層。好，不會出現(xiàn)縮頸和塌孔現(xiàn)象的土層。 4. 4.質(zhì)量要求質(zhì)量要求 保證砂井連續(xù)和密實，不縮頸；保證砂井連續(xù)和密實，不縮頸； 減少對周圍土體的擾動；減少對周圍土體的擾動； 砂井長度、直徑、間距要滿足設(shè)計要求；砂井長度、直徑、間距要滿足設(shè)計要求； 砂井水平位置的允許偏差為該井直徑，垂砂井水平位置的允許偏差為該井直徑，垂直

57、度的允許偏差為直度的允許偏差為1.51.5。 ( (二二) )袋裝砂井施工袋裝砂井施工 1.1.砂袋材料要求砂袋材料要求 良好透水性；良好透水性； 足夠的抗拉強(qiáng)度；足夠的抗拉強(qiáng)度； 一定的抗老化性能；一定的抗老化性能； 抗腐蝕性能。抗腐蝕性能。 2. 2.施工機(jī)具施工機(jī)具 袋裝砂井成孔方法：袋裝砂井成孔方法：錘擊打入法、射水法、靜力壓入法、錘擊打入法、射水法、靜力壓入法、鉆孔法和振動沉管法。鉆孔法和振動沉管法。 目前，國內(nèi)常用的是振動沉管法。目前，國內(nèi)常用的是振動沉管法。 3.3.施工工藝施工工藝 施工順序施工順序 放線測量放線測量機(jī)具定位機(jī)具定位設(shè)置樁尖設(shè)置樁尖沉管成孔沉管成孔投送砂袋投送砂

58、袋拔管成井拔管成井 施工方法施工方法 灌砂：灌砂：a.a.先投后灌法；先投后灌法；b.b.先灌后投法；先灌后投法； 沉管；沉管； 吊送砂袋與拔管成樁。吊送砂袋與拔管成樁。 套管直徑的選用應(yīng)根據(jù)砂井直徑而定，不可太大，也不宜太小。在套套管直徑的選用應(yīng)根據(jù)砂井直徑而定，不可太大，也不宜太小。在套 管上劃出控制標(biāo)高的刻劃線。一般采用活瓣式樁尖固定在套管下端部。管上劃出控制標(biāo)高的刻劃線。一般采用活瓣式樁尖固定在套管下端部。 套管打入前將活瓣樁尖與套管口封閉，用振動或靜壓法將套管壓入設(shè)計套管打入前將活瓣樁尖與套管口封閉，用振動或靜壓法將套管壓入設(shè)計 深度。要確保定位正確、套管垂直、深度符合設(shè)計要求。深度

59、。要確保定位正確、套管垂直、深度符合設(shè)計要求。 下砂袋時必須將整個砂袋吊起，從端部放入套管口，徐徐下放，要防止下砂袋時必須將整個砂袋吊起，從端部放入套管口，徐徐下放，要防止 砂袋扭結(jié)、斷裂和砂袋磨損。砂袋扭結(jié)、斷裂和砂袋磨損。 拔管時應(yīng)先啟動激振器，后提升套管，要連續(xù)緩慢地進(jìn)行，中途不得放拔管時應(yīng)先啟動激振器，后提升套管，要連續(xù)緩慢地進(jìn)行，中途不得放 松吊繩，防止因套管下墜損壞砂袋，若套管起拔時砂袋隨套管上吊，松吊繩，防止因套管下墜損壞砂袋，若套管起拔時砂袋隨套管上吊，可可 將套管下放至原位，在套管內(nèi)加放少量水，幫助打開樁尖活瓣。當(dāng)帶將套管下放至原位，在套管內(nèi)加放少量水，幫助打開樁尖活瓣。當(dāng)帶

60、出出 長度大于長度大于0.50.5米時應(yīng)重新補(bǔ)打。米時應(yīng)重新補(bǔ)打。 套管拔出后，砂袋應(yīng)露出孔口不小于套管拔出后，砂袋應(yīng)露出孔口不小于3030厘米，并將其埋入砂墊層中。厘米，并將其埋入砂墊層中。 4.4.注意事項注意事項 ( (三三) )塑料帶排水法施工塑料帶排水法施工 塑料帶排水法是將帶狀塑料排水帶用插帶機(jī)將其插入軟土中作為豎塑料帶排水法是將帶狀塑料排水帶用插帶機(jī)將其插入軟土中作為豎向排水體，通過改善排水條件，促使地基軟土再荷載作用下排水固結(jié)。向排水體，通過改善排水條件，促使地基軟土再荷載作用下排水固結(jié)。 1.1.施工機(jī)具施工機(jī)具 要求：要求：具有較低的接地壓力和較高的穩(wěn)定性；具有較低的接地壓