地基處理方法排水固結(jié)法2

地基處理方法－排水固結(jié)法主題主講教師：袁海平(副教授、博士后)合肥工業(yè)大學(xué)土木工程系列講座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4一概述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。6一概述堆載預(yù)壓7真空預(yù)壓一概述8真空預(yù)壓一概述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(xiàn)卸荷膨脹曲線(xiàn)abcceffgc11二排水固結(jié)法法的原理加載，卸載載，再加載載過(guò)程說(shuō)明明：超固結(jié)土正常固結(jié)12二排水固結(jié)法法的原理土層的排水水固結(jié)效果果與排水邊邊界條件有有關(guān)豎向排水固固結(jié)：土層中的孔孔隙水向上上、下面透透水層排出出而使土層層發(fā)生固結(jié)結(jié)。根據(jù)固結(jié)理理論，黏性性土固結(jié)所所需的時(shí)間間和排水距距離的平方方成正比。。土層越厚，，固結(jié)時(shí)間間越長(zhǎng)13二排水固結(jié)法法的原理14二排水固結(jié)法法的原理堆載預(yù)壓真空預(yù)壓降水預(yù)壓15一、概述二、排水固固結(jié)法的原原理三、排水固固結(jié)法的設(shè)設(shè)計(jì)與計(jì)算算四、施工工工藝五、效果檢檢驗(yàn)及加荷荷速率的控控制六、工程實(shí)實(shí)例地基處理方方法－排水水固結(jié)法內(nèi)容提要16三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算設(shè)計(jì)目的：：設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)準(zhǔn)備：17三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算18三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法典型的砂井井地基工程程剖面圖待加固地層19三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法20三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井的類(lèi)類(lèi)型普通砂井袋裝砂井塑料排水帶帶21三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井的直直徑和間距距砂井直徑和和間距主要要取決于：：黏性土層層的固結(jié)特特性、工期期要求原則上以采采用“細(xì)而而密”的方方案為好工程上常用用的普通砂砂井直徑為為30~50cm普通大直徑徑砂井，工工程上常用用間距一般般為砂井直直徑的6-8倍袋裝砂井我我國(guó)常用7cm，井距1~1.5m，等邊三角角形布置塑料排水帶帶設(shè)計(jì)計(jì)算算方法與砂砂井相同，，一般換算算成圓柱體體22三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井的深深度砂井深度主主要取決于于：土層分分布、地基基中附加應(yīng)應(yīng)力大小、、建筑物對(duì)對(duì)地基變形形和穩(wěn)定性性的要求、、工期要求求軟黏土層不不厚時(shí)應(yīng)貫貫穿軟黏土層厚厚但間有砂砂層或砂透透鏡體時(shí)，，應(yīng)盡可能能打到砂體體中軟黏土層厚厚且無(wú)砂透透水層時(shí)按按建筑物對(duì)對(duì)地基變形形與穩(wěn)定性性要求深淺管交錯(cuò)錯(cuò)布置，淺淺管貫穿淤淤泥層皖江城市帶帶某市政道道路23不透水層d0三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井的排排列24三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－排水砂墊墊層在豎井頂面面應(yīng)鋪設(shè)一一定厚度的的排水砂墊墊層以連通通豎井，引引出從土層層排入井中中的滲流水水砂墊層應(yīng)有有足夠的厚厚度和良好好的透水性性，以減小小對(duì)水流的的阻力砂墊層的厚厚度一般為為0.4m左右（水下下砂墊層厚厚1m左右）當(dāng)砂墊層面面積較大時(shí)時(shí)，應(yīng)在砂砂墊層底部部設(shè)置縱橫橫向排水盲盲溝，使?jié)B滲流水盡快快排出預(yù)壓壓區(qū)外25三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)計(jì)算是豎井井地基設(shè)計(jì)計(jì)中的一個(gè)個(gè)很重要內(nèi)內(nèi)容，知道道各級(jí)荷載載下不同時(shí)時(shí)間的固結(jié)結(jié)度，就可可推算地基基土強(qiáng)度的的增長(zhǎng)，從從而可進(jìn)行行各級(jí)荷載載下地基的的穩(wěn)定性分分析，并確確定相應(yīng)的的加載計(jì)劃劃。由固結(jié)度可可推算加荷荷預(yù)壓期間間地基的沉沉降量，確確定預(yù)壓的的期限豎井地基的的固結(jié)理論論假設(shè)荷載載是瞬時(shí)施施加的26可以分解成成兩個(gè)方向向的固結(jié)問(wèn)問(wèn)題疊加（（Carrillo）三維滲流固固結(jié)問(wèn)題其中三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算27求解，得到到其中—固結(jié)度—井徑比查表5-7增加井徑dw與減小間距距de哪個(gè)有效？？三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算28固結(jié)度計(jì)算算（砂井））dwdedw排水板三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算29三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算30三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算31三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算32三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算1、豎井排水水法－豎井地基基固結(jié)度的的計(jì)算33三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓34三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓35飽和軟黏土土地基在荷荷載作用下下，孔隙中中的水被慢慢慢排出，，孔隙體積積慢慢減小小，地基發(fā)發(fā)生固結(jié)變變形，同時(shí)時(shí)，隨著超超靜水壓力力逐漸消散散，有效應(yīng)應(yīng)力逐漸提提高，地基基土的強(qiáng)度度逐漸增長(zhǎng)長(zhǎng)。壓縮曲線(xiàn)卸荷膨脹曲曲線(xiàn)abcceffgc三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓－強(qiáng)度增長(zhǎng)長(zhǎng)3612豎向排水砂砂井、塑料料排水板水平排水墊墊層分級(jí)堆載堆載過(guò)快易易失穩(wěn)真空預(yù)壓不不會(huì)失穩(wěn)三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓－強(qiáng)度增長(zhǎng)長(zhǎng)37三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓－強(qiáng)度增長(zhǎng)長(zhǎng)超固結(jié)土正常固結(jié)38三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓－沉降計(jì)算算39三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓－沉降計(jì)算算固結(jié)試驗(yàn)40三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算2、預(yù)壓法之之堆載預(yù)壓壓－沉降計(jì)算算41三排水固結(jié)法法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算3、預(yù)壓法之真真空預(yù)壓42-u三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算3、預(yù)壓法之真真空預(yù)壓43三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算3、預(yù)壓法之真真空預(yù)壓44三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算3、預(yù)壓法之真空預(yù)壓－堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓的的比較45三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算3、預(yù)壓法之真真空預(yù)壓－真空預(yù)壓設(shè)設(shè)計(jì)最低膜內(nèi)真空空度：膜內(nèi)真真空度一般可可維持在600mm汞柱，以上，，相當(dāng)于80kPa的真空壓力加固區(qū)要求達(dá)達(dá)到的平均固固結(jié)度：一般般可采用80%的固結(jié)度，如如工期許可，，可適當(dāng)提高高固結(jié)度設(shè)計(jì)計(jì)要求豎向排水井的的尺寸：對(duì)塑塑料排水帶或或7cm直徑的袋裝砂砂井，間距一一般可在1-1.5m范圍內(nèi)選用沉降計(jì)算：46三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算3、預(yù)壓法之真真空預(yù)壓－真空預(yù)壓設(shè)設(shè)計(jì)47三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算4、預(yù)壓法之降降低地下水位位預(yù)壓48設(shè)計(jì)坑底坑底降水深度度D坑底降水線(xiàn)板樁三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算4、預(yù)壓法之降降低地下水位位預(yù)壓49’z原理z三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算4、預(yù)壓法之降降低地下水位位預(yù)壓50三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算4、預(yù)壓法之降降低地下水位位預(yù)壓51三排水固結(jié)法的的設(shè)計(jì)與計(jì)算算4、預(yù)壓法之降降低地下水位位預(yù)壓降低地下水位位預(yù)壓法可和和真空法或堆堆載預(yù)壓法聯(lián)聯(lián)合使用對(duì)于隨著填土土荷載增高，，地基有可能能破壞時(shí)，限限制堆載高度度，采用降低低地下水位聯(lián)聯(lián)合堆載預(yù)壓壓法優(yōu)越性更更為顯著52一、概述二、排水固結(jié)結(jié)法的原理三、排水固結(jié)結(jié)法的設(shè)計(jì)與與計(jì)算四、施工工藝藝五、效果檢驗(yàn)驗(yàn)及加荷速率率的控制六、工程實(shí)例例地基處理方法法－排水固結(jié)結(jié)法內(nèi)容提要53四施工工藝按設(shè)計(jì)做好排排水系統(tǒng)的施施工，即鋪設(shè)設(shè)水平排水砂砂墊層、打設(shè)設(shè)豎向排水井井嚴(yán)格做好施加加預(yù)壓荷載的的施工，確保保在預(yù)壓加全全過(guò)程均勻穩(wěn)穩(wěn)定做好對(duì)工程起起控制作用的的監(jiān)測(cè)和加固固效果檢驗(yàn)從工程施工角角度分析，保保證排水固結(jié)結(jié)法的加固效效果三個(gè)主要要環(huán)節(jié)：54四施工工藝1、水平排水砂砂墊層的施工工工藝55四施工工藝1、水平排水砂砂墊層的施工工工藝---排水墊層材料料的選擇56四施工工藝1、水平排水砂砂墊層的施工工工藝---排水墊層的厚厚度57四施工工工藝1、水平平排水水砂墊墊層的的施工工工藝藝---排水墊墊層的的施工工58四施工工工藝2、豎向向排水水井的的施工工59四施工工工藝2、豎向向排水水井的的施工工---砂井的的施工工工藝藝我國(guó)、、日本本及歐歐美等等國(guó)家家常用用砂井井施工工方法法：套管法法：根根據(jù)工工藝可可分靜靜壓、、錘擊擊聯(lián)合合沉管管法和和振動(dòng)動(dòng)沉管管法水沖成成孔法法螺旋鉆鉆成孔孔法水沖成成孔60四施工工工藝2、豎向向排水水井的的施工工---袋裝砂砂井施施工下砂袋袋61施工前前應(yīng)清清理場(chǎng)場(chǎng)地，，排除除積水水，并并將路路基范范圍內(nèi)內(nèi)原地地面上上淤泥泥、樹(shù)樹(shù)根、、草皮皮、腐腐殖土土等全全部挖挖除。。在路路基范范圍內(nèi)內(nèi)按設(shè)設(shè)計(jì)要要求填填筑土土拱，，碾壓壓密實(shí)實(shí)，其其上按按設(shè)計(jì)計(jì)要求求鋪設(shè)設(shè)砂墊墊層。。機(jī)具具按設(shè)設(shè)計(jì)樁樁位就就位后后，塑塑料排排水板板經(jīng)導(dǎo)導(dǎo)管內(nèi)內(nèi)穿出出底部部，與與樁尖尖連接接、拉拉緊，，與管管靴口口貼緊緊，并并對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)樁位位，沉沉入導(dǎo)導(dǎo)管至至設(shè)計(jì)計(jì)深度度，然然后拔拔出導(dǎo)導(dǎo)管，，切斷斷塑料料排水水板。。將頂頂部露露出地地面的的塑料料排水水板埋埋入砂砂墊層層中，，埋入入長(zhǎng)度度應(yīng)大大于0．3m或符合合設(shè)計(jì)計(jì)要求求。四施工工工藝2、豎向向排水水井的的施工工---袋裝砂砂井施施工62四施工工工藝2、豎向向排水水井的的施工工---塑料排排水帶帶施工工63四施工工工藝2、豎向向排水水井的的施工工---塑料排排水帶帶施工工64塑料排排水板板四施工工工藝2、豎向向排水水井的的施工工---塑料排排水帶帶施工工65四施工工工藝3、預(yù)壓壓荷載載施加固固結(jié)壓壓力的的荷載載，依依據(jù)施施加工工藝的的不同同一般般可分分為三三大類(lèi)類(lèi)：堆載預(yù)預(yù)壓：：實(shí)體體荷載載或以以建筑筑物自自身重重量作作為預(yù)預(yù)壓荷荷載真空預(yù)預(yù)壓：：對(duì)被被加固固軟基基抽真真空形形成大大氣壓壓差作作為預(yù)預(yù)壓荷荷載降水水預(yù)預(yù)壓壓：：降降低低被被加加固固軟軟基基范范圍圍地地下下水水位位以以重重度度差差為為預(yù)預(yù)壓壓荷荷載載66四施工工工工藝藝3、預(yù)預(yù)壓壓荷荷載載---真空空預(yù)預(yù)壓壓荷荷載載