排水固結(jié)施工方法

4.3砂井地基固結(jié)度的計算1．瞬時加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計算

1940~1942年，巴倫（Barron）根據(jù)太沙基固結(jié)理論，提出砂井的設(shè)計計算方法。砂井固結(jié)理論假定：1.每個砂井有效影響范圍為一直徑為de的圓柱體，圓柱體中的土體中水向砂井滲流，圓柱邊界無滲流；2.砂井地基表面受均布荷載作用，地基中的附加應(yīng)力分布不隨深度而變化；3.荷載是一次施加上去的，即加荷開始時，外荷載全為孔隙水壓力；4.整個壓密過程中，地基土的滲透系數(shù)不變；5.井壁上面受砂井施工的涂抹作用影響不計。固結(jié)微分方程：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：用固結(jié)度表示為：豎向排水的平均固結(jié)度：徑向排水平均固結(jié)度：井徑比總固結(jié)度（大于30%時）：故考慮井阻和涂抹作用時：kw、kh、ks－砂井砂、地基土和砂井涂抹土層的滲透系數(shù)；s－涂抹比，砂井涂抹后的直徑ds與砂井直徑dw之比；L－豎井深度；qw－豎井縱向通水量。施工方法一、豎向排水體施工（1）砂井施工砂井施工一般先在地基中成孔，再在孔內(nèi)灌砂形成砂井。砂井的實際灌砂量不得小于計算值的95%。砂袋放入孔內(nèi)至少應(yīng)高出孔口200mm。砂井成孔施工方法有振動沉管法、射水法、螺旋鉆成孔法和爆破法。（2）袋裝砂井施工

錘擊打入法、水沖法、靜力壓入法、鉆孔法和振動貫入法等。錘擊打入法施工過程為：①打入成孔套管；②套管到達(dá)規(guī)定標(biāo)高；③在套管內(nèi)放下砂袋；④拔套管，袋裝砂井施工完畢。

鋪設(shè)水平排水墊層、設(shè)置豎向排水體、施加固結(jié)壓力。（3）塑料排水帶施工履帶式插帶機施工現(xiàn)場

a）混凝土圓形樁尖b）倒梯形樁尖c）楔形固定樁尖a）定位并打入小木樁；b）將塑料帶通過導(dǎo)管從管靴穿出，對準(zhǔn)樁位；c）插入塑料帶至設(shè)計深度；d）拔出插管；e）剪斷塑料帶，地面以上預(yù)留20～30cm；f）移位，對樁位四周形成的空隙用砂回填，將預(yù)留的塑料帶疊埋入砂墊層中二、水平排水墊層施工①地基表層硬殼層，采用機械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂堆，然后用機械或人工攤平。②當(dāng)硬殼層承載力不足時，采用順序推進(jìn)攤鋪法。③當(dāng)軟土地基表面很軟，如新沉積或新吹填不久的超軟地基，要改善地基表面的持力條件，使其能上施工人員和輕型運輸工具。④超軟地基持力條件很差，采用人工或輕便機械順序推進(jìn)鋪設(shè)。

三、預(yù)壓荷載施工

加載過程中進(jìn)行豎向變形、邊樁水平位移及孔隙水壓力等項目的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測資料控制加載速率。對豎井地基，最大豎向變形量每天不應(yīng)超過15mm，對天然地基，最大豎向變形量每天不應(yīng)超過10mm；邊樁水平位移每天不應(yīng)超過5mm。

（1）利用建筑物自重加壓

（2）堆載預(yù)壓法

（3）真空預(yù)壓法1）排水通道施工

先在軟基表面鋪設(shè)砂墊層和在土體中埋設(shè)袋裝砂井或塑料排水帶。

2）膜下管道施工真空管路的連接應(yīng)嚴(yán)格密封，在真空管路中應(yīng)設(shè)置止回閥和截門。濾水管應(yīng)設(shè)在砂墊層中，其上覆蓋厚度100～200mm的砂層。濾水管采用鋼管或塑料管，外包尼龍紗或土工織物等濾水材料。水平向分布濾水管可采用條狀、梳齒狀及羽毛狀等，濾水管布置宜形成回路。

1.真空壓力分布管；2.集水管；3.出膜口3）密封膜施工（1）采用抗老化性能好、韌性好、抗穿刺能力強不透氣材料，如線性聚乙烯等專用薄膜。（2）熱合時宜采用兩條熱合縫的平搭接，搭接長度應(yīng)大于15mm。（3）宜鋪設(shè)3層，覆蓋膜周邊可采用挖溝折鋪、平鋪并用粘土覆蓋壓邊，圍埝溝內(nèi)覆水以及膜上全面覆水等方法進(jìn)行密封。密封膜鋪3層理由：最下一層和砂墊層相接觸，膜容易被刺破，最上一層膜易老化、刺破等，而中間一層膜是最安全最起作用的一層膜。4）抽氣設(shè)備選用射流真空泵，空抽時必須達(dá)到95kPa以上的真空吸力，每塊預(yù)壓區(qū)至少應(yīng)設(shè)置兩臺真空泵。5）管路連接真空管路的連接點應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行密封，以保證密封膜的氣密性。為避免膜內(nèi)真空度在停泵后很快降低，在真空管路中應(yīng)設(shè)置止回閥和截門。當(dāng)預(yù)計停泵時間超過24h時，則應(yīng)關(guān)閉截門。天津港軟基處理采用真空預(yù)壓法施工現(xiàn)場a）密封膜分層鋪設(shè)b）膜上全面覆水后真空泵抽氣四、真空-堆載預(yù)壓法施工

粘性土，當(dāng)膜下真空度穩(wěn)定地達(dá)到80kPa后，抽真空10d左右可進(jìn)行上部堆載施工，即邊抽真空，邊連續(xù)施加堆載。對高含水量的淤泥類土，當(dāng)膜下真空度穩(wěn)定地達(dá)到80kPa后，一般抽真空20～30d可進(jìn)行堆載施工；若荷載大時應(yīng)分級施加。在進(jìn)行上部堆載之前，必須在密封膜上鋪設(shè)防護(hù)層，以保護(hù)密封膜的氣密性。防護(hù)層可采用土工編織布或無紡布等，其上鋪設(shè)100～300mm厚的砂墊層，然后再進(jìn)行堆載。堆載時宜采用輕型運輸工具，以免損壞密封膜，并密切觀察膜下真孔度變化，發(fā)現(xiàn)漏氣及時處理。工藝流程為：一、施工觀測

排水固結(jié)法的施工觀測是保障安全施工和有效加固地基的重要手段，施工當(dāng)中常進(jìn)行的觀測和檢測項目包括：孔隙水壓力觀測、沉降觀測、邊樁水平位移觀測、地基土物理力學(xué)指標(biāo)檢測。（1）孔隙水壓力觀測（2）加荷速率的控制與優(yōu)化1)有效應(yīng)力途徑法2)u／P比值控制法（3）沉降與邊樁水平位移觀測（4）卸荷標(biāo)準(zhǔn)預(yù)壓到某一程度后可卸載，卸載標(biāo)準(zhǔn)為：1)地面總沉降量大于預(yù)壓荷載下最終計算沉降量的80％2)地基總固結(jié)度大于80％；3)地面沉降速率小于0.5～1.0mm／d，沉降變化曲線趨于平緩。質(zhì)量檢驗二、施工過程質(zhì)量檢驗（1）塑料排水帶現(xiàn)場隨機抽樣送往實驗室進(jìn)行性能指標(biāo)的測試，如縱向通水量、復(fù)合體抗拉強度、濾膜抗拉強度、濾膜滲透系數(shù)等。（2）對不同來源砂井和砂墊層砂料，取樣進(jìn)行顆粒分析和滲透性試驗。（3）對于以抗滑穩(wěn)定性控制的重要工程，在堆載不同階段進(jìn)行原位十字板剪切試驗和取土進(jìn)行室內(nèi)土工試驗，驗算下一級荷載地基的抗滑穩(wěn)定性。（4）對預(yù)壓工程，應(yīng)進(jìn)行地基豎向變形、側(cè)向位移和孔隙水壓力等監(jiān)測。（5）真空預(yù)壓工程除應(yīng)進(jìn)行地基變形、孔隙水壓力