地基处理排水固结课件.ppt

1、 n排水固结法是目前土木工程广为采用的地基排水固结法是目前土木工程广为采用的地基处理方法，通过国内外众多专家学者近处理方法，通过国内外众多专家学者近5050年的年的共同努力，在排水系统、水荷载预压、水下真共同努力，在排水系统、水荷载预压、水下真空预压、真空井点降水、真空联合堆载预压加空预压、真空井点降水、真空联合堆载预压加固等方面均取得了大量有较高水平和实用价值固等方面均取得了大量有较高水平和实用价值的成果并在工程中得到广泛的应用。的成果并在工程中得到广泛的应用。n在堆载排水预压法的应用方面，我国已有大在堆载排水预压法的应用方面，我国已有大量成功经验与应用成果（如广东的高速公路、量成功经验与应

2、用成果（如广东的高速公路、深圳湾填海等大型堆载预压加固项目）。深圳湾填海等大型堆载预压加固项目）。深圳美视妈湾油库海上抛石围堤、海上铺设土工布深圳美视妈湾油库海上抛石围堤、海上铺设土工布、回填砂和插板并堆载预压竣工后使用现场、回填砂和插板并堆载预压竣工后使用现场四航研究院进行的交通部综合地基加固现场试验（在潮四航研究院进行的交通部综合地基加固现场试验（在潮间带插铺土工布、回填砂垫层、插排水板，并用真空气间带插铺土工布、回填砂垫层、插排水板，并用真空气体、水荷载流体和堆砂固体进行三相体联合预压）体、水荷载流体和堆砂固体进行三相体联合预压）四航研究院珠海前山水荷载预压加固示意图四航研究院珠海前山水

3、荷载预压加固示意图四航研究院深圳妈湾潮间带真空预压一角（退潮时）四航研究院深圳妈湾潮间带真空预压一角（退潮时）n加固机理加固机理 n设计与计算设计与计算 n施工工艺施工工艺 n质量检验质量检验 n排水固结法是对天然地基，或先在地排水固结法是对天然地基，或先在地基中设置砂井基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体，然后利用建筑物本身等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中的前在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步

4、提高的方法。降，同时强度逐步提高的方法。n常用于解决常用于解决软粘土地基软粘土地基的沉降和稳定的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。度，从而提高地基的承载力和稳定性。n排水固结法是由排水系统和加压系排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的统两部分共同组合而成的n适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等适用于处理各类淤泥、淤泥

5、质土及冲填土等饱和粘性土地基。饱和粘性土地基。n砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服次固结可利用超载的方法。砂井法。克服次固结可利用超载的方法。n真空预压法适用于能在加固区形成真空预压法适用于能在加固区形成(包括采取包括采取措施后形成措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。稳定负压边界条件的软土地基。降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基

6、不会产生剪切破坏，所不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很软弱的粘土地基。以它适用于很软弱的粘土地基。n根据加压和排水两个系统的不同，根据加压和排水两个系统的不同，派生出多种固结加固地基的方法：派生出多种固结加固地基的方法：n美国跨越金山湾南端的美国跨越金山湾南端的Dumbarton桥东侧引道路桥东侧引道路堤场地，路堤下淤泥的抗剪强度小于堤场地，路堤下淤泥的抗剪强度小于5kpa，其固，其固结时间将需要结时间将需要3040年，为了支撑路堤和加速所年，为了支撑路堤和加速所预计的预计的2m沉降量沉降量,采用如下方案：采用如下方案：n1、采用土工聚合物以分布路堤荷载和减小不均、采用土工聚合

7、物以分布路堤荷载和减小不均匀沉降；匀沉降；n2、使用轻质填料以减轻荷载；、使用轻质填料以减轻荷载；n3、采用竖向排水体使固结时缩短到一年以内；、采用竖向排水体使固结时缩短到一年以内；n4、设置土工聚合物滤网以防排水层发生污染等。、设置土工聚合物滤网以防排水层发生污染等。n(1)(1)堆载预压加固机理堆载预压加固机理 n(2)(2)真空预压加固机理真空预压加固机理 n预压法：在建筑物建造以前，在建筑场地进预压法：在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。提高地基土强度的方法。n 在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙

8、水被在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐增长。有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐增长。n 在荷载作用下，土层的固结过程就是超静在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力孔隙水压力(简称孔隙水压力简称孔隙水压力)消散和有效应消散和有效应力增加的过程。力增加的过程。n真空预压法真空预压法：在需要加固的软土地基表面先：在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道

9、，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。地基的有效应力。n真空预压的原理主要反映在以下几个方面：真空预压的原理主要反映在以下几个方面：1)1)薄膜上承受等于薄膜内外压差的荷载。薄膜上承受等于薄膜内外压差的荷载。2)2)地下水位降低，相应附加应力增加。地下水位降低，相应附加应力增加。3)3)封闭气泡排出，土的渗透性加大。封闭气泡排出，土的渗透性加大。n真空预压法真空预压法双层薄膜塑料排水板

10、或袋装砂井集水沟抽真空设备出膜管抽真空滤管淤泥粘 土中粗砂垫层及抽真空管道双层真空薄膜一层土工布真空压力表边坡开挖线深 圳 河 真 空 预 压 加 固 软 基 示 意 图n排水固结法的设计，实质上就是进行排水固结法的设计，实质上就是进行排水系统和加压系统的设计，使地基排水系统和加压系统的设计，使地基在受压过程中排水固结、强度相应增在受压过程中排水固结、强度相应增加以满足逐渐加荷条件下地基稳定性加以满足逐渐加荷条件下地基稳定性的要求，并加速地基的固结沉降，缩的要求，并加速地基的固结沉降，缩短预压的时间。短预压的时间。n堆载预压法处理地基的设计应包括下堆载预压法处理地基的设计应包括下列内容：列内容

11、：n1 1 选择塑料排水带或砂井，确定其断选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸、间距、排列方式和深度；面尺寸、间距、排列方式和深度；n2 2 确定预压区范围。预压荷载大小、确定预压区范围。预压荷载大小、荷载分级、加载速率和预压时间；荷载分级、加载速率和预压时间；n3 3 计算地基土的固结度、强度增长、计算地基土的固结度、强度增长、抗滑稳定性和变形。抗滑稳定性和变形。n加载预压法设计包括加压系统和排水加载预压法设计包括加压系统和排水系统的设计。系统的设计。n加压系统主要指堆载预压计划以及堆加压系统主要指堆载预压计划以及堆载材料的选用；载材料的选用；n排水系统包括竖向排水体的材料选用、排水系统包括

12、竖向排水体的材料选用、排水体长度、断面、平面布置的确定。排水体长度、断面、平面布置的确定。n一、加压系统设计一、加压系统设计n目前采用的加压方法包括：堆载法、目前采用的加压方法包括：堆载法、利用建筑物自重法、降水法、真空法利用建筑物自重法、降水法、真空法以及联合法等。以及联合法等。n1 1、堆载预压法、堆载预压法n堆载预压是在建筑施工前通过临时堆堆载预压是在建筑施工前通过临时堆填土、砂、石、砖等散料对地基加载填土、砂、石、砖等散料对地基加载预压，使地基土的沉降大部分或分基预压，使地基土的沉降大部分或分基本完成，并因固结而提高地基承载力，本完成，并因固结而提高地基承载力，然后除去堆载，再行建筑施

13、工的一种然后除去堆载，再行建筑施工的一种处理方法。该法适用于各种软粘土地处理方法。该法适用于各种软粘土地基。基。n（1 1）堆载预压的计算步骤）堆载预压的计算步骤n由于软粘土地基抗剪强度较低，无论直接由于软粘土地基抗剪强度较低，无论直接建造建筑物还是进行堆载预压往往都不可建造建筑物还是进行堆载预压往往都不可能快速加载，而必须分级逐渐加荷，待前能快速加载，而必须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足以加下一级荷期荷载下地基强度增加到足以加下一级荷载时方可加下一级荷载。载时方可加下一级荷载。n计算步骤：先用简便的方法确定一个初步计算步骤：先用简便的方法确定一个初步的加荷计划，然后校核这一加荷计

14、划下地的加荷计划，然后校核这一加荷计划下地基的稳定性和沉降。基的稳定性和沉降。n1 1）利用地基的天然地基土抗剪强度）利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载计算第一级容许施加的荷载p p1 1。n一般可根据斯开普顿极限荷载的半经一般可根据斯开普顿极限荷载的半经验公式作为初步估算验公式作为初步估算 n斯开普顿极限荷载斯开普顿极限荷载n饱和软粘土饱和软粘土n条形填土，可根据公式估算：条形填土，可根据公式估算：n2 2）计算第一级荷载下地基强度增长值）计算第一级荷载下地基强度增长值p p1 1。n在在p p1 1荷载作用下，经过一段时间预压地基荷载作用下，经过一段时间预压地基强度会提高

15、，提高以后的地基强度为强度会提高，提高以后的地基强度为C Cu1u1,n其中其中CuCu为为p p1 1作用下地基因固结而增长的作用下地基因固结而增长的强度。一般可先假定一固结度，通常可假强度。一般可先假定一固结度，通常可假设为设为70%70%，然后求出强度增量，然后求出强度增量，为考虑为考虑剪切蠕动的强度折减系数。剪切蠕动的强度折减系数。n3 3）计算）计算p p1 1作用下达到所确定固结度所作用下达到所确定固结度所需要的时间。需要的时间。n达到某一固结度所需要的时间可根据达到某一固结度所需要的时间可根据固结度与时间的关系求得。此步计算固结度与时间的关系求得。此步计算目的在于确定第一级荷载停

16、歇时间，目的在于确定第一级荷载停歇时间，即第二级荷载开始施加的时间。即第二级荷载开始施加的时间。n4 4）根据第二步所得到的地基强度计）根据第二步所得到的地基强度计算第二级所能施加的荷载算第二级所能施加的荷载p p2 2。n同样，求出在同样，求出在p p2 2作用下地基固结度达作用下地基固结度达70%70%时的强度以及所需要的时间，然时的强度以及所需要的时间，然后计算第三级所能施加的荷载，依次后计算第三级所能施加的荷载，依次可计算出以后各级荷载和停歇时间。可计算出以后各级荷载和停歇时间。n5 5）按以上步骤确定的加荷计划进行每）按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地基的稳定性验算。如稳一级

17、荷载下地基的稳定性验算。如稳定性不满足要求，则调整加荷计划。定性不满足要求，则调整加荷计划。n6 6）计算预压荷载下地基的最终沉降量）计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量。即确定预压荷和预压期间的沉降量。即确定预压荷载卸除的时间，这时地基在预压荷载载卸除的时间，这时地基在预压荷载下所完成的下所完成的 沉降量已达设计要求，所沉降量已达设计要求，所留的沉降是建筑物所允许的留的沉降是建筑物所允许的 。n2 2、超载预压、超载预压 n对沉降有严格限制的建筑，应采取超对沉降有严格限制的建筑，应采取超载预压法处理地基。载预压法处理地基。n经超载预压后，如受压土层各点的有经超载预压后，如受压土层

18、各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加总应力时，则今后在建筑应点的附加总应力时，则今后在建筑物荷载作用下地基土将不会再发生主物荷载作用下地基土将不会再发生主固结变形，而且将减小次结变形，并固结变形，而且将减小次结变形，并推迟次固结变形的发生。推迟次固结变形的发生。n在预压过程中，任意时间地基的沉降量可在预压过程中，任意时间地基的沉降量可表示为：表示为：n可用于：可用于：a a确定所需的超载压力值确定所需的超载压力值p ps s，以保证使用（或，以保证使用（或永久）荷载永久）荷载p pf f作用下预期的总沉降量在给定时间完成；作用下预期的总沉降量在给定

19、时间完成；b b确定在给定超载下达到预定沉降所需要的时间。确定在给定超载下达到预定沉降所需要的时间。n3 3、真空预压法、真空预压法n真空预压法是在需要加固的软土地基真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设竖向排表面先铺设砂垫层，然后埋设竖向排水体，竖向排水体常采用袋装砂井、水体，竖向排水体常采用袋装砂井、或塑料排水带。再用不透气的封闭膜或塑料排水带。再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层埋设的吸水管道，用真空通过砂垫层埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，使土装置进行抽气，使其形成真空，使土中水排出，增加

20、地基的有效应力。中水排出，增加地基的有效应力。n为了满足某些使用荷载大，承载力要求高为了满足某些使用荷载大，承载力要求高的建筑物的需要，的建筑物的需要，19831983年开展了年开展了真空和堆真空和堆载联合预压法载联合预压法的研究，实践证明，真空预的研究，实践证明，真空预压和堆载预压的效果是可以叠加的。采用压和堆载预压的效果是可以叠加的。采用真空和堆载联合预压法已获得过相当真空和堆载联合预压法已获得过相当130kpa130kpa等效荷载的预压效果。等效荷载的预压效果。n（1 1）真空预压的设计）真空预压的设计n设计内容除排水系统外，主要包括：密封设计内容除排水系统外，主要包括：密封内的真空度，

21、加固土层要求达到的平均固内的真空度，加固土层要求达到的平均固结度，竖向排水体的尺寸，加固后的沉降结度，竖向排水体的尺寸，加固后的沉降和工艺设计等。和工艺设计等。nA.A.膜内真空度膜内真空度n真空预压效果和封闭膜内所达到的真空度真空预压效果和封闭膜内所达到的真空度大小关系极大。根据国内一些工程的经验，大小关系极大。根据国内一些工程的经验，当采用合理的工艺和设备，膜内真空度一当采用合理的工艺和设备，膜内真空度一般可维持般可维持600mmHg600mmHg左右，相当于左右，相当于80kpa80kpa的真的真空压力，此值可作为最大膜内设计真空度。空压力，此值可作为最大膜内设计真空度。nB.B.加固区

22、内要求达到平均固结度加固区内要求达到平均固结度n一般可采用一般可采用80%80%的固结度。如工期许可，的固结度。如工期许可，也可采用更大一些的固结度作为设计要求也可采用更大一些的固结度作为设计要求达到的固结度。达到的固结度。nC.C.竖向排水体竖向排水体n一般采用袋装砂井或塑料排水带。一般采用袋装砂井或塑料排水带。n真空预压处理地基时，必须设置竖向排水真空预压处理地基时，必须设置竖向排水体，由于砂井（袋装砂井或塑料排水带）体，由于砂井（袋装砂井或塑料排水带）能将真空度从砂垫层中传至土体，并将土能将真空度从砂垫层中传至土体，并将土体中的水抽至砂垫层然后排出。若不设置体中的水抽至砂垫层然后排出。若

23、不设置砂井等就起不到上述的作用和加固目的。砂井等就起不到上述的作用和加固目的。n抽真空的时间与土质条件和竖向排水体的抽真空的时间与土质条件和竖向排水体的间距密切有关。达到相同的固结度，间距间距密切有关。达到相同的固结度，间距越小，则所需的时间越短越小，则所需的时间越短.n袋装砂井间距与所需时间关系袋装砂井间距与所需时间关系 nD.D.沉降计算沉降计算n先计算加固前建筑物荷载下天然地基的沉先计算加固前建筑物荷载下天然地基的沉降量，然后计算真空预压期间所完成的沉降量，然后计算真空预压期间所完成的沉降量，两者之差即为预压后在建筑物使用降量，两者之差即为预压后在建筑物使用荷载下可能发生的沉降。荷载下可

24、能发生的沉降。n预压期间的沉降可根据设计要求达到固结预压期间的沉降可根据设计要求达到固结度推算加固区所增加的平均有效应力。度推算加固区所增加的平均有效应力。n4 4、真空、真空堆载联合预压法堆载联合预压法n对承载力要求高，沉降限制严的建筑物，对承载力要求高，沉降限制严的建筑物，可采用真空可采用真空堆载联合预压法。真空是负堆载联合预压法。真空是负压，堆载是正压，通过实际工程测出的效压，堆载是正压，通过实际工程测出的效果是可以叠加的。果是可以叠加的。n4 4、真空、真空堆载联合预压法堆载联合预压法n真空预压的总面积不得小于基础外边缘所真空预压的总面积不得小于基础外边缘所包围的面积，一般真空的边缘应

25、比建筑物包围的面积，一般真空的边缘应比建筑物基础外缘超出基础外缘超出2 23m3m，另外，每块预压的面，另外，每块预压的面积尽可能大，彼此间可搭接或有一定间距。积尽可能大，彼此间可搭接或有一定间距。加固面积越大，加固面积与周边长度之比加固面积越大，加固面积与周边长度之比也越大。气密性也越好，真空度也越高。也越大。气密性也越好，真空度也越高。根据现有的材料和工艺设备，每块面积已根据现有的材料和工艺设备，每块面积已达达3 3万。万。n当在加固区发现有透气层和透水层时，一当在加固区发现有透气层和透水层时，一般可在塑料薄膜周边采用另加水泥土搅拌般可在塑料薄膜周边采用另加水泥土搅拌桩的壁式密封措施。桩的

26、壁式密封措施。n5 5、降低地下水位预压法、降低地下水位预压法 n降低地下水位法是指利用井点抽水降低地下水降低地下水位法是指利用井点抽水降低地下水位以增加土的自重应力，达到预压加固的目的。位以增加土的自重应力，达到预压加固的目的。n最适用于砂性土或在软粘土层中存在砂或粉土最适用于砂性土或在软粘土层中存在砂或粉土的情况。的情况。n对于深度的软粘土层，为加速其固结，往往设对于深度的软粘土层，为加速其固结，往往设置砂井并采用井点法降低地下水位。当应用真置砂井并采用井点法降低地下水位。当应用真空装置降水时，地下水位约可降低空装置降水时，地下水位约可降低5 56m6m，产生，产生的预压荷载为的预压荷载为

27、505060kpa60kpa，相当于，相当于3m3m左右的砂石左右的砂石堆载。若需要更深的降水时，则需要用高扬程堆载。若需要更深的降水时，则需要用高扬程的井点法。的井点法。n各类井点的适用范围各类井点的适用范围 n轻型井点降水轻型井点降水 n喷射井点降水喷射井点降水 n电渗井点降水电渗井点降水 n二级井点降水二级井点降水 n滤管及沉管滤管及沉管 n6 6、利用建筑物自重加压法、利用建筑物自重加压法 n直接利用建筑物自身重量，分期施工，使地基直接利用建筑物自身重量，分期施工，使地基在前期荷载下固结，强度提高到满足下一级荷在前期荷载下固结，强度提高到满足下一级荷载再继续施工，如此反复，直至建筑物竣

28、工，载再继续施工，如此反复，直至建筑物竣工，达到使用荷载。由于在施工过程中，地基逐渐达到使用荷载。由于在施工过程中，地基逐渐发生固结沉降，至建筑物使用时沉降大部分完发生固结沉降，至建筑物使用时沉降大部分完成。该法不需要另外的加载系统，经济有效。成。该法不需要另外的加载系统，经济有效。n适用于某些对沉降要求不严格（能够适应较大适用于某些对沉降要求不严格（能够适应较大变形），而以地基稳定性为控制条件的建筑物，变形），而以地基稳定性为控制条件的建筑物，如路堤、土坝、油罐等。如路堤、土坝、油罐等。n二、排水系统设计二、排水系统设计n1 1）竖向排水体材料选择）竖向排水体材料选择 n2)2)砂井或塑料排

29、水带直径砂井或塑料排水带直径n3)3)砂井或塑料排水带间距砂井或塑料排水带间距n4)4)砂井排列方式砂井排列方式n5)5)竖向排水体深度设计竖向排水体深度设计n6 6）地表排水砂垫层设计）地表排水砂垫层设计 n二、排水系统设计二、排水系统设计n1 1）竖向排水体材料选择）竖向排水体材料选择 n竖向排水体可采用普通砂井、袋装砂竖向排水体可采用普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。若竖向排水体长度井和塑料排水带。若竖向排水体长度超过超过20m20m，建议采用普通砂井。制作，建议采用普通砂井。制作砂井的砂宜用中粗砂，不应有草根等砂井的砂宜用中粗砂，不应有草根等杂物，其含泥量不能超过杂物，其含泥量不能超过3

30、%3%。n2)2)砂井或塑料排水带直径砂井或塑料排水带直径n普通砂井直径可取普通砂井直径可取300-500mm300-500mm，井径比为，井径比为6 68 8；袋装砂井直径可取袋装砂井直径可取70-100mm;70-100mm;井径比为井径比为15152020；塑料排水带尺寸一般为塑料排水带尺寸一般为100mm100mm4mm4mm，井径比为，井径比为15153030。n塑料排水带的当量换算直径塑料排水带的当量换算直径n3)3)砂井或塑料排水带间距砂井或塑料排水带间距n可根据地基土的固结特性和预定时间内可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。所要求达到的固结度确定。n通常砂

31、井的间距可按井径比通常砂井的间距可按井径比n n确定。确定。（n=dn=de e/d/dw w,d,de e为砂井的有效排水圆柱体为砂井的有效排水圆柱体直径，直径，d dw w为砂井直径）为砂井直径）n普通砂井的间距可按普通砂井的间距可按n=6-8 n=6-8 选用；袋装选用；袋装砂井或塑料排水带的间距可按砂井或塑料排水带的间距可按n=15-20n=15-20（3030）选用。选用。n3)3)砂井砂井n4)4)砂井排列方式砂井排列方式n砂井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。砂井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。以正三角形排列较为紧凑和有效。以正三角形排列较为紧凑和有效。n 正方形排

32、列时：正方形排列时：d de e=1.13s =1.13s n 正三角形排列时：正三角形排列时：d de e=1.05s =1.05s n 式中式中d de e每一个砂井有效影响范围的直径每一个砂井有效影响范围的直径;n s s砂井间距。砂井间距。n竖向排水体的布置范围一般由基础的轮廓线向外竖向排水体的布置范围一般由基础的轮廓线向外增大大约增大大约2 24m4m。n5)5)竖向排水体深度设计竖向排水体深度设计 n竖向排水体深度主要根据土层分布、附加应力大小、竖向排水体深度主要根据土层分布、附加应力大小、施工期限和施工条件及地基稳定性等因素确定。施工期限和施工条件及地基稳定性等因素确定。n(a)

33、(a)当软土层不厚、底部有透水层时，排水体应尽可当软土层不厚、底部有透水层时，排水体应尽可能穿透软土层；能穿透软土层；n(b)(b)当深厚的高压缩性土层间有砂层或砂透镜体时，当深厚的高压缩性土层间有砂层或砂透镜体时，排水体应尽可能打至砂层或砂透镜体。而采用真空预排水体应尽可能打至砂层或砂透镜体。而采用真空预压时应尽量避免排水体与砂层相连接，以免影响真空压时应尽量避免排水体与砂层相连接，以免影响真空效果；效果；n(c)(c)对于无砂层的深厚地基则可根据其稳定性及建筑对于无砂层的深厚地基则可根据其稳定性及建筑物在地基中造成的附加应力与自重应力之比值确定物在地基中造成的附加应力与自重应力之比值确定(

34、一般为一般为0.10.10.2)0.2)；n(d)(d)按稳定性控制的工程，如路堤、土坝、按稳定性控制的工程，如路堤、土坝、岸坡、堆料等，排水体深度应通过稳定分岸坡、堆料等，排水体深度应通过稳定分析确定，排水体长度应大于最危险滑动面析确定，排水体长度应大于最危险滑动面2m2m的深度。的深度。n(e)(e)按沉降控制的工程，排水体长度可从按沉降控制的工程，排水体长度可从压载后的沉降量满足上部建筑物容许的沉压载后的沉降量满足上部建筑物容许的沉降量来确定。降量来确定。n竖向排水体长度一般为竖向排水体长度一般为101025m25m。n6 6）地表排水砂垫层设计）地表排水砂垫层设计n砂井顶部应铺设砂垫层

35、，以连通各砂井将水排砂井顶部应铺设砂垫层，以连通各砂井将水排到工程场地以外。到工程场地以外。n砂垫层应形成一个连续的、有一定厚度的排水砂垫层应形成一个连续的、有一定厚度的排水层，以免地基沉降时被切断而使排水通道堵塞。层，以免地基沉降时被切断而使排水通道堵塞。n陆上施工时，砂垫层厚度一般取陆上施工时，砂垫层厚度一般取0.5m0.5m左右；水左右；水下施工时，一般为下施工时，一般为1m1m左右。左右。n砂垫层的宽度应大于堆载宽度或建筑物的底宽，砂垫层的宽度应大于堆载宽度或建筑物的底宽，并伸出砂井区外边线并伸出砂井区外边线2 2倍砂井直径。倍砂井直径。n在砂料贫乏地区，可采用连通砂井的纵横砂沟在砂料

36、贫乏地区，可采用连通砂井的纵横砂沟（2-3D2-3D，40-60cm40-60cm）深）深代替整片砂垫层。代替整片砂垫层。n现场监测设计现场监测设计 n监测项目一般包括监测项目一般包括地面沉降观测地面沉降观测、水平位移观水平位移观测测和和孔隙水压力观测孔隙水压力观测，如有条件可进行地基中，如有条件可进行地基中深层沉降和水平位移观测。深层沉降和水平位移观测。n控制要求控制要求：竖井地基，最大竖向变形量每天不：竖井地基，最大竖向变形量每天不应超过应超过15mm15mm，天然地基，最大竖向变形量每天，天然地基，最大竖向变形量每天不应超过不应超过l0mml0mm；边桩水平位移每天不应超过；边桩水平位移

37、每天不应超过5mm5mm；地基中孔压不得超过预压荷载的；地基中孔压不得超过预压荷载的505060%60%，并应根据上述观察资料综合分析、判断地基的并应根据上述观察资料综合分析、判断地基的稳定性。预压荷载的卸荷时间一般控制在固结稳定性。预压荷载的卸荷时间一般控制在固结度为度为85%85%左右。左右。n三、计算理论三、计算理论 n1)1)地基固结度的计算地基固结度的计算 n2)2)地基土抗剪强度的计算地基土抗剪强度的计算 n3 3）地基的最终竖向变形量）地基的最终竖向变形量n1)1)地基固结度的计算地基固结度的计算n在一级或多级等速加荷条件下，在一级或多级等速加荷条件下，t t时刻对应时刻对应总荷

38、载的地基平均固结度总荷载的地基平均固结度 n 、参数参数 n2)2)地基土抗剪强度的计算地基土抗剪强度的计算n地基中某一点在某一时刻的抗剪强度地基中某一点在某一时刻的抗剪强度 n一、铺设水平排水砂垫层；一、铺设水平排水砂垫层；n二、设置竖向排水体；二、设置竖向排水体；n三、施加固结压力。三、施加固结压力。n一、铺设水平排水砂垫层；一、铺设水平排水砂垫层；n垫层材料垫层材料 ：渗水好的砂料，其渗透系数一般不：渗水好的砂料，其渗透系数一般不低于低于1010-3-3cm/scm/s，同时能起到一定的反滤作用。常，同时能起到一定的反滤作用。常用级配良好的中粗砂。也可采用连通砂井的砂用级配良好的中粗砂。

39、也可采用连通砂井的砂沟（沟（2-3D2-3D，40-60cm40-60cm深）代替整片砂垫层。不宜深）代替整片砂垫层。不宜采用粉、细砂。采用粉、细砂。n垫层厚度垫层厚度 ：满足渗流水能及时排出，应起到持：满足渗流水能及时排出，应起到持力层的作用。一般应选用力层的作用。一般应选用303050cm50cm厚度。对新厚度。对新吹填不久的或无硬壳层的软粘土及水下施工的吹填不久的或无硬壳层的软粘土及水下施工的特殊条件，应采用厚的或混合料排水垫层。特殊条件，应采用厚的或混合料排水垫层。n垫层施工垫层施工 ：机械分堆摊铺、堆成若干砂堆，然：机械分堆摊铺、堆成若干砂堆，然后用推土机或人工摊平。后用推土机或人工

40、摊平。n二、竖向排水体施工二、竖向排水体施工 n材料：材料：303050cm50cm直径的普通砂井；直径的普通砂井；7 712cm12cm直径的袋装砂井；直径的袋装砂井；10cm 10cm宽的塑料排水带。宽的塑料排水带。n1 1、砂井施工、砂井施工 n2 2、袋装砂井施工、袋装砂井施工 n3 3、塑料排水带施工、塑料排水带施工 n1 1、砂井施工、砂井施工n要求：要求：a a保证砂井连续和密实，并且不保证砂井连续和密实，并且不出现颈缩现象；出现颈缩现象；b b尽量减少对周围土的尽量减少对周围土的扰动；扰动；c c砂井的长度、直径和间距应满砂井的长度、直径和间距应满足设计要求。足设计要求。n先在

41、地基中成孔，再在孔内灌砂形成先在地基中成孔，再在孔内灌砂形成砂井。应尽量选用对周围土扰动小且砂井。应尽量选用对周围土扰动小且施工效率高的方法施工效率高的方法 。n典型方法有套管法、射水法、螺旋钻典型方法有套管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法。成孔法和爆破法。n振动沉管法：以振动锤为动力，将套振动沉管法：以振动锤为动力，将套管沉到预定深度，灌砂后振动、提管管沉到预定深度，灌砂后振动、提管形成砂井。避免了管内砂随管带上，形成砂井。避免了管内砂随管带上，保证砂井的连续性，同时砂受到振密，保证砂井的连续性，同时砂受到振密，砂井质量较好。砂井质量较好。n射水法：利用高压水通过射水管形成射水法：利用高压水

42、通过射水管形成高速水流的冲击和环刀的机械切削，高速水流的冲击和环刀的机械切削，使土体破坏，并形成一定直径和深度使土体破坏，并形成一定直径和深度的砂井孔，然后灌砂而成砂井。对土的砂井孔，然后灌砂而成砂井。对土质较好且均匀的粘性土地基较适用。质较好且均匀的粘性土地基较适用。n螺旋钻成孔法：用动力螺旋钻钻孔，提钻螺旋钻成孔法：用动力螺旋钻钻孔，提钻后孔内灌砂成形。此法适用于陆上工程、后孔内灌砂成形。此法适用于陆上工程、砂井长度在砂井长度在10m 10m 以内，土质较好，不会出以内，土质较好，不会出现缩颈和塌孔现象的软弱地基。设备简单现缩颈和塌孔现象的软弱地基。设备简单而机动，成孔比较规整，但灌砂质量

43、较难而机动，成孔比较规整，但灌砂质量较难掌握，对很软弱的地基也不太适用。掌握，对很软弱的地基也不太适用。n爆破法：先用直径爆破法：先用直径73mm 73mm 的螺纹钻钻成一个的螺纹钻钻成一个砂井所要求设计深度的孔，在孔中放置由砂井所要求设计深度的孔，在孔中放置由传爆线和炸药组成的条形药包，爆破后将传爆线和炸药组成的条形药包，爆破后将孔扩大，然后往孔内灌砂形成砂井。适用孔扩大，然后往孔内灌砂形成砂井。适用于深度为于深度为6-7m 6-7m 的浅砂井。的浅砂井。n砂井可能产生的质量事故砂井可能产生的质量事故n缺点：缺点：n套管成孔法在打设套管时必将扰动其周围土，使透水套管成孔法在打设套管时必将扰动

44、其周围土，使透水性减弱（即涂抹作用）；性减弱（即涂抹作用）；n射水成孔法对含水量高的软土地基施工质量难以保证，射水成孔法对含水量高的软土地基施工质量难以保证，砂井中容易混入较多的泥砂；砂井中容易混入较多的泥砂；n螺旋钻成孔法在含水量高的软土中难做到孔壁直立，螺旋钻成孔法在含水量高的软土中难做到孔壁直立，施工中需排除废土，适用范围受到一定限制。施工中需排除废土，适用范围受到一定限制。n对含水量很高的软土，应用砂井易产生缩颈、断颈或对含水量很高的软土，应用砂井易产生缩颈、断颈或错位现象。错位现象。n普通砂井当地面荷载较大时，软土层便产生侧向变形，普通砂井当地面荷载较大时，软土层便产生侧向变形，也可

45、能使砂井错位。也可能使砂井错位。n2 2、袋装砂井施工、袋装砂井施工n袋装砂井是普通砂井的改良和发展。是用具有袋装砂井是普通砂井的改良和发展。是用具有一定伸缩性和抗拉强度很高的聚丙烯或聚乙烯一定伸缩性和抗拉强度很高的聚丙烯或聚乙烯编制袋装满砂子，基本解决了大直径砂井所存编制袋装满砂子，基本解决了大直径砂井所存在的问题，使砂井的设计和施工更加科学化，在的问题，使砂井的设计和施工更加科学化，保证砂井的连续性；施工设备实现了轻型化，保证砂井的连续性；施工设备实现了轻型化，比较适应在软土地基上施工；用砂量大为减少；比较适应在软土地基上施工；用砂量大为减少；施工速度快、工程造价低，是一种比较理想的施工速

46、度快、工程造价低，是一种比较理想的竖向排水体。竖向排水体。n（1 1）施工机具）施工机具 n成孔方式：锤击打入法、水冲法、静力压成孔方式：锤击打入法、水冲法、静力压入法、钻孔法和振动贯入法。入法、钻孔法和振动贯入法。n用于袋装砂井施工的专用设备：导管式振用于袋装砂井施工的专用设备：导管式振动打设机动打设机 。n（2 2）砂袋材料的选择）砂袋材料的选择n砂袋材料必须具有透水、透气、足够的强砂袋材料必须具有透水、透气、足够的强度、韧性和柔性，并且在水中能起耐腐蚀度、韧性和柔性，并且在水中能起耐腐蚀和滤网作用。聚丙烯或聚乙烯编制袋。和滤网作用。聚丙烯或聚乙烯编制袋。n袋装砂井的直径一般采用袋装砂井的

47、直径一般采用7070120120，间距，间距1.51.52.0m2.0m，井径比为，井径比为15152020。n3 3、塑料排水带施工、塑料排水带施工 n塑料排水带是用专门插板机将其插入塑料排水带是用专门插板机将其插入地基中。然后在地基表面加载预压地基中。然后在地基表面加载预压（或采用真空预压），土中水沿塑料（或采用真空预压），土中水沿塑料带的通道溢出，从而使地基土得到加带的通道溢出，从而使地基土得到加固方法。固方法。n（1 1）塑料排水带材料）塑料排水带材料 n由芯板和滤膜组成。芯板是由聚丙烯和聚乙烯塑料加由芯板和滤膜组成。芯板是由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成的两面有间隔沟槽的板体。土层中的固

48、结渗流工而成的两面有间隔沟槽的板体。土层中的固结渗流水通过滤膜渗入到滤槽内，并通过沟槽从排水垫层中水通过滤膜渗入到滤槽内，并通过沟槽从排水垫层中排出。排出。n多孔质单一结构型和复合结构型多孔质单一结构型和复合结构型 n性能：应具有良好的透水性和强度，塑料带的纵向通性能：应具有良好的透水性和强度，塑料带的纵向通水量不小于（水量不小于（15154040）1031033 3/s/s，滤膜的渗透系数，滤膜的渗透系数不小于不小于5 510-310-3/s/s，芯带的抗拉强度，芯带的抗拉强度101015N/mm,15N/mm,滤膜的抗拉强度，干态时不小于滤膜的抗拉强度，干态时不小于1.51.53N/mm3

49、N/mm，湿态时，湿态时不小于不小于1.01.02.5N/mm2.5N/mm，（插入土中较短时用小值，较，（插入土中较短时用小值，较长时用大值）。整个排水带应反复对折五次不断裂才长时用大值）。整个排水带应反复对折五次不断裂才认为合格。认为合格。n多孔质单一结构型多孔质单一结构型 n复合结构型复合结构型 n（3 3）塑料排水带施工）塑料排水带施工 n插带机械插带机械 ：专门厂商生产，也有自行设：专门厂商生产，也有自行设计和制造的，或用挖掘机、起重机、打桩计和制造的，或用挖掘机、起重机、打桩机改装。从机型分，由轨道式、轮胎式、机改装。从机型分，由轨道式、轮胎式、链条式、履带式和步履式多种。链条式、

50、履带式和步履式多种。n打设顺序：定位；将塑料带通过导管从管打设顺序：定位；将塑料带通过导管从管靴穿出；将塑料带与桩尖连接贴紧管靴并靴穿出；将塑料带与桩尖连接贴紧管靴并对准桩位；插入塑料带；拔管剪断塑料带对准桩位；插入塑料带；拔管剪断塑料带等。等。n导管靴：圆形和矩形。导管靴：圆形和矩形。n桩尖主要作用是在打设塑料带过程桩尖主要作用是在打设塑料带过程中防止淤泥进入导管内，并且对塑中防止淤泥进入导管内，并且对塑料带起锚定作用，防止提管时将塑料带起锚定作用，防止提管时将塑料带拔出。料带拔出。n桩尖桩尖n插板机插板机n插板机插板机n施工注意事项：施工注意事项：na a、塑料带滤水膜在转盘和打设过程中应