地基處理新技術(shù)排水

地基處理新技術(shù)排水第一頁，共六十二頁，2022年，8月28日1概述

排水固結(jié)法能解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題。可使地基的沉降在預(yù)壓期間基本完成或大部分完成，保證建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時可增加地基土的抗剪強(qiáng)度，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)兩部分共同組合而成的。第二頁，共六十二頁，2022年，8月28日排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)第三頁，共六十二頁，2022年，8月28日

根據(jù)排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的不同，排水固結(jié)法可分為堆載預(yù)壓法、砂井(包括袋裝砂井、塑料排水板等)堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降低地下水位法和電滲法。排水固結(jié)法的種類

堆載預(yù)壓法和砂井堆載預(yù)壓法唯一的區(qū)別在于：前者的排水系統(tǒng)以天然地基土層本身為主；而后者在天然地基中還人為地增設(shè)了諸如砂井等排水系統(tǒng)。第四頁，共六十二頁，2022年，8月28日1.1排水固結(jié)法的原理

加固軟土層豎向排水體排水墊層水平排水盲溝第五頁，共六十二頁，2022年，8月28日堆載預(yù)壓法就是用填上等外加荷載來增加總應(yīng)力σ并使超靜孔隙水壓力u消散從而增加有效應(yīng)力σ’的方法。降低地下水位和電滲排水法是總應(yīng)力不變,減少孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力σ’的方法。排水固結(jié)法的原理第六頁，共六十二頁，2022年，8月28日1.3排水固結(jié)法的應(yīng)用范圍用于處理軟粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解決兩個問題沉降問題穩(wěn)定問題第七頁，共六十二頁，2022年，8月28日沉降問題(settlementproblems)第八頁，共六十二頁，2022年，8月28日采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實測沉降-時間曲線對比第九頁，共六十二頁，2022年，8月28日采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實測沉降-時間曲線對比第十頁，共六十二頁，2022年，8月28日不排水-等載預(yù)壓排水-超載預(yù)壓排水的沉降曲線第十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日穩(wěn)定問題(stabilizationproblems)

地基間歇式加荷的應(yīng)力路徑第十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日豎向排水提高邊坡穩(wěn)定性第十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)第十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)材料WickDrainssandgravel第十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)VerticalWickDrains第十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日VerticalWickDrains第十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日HorizontalDrains水平排水體第十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日HorizontalDrains水平排水體第十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)堆載橋頭高填土堆載預(yù)壓場地高填土堆載預(yù)壓第二十頁，共六十二頁，2022年，8月28日臨時填土堆載預(yù)壓第二十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日VacuumConsolidation系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)真空預(yù)壓FLASH第二十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日

預(yù)壓法是以事先完成的沉降和由于固結(jié)使地基強(qiáng)度增長的兩個要素為目標(biāo)的，這種加固方法成立的背景，是以具有飽和粘性土地基由于固結(jié)而增加強(qiáng)度，以及所謂一旦地基固結(jié)沉降，即使卸掉荷載實際上也不恢復(fù)原來狀態(tài)這兩種條件而構(gòu)成的。第二十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日2堆載預(yù)壓法設(shè)計計算

2.1堆載預(yù)壓的計算步驟

1.利用地基的天然抗剪強(qiáng)度計算第一級容許施加的荷載p1。對長條梯形填土，可根據(jù)Fellenius公式估算，即：2.計算第一級荷載下地基強(qiáng)度增長值。

通常假設(shè)地基的固結(jié)度為70％，然后計算出強(qiáng)度增長量；η為考慮剪切蠕變的強(qiáng)度折減系數(shù)。第二十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日3.計算p1作用下達(dá)到所定固結(jié)度所需要的時間。達(dá)到某一固結(jié)度所需時間可根據(jù)固結(jié)度與時間的關(guān)系求得。這一步計算的目的是確定第一級荷載停歇的時間，亦即第二級荷載開始施加的時間。4.根據(jù)第2步所得到的地基強(qiáng)度τf1計算第二級所能施加的荷載p2，即

同樣求出在p2作用下地基固結(jié)度達(dá)70％時的強(qiáng)度以及所需時間，然后計算第三級所能施加的荷載。依次可計算出以后各級荷載和停歇時間，初步的加荷計劃也就確定下來。第二十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日

5.對按以上步驟確定的加荷計劃進(jìn)行每一級荷載下地基的穩(wěn)定性驗算。如穩(wěn)定性不滿足，則調(diào)整加荷計劃。6.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。這一項計算的目的在于確定預(yù)壓荷載卸除的時間，這時地基在預(yù)壓荷載下所完成的沉降量已達(dá)設(shè)計要求，所剩留的沉降為建筑物所允許。第二十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日2.2超載預(yù)壓

實際工程中還往往采用超載預(yù)壓方法來消除主固結(jié)沉降，以縮短預(yù)壓時間。預(yù)壓期間任一時刻地基沉降量可表示為：上式可用于：(1)確定所需的超載壓力值ps以保證在使用荷載pf作用下預(yù)期的總沉降量在給定的時間內(nèi)完成；(2)確定在給定超載下達(dá)到預(yù)定沉降量所需要的時間。第二十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日

為了消除永久性荷載下的固結(jié)沉降，只要將超載保持到時間tsR時刻，以使超載作用下，地基的固結(jié)沉降量等于永久荷載下的最終固結(jié)沉降，即ssR＝sf，為了消除超載卸除以后繼續(xù)發(fā)生的主固結(jié)沉降，超載應(yīng)維持到使上層中間部位的固結(jié)度Uz（f+s）達(dá)到下式要求：超載預(yù)壓的標(biāo)準(zhǔn)第二十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日

該方法要求將超載保持到pf作用下所有點都完全固結(jié)為止，這時土層的大部分將處于超固結(jié)狀態(tài)。因此，這是一個安全度較大的方法，它預(yù)估的ps值或超載時間都大于實際所需的值。

對于有機(jī)質(zhì)粘土、泥炭上等，其次固結(jié)沉降是重要的，采用超載預(yù)壓法對減小永久荷載下的次固結(jié)沉降有一定效果。第二十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日超載預(yù)壓排水與動力置換相結(jié)合第三十頁，共六十二頁，2022年，8月28日3砂井排水固結(jié)設(shè)計計算

丹尼爾.莫蘭（）最早（1925年）將垂直砂井用于土的深層加固，1926年獲得專利。SandDrains第三十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日3.1砂井設(shè)計

砂井地基的設(shè)計工作即為選擇適當(dāng)?shù)纳熬L度、直徑、間距、以及形成有效的砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，以隨地基在批載預(yù)壓過程中，在預(yù)期的時間內(nèi)，達(dá)到所需要的固結(jié)度(通常定為80％)。1．砂井直徑和間距常采用“細(xì)而密”原則。一般砂井直徑：300~400mm；間距：6~8倍井徑。袋裝砂井直徑：70~120mm；間距：15~30倍井徑。第三十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日2．砂井長度

根據(jù)現(xiàn)場各種因素定。（土層厚、有無透水層、壓縮層厚度、承壓水、穩(wěn)定控制、沉降控制量等）一般10~25米。第三十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日3．砂井排列正三角形排列正方形排列排水路徑第三十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日第三十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日lldede第三十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日4.砂井的布置范圍:大出基礎(chǔ)輪廓線2~4m。5.砂墊層

在砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)排水砂墊層，以連接砂井，引出從上層排入砂井的滲流水。砂墊層的厚度一股為0.3~0.5m(水下砂墊層厚度為1.0m左右)。如砂料缺乏，可采用連通砂井的縱橫砂溝代替整片砂墊層。horizontaldrainsystemisinstalledtocollectwatersqueezedintothecrushedstoneblanket.jpg第三十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日Horizontaldrainsareinstalledinsandblankettocollectwatertobedischargedfromverticaldrains.jpgHeavyclayisplacedatopverticalandhorizontaldrainsystemstosqueezewateroutofthebogandcompactthesoftsubsoils第三十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日3.3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。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：第三十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日用固結(jié)度表示為：豎向固結(jié)度由太沙基一維理論計算。徑向固結(jié)度等應(yīng)變條件下用下式：井徑比第四十頁，共六十二頁，2022年，8月28日總固結(jié)度（大于30%時）：故第四十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日2．逐漸加荷條件下地基固結(jié)度的計算

目前常用的有太沙基修正法和曾國熙提出的改進(jìn)的高木俊介法，理論上可以證明，能者是近似的，而后者是精確的。改進(jìn)的高木俊介法通常將實際荷載簡化為多級等速加荷，最常用的公式為；第四十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日3.4地基抗剪強(qiáng)度增長的預(yù)計曾國熙1975，198l年提出：式中η為考慮剪切蠕變及其他因素對強(qiáng)度影響的折減系數(shù)。第四十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日4真空預(yù)壓法第四十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日真空膜第四十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日水氣收集管道系統(tǒng)第四十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日水氣收集管道系統(tǒng)第四十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日工作原理第四十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日處理效果數(shù)據(jù)第四十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日真空預(yù)壓模型試驗第五十頁，共六十二頁，2022年，8月28日真空預(yù)壓處理現(xiàn)場鳥瞰第五十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日排水預(yù)壓法的其他一些現(xiàn)場施工照片a95feet(29m)longhangingmastinstallswickdrainsunderwaterE~QUAKEdrainsareinstalledforanewhotelinSt.Lucia,BritishWestIndies.Thedrainsweretestedbya5.4magnitudeearthquakeevenbeforethehotelwasfinished.jpg第五十