排水固結(jié)技術(shù)135p

概述一、方法二、組成三、發(fā)展史加固機(jī)理設(shè)計(jì)與計(jì)算一、排水系統(tǒng)二、加壓系統(tǒng)三、抗剪強(qiáng)度預(yù)測(cè)四、穩(wěn)定分析五、沉降計(jì)算施工方法概述處理對(duì)象淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、填海（湖）造田。－－含水量、壓縮性高，強(qiáng)度、滲透性低。軟土地基上直接建造建筑物會(huì)導(dǎo)致沉降大、沉降差異大、沉降持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，且軟土承載力不高使地基穩(wěn)定性不滿足要求導(dǎo)致破壞。方法實(shí)質(zhì)在建筑物（構(gòu)筑物）建造前，在擬建場(chǎng)地上施加與其相當(dāng)?shù)暮奢d使地基土：孔隙水排出Vv↓，土體密實(shí)τf↑，承載力穩(wěn)定性↑Es↑，變形滿足條件1、排水系統(tǒng)

豎向排水系統(tǒng)：

普通砂井袋裝砂井塑料排水帶

水平排水系統(tǒng)：

砂墊層2、加壓系統(tǒng)

堆載加壓真空加壓降低地下水位法電滲法聯(lián)合法根據(jù)排水與加壓兩大系統(tǒng)的不同可以分成很多類(lèi)型。主要有：概述組成系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)概述系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)材料WickDrainssandgravel概述系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)

VerticalWickDrains概述VerticalWickDrains概述HorizontalDrains水平排水體概述HorizontalDrains水平排水體概述系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

堆載橋頭高填土堆載預(yù)壓場(chǎng)地高填土堆載預(yù)壓概述臨時(shí)填土堆載預(yù)壓概述VacuumConsolidation系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

真空預(yù)壓FLASH

概述設(shè)計(jì)坑底坑底降水深度D坑底降水線板樁降水預(yù)壓固結(jié)降水預(yù)壓系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

加

固

軟

土

層豎

向

排

水

體排水墊層水平排水盲溝概述概述排水系統(tǒng)：主要作用在于改變地基原有排水邊界條件。例單向滲流固結(jié)

a=0.5mPa-1

k=510-7cm/se0=1.0，10m厚U=94%t=1.6年這顯然不合適因此需要采用：砂井固結(jié)：加快固結(jié)速度，增加水平向滲流不透水層概述概述加壓系統(tǒng)1、等效預(yù)壓：預(yù)壓荷載=建筑物或構(gòu)筑物的使用荷載能消除部分沉降。預(yù)壓時(shí)間越長(zhǎng)，s越小。概述2、超載預(yù)壓：預(yù)壓荷載＞建筑物或構(gòu)筑物的使用荷載理論上能消除全部工后沉降，但卸載后會(huì)回彈。亦可延長(zhǎng)預(yù)壓時(shí)間達(dá)到較好的效果。

超載預(yù)壓時(shí)，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)荷載，地基土體應(yīng)力水平處于超固結(jié)狀態(tài)

超載預(yù)壓加固效果相對(duì)更佳，尤其對(duì)于次固結(jié)變形（有機(jī)質(zhì)含量較高的淤泥質(zhì)土）相對(duì)較大的地基，可以有效降低蠕變特性對(duì)地基沉降的不利影響。概述

超載量Δp越大，達(dá)到一定效果的預(yù)壓時(shí)間越短，但Δp增加必帶來(lái)成本的增長(zhǎng)，一般Δp取0.2p概述排水固結(jié)方案的選擇軟土層厚度＜4.0m時(shí)天然地基加載預(yù)壓，可不設(shè)置豎向排水體軟土層厚度≥4.0m時(shí)采取以上方案預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)設(shè)置豎向排水體加載預(yù)壓1、2、當(dāng)軟土中夾有薄層粉細(xì)砂，具有良好水平向滲透性時(shí)，可不設(shè)置豎向排水體3、對(duì)泥炭土、有機(jī)質(zhì)土和其他次固結(jié)變形占很多比例的土，設(shè)置豎向排水系統(tǒng)效果較差4、采用降水或真空預(yù)壓時(shí)，應(yīng)查明處理范圍內(nèi)有無(wú)透水層（或透氣層）及水源補(bǔ)給情況，否則會(huì)影響預(yù)壓效果5、對(duì)于超固結(jié)土，pc＞p1，只有當(dāng)土層的有效上覆壓力+預(yù)壓荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力之和明顯大于pc時(shí)才會(huì)產(chǎn)生壓縮采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實(shí)測(cè)沉降-時(shí)間曲線對(duì)比概述不排水—等載預(yù)壓排水—超載預(yù)壓排水的沉降曲線概述發(fā)展簡(jiǎn)史概述1、堆載預(yù)壓1934年用于處理美國(guó)加州的海灣公路我國(guó)1953年首次將砂井堆載預(yù)壓用于加固船臺(tái)地基1979年研制成功袋裝砂井1981年開(kāi)發(fā)成功塑料排水帶2、真空預(yù)壓1952年瑞典皇家地質(zhì)學(xué)院的杰爾曼提出1958年用于美國(guó)費(fèi)城國(guó)際機(jī)場(chǎng)跑道擴(kuò)建工程抽真空40d，其中18d真空度達(dá)到381mmHg1980年起我國(guó)對(duì)于此法進(jìn)行系統(tǒng)研究，目前在真空度和大面積加固方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位。膜下真空度達(dá)到610～730mmHg，相當(dāng)于80～95kPa等效荷載，歷時(shí)40～70d固結(jié)度達(dá)80%，承載力提高3倍，單塊膜面積達(dá)3萬(wàn)m2.1983年開(kāi)展真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法研究，從理論和實(shí)踐方面論證了真空和堆載加固效果可疊加，取得了滿意的結(jié)果。加固機(jī)理預(yù)壓排水法加固地基原理可以采用e

logp壓縮曲線和logp

f強(qiáng)度曲線說(shuō)明。

初始地基自重應(yīng)力狀態(tài)對(duì)應(yīng)pa和土體初始孔隙比ea

預(yù)壓固結(jié)應(yīng)力pb=pa+

p，對(duì)應(yīng)固結(jié)完成時(shí)應(yīng)孔隙比降低到eb

實(shí)際結(jié)構(gòu)荷載作用下，土體中相應(yīng)固結(jié)應(yīng)力為pd。加固機(jī)理

通過(guò)預(yù)壓，減少由結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生地基沉降或工后沉降是十分顯著。

地基中設(shè)置排水系統(tǒng)，固結(jié)過(guò)程加快，地基強(qiáng)度增加和變形穩(wěn)定周期顯著縮短。加固機(jī)理

土的固結(jié)就是孔隙水壓消散和有效應(yīng)力不斷增加的過(guò)程，這一過(guò)程遵循有效應(yīng)力原理：堆載預(yù)壓加固機(jī)理真空預(yù)壓1、固結(jié)壓力的提供2、地下水位下降，相應(yīng)增加附加應(yīng)力3、封閉氣泡排出，土的滲透性加大加固機(jī)理降水預(yù)壓’z原理z1、有效自重應(yīng)力增加2、地基表層變干燥3、改變流線方向電滲預(yù)壓加固機(jī)理----------------------++++黏土顆粒水分子陽(yáng)離子玻璃筒玻璃皿水位升高黏土粒黏土膏+-弱透水性土層土粒間的微小孔隙將水保持其中，單靠一般井點(diǎn)制造真空吸力難以達(dá)到理想的降水效果；在一定區(qū)域內(nèi)的土體通直流電后形成電場(chǎng)，促使帶負(fù)電荷的細(xì)小土體顆粒向陽(yáng)極移動(dòng)，帶正電荷的水分子向陰極(即井點(diǎn))方向集聚，產(chǎn)生電滲現(xiàn)象；電滲和真空的共同作用使地下水向井點(diǎn)快速集中，通過(guò)井點(diǎn)管的連續(xù)抽排，地下水位逐步下降。使用范圍在飽和粘土中，特別是淤泥和淤泥質(zhì)粘土中，由于土的透水性較差，持水性較強(qiáng)。用一般噴射井點(diǎn)和輕型井點(diǎn)降水效果較差，此時(shí)宜增加電滲井點(diǎn)來(lái)配合輕型或噴射井點(diǎn)降水，以便對(duì)透水性較差的土起疏干作用，使水排出。加固機(jī)理加固機(jī)理真空預(yù)壓與井點(diǎn)降水預(yù)壓的區(qū)別降水預(yù)壓是靠地下水位下降使土容重增加從而使土中有效應(yīng)力增加

其值取決于地下水位下降的深度和有效重度改變的大小。密閉井管中抽真空主要在土中形成負(fù)壓源，在負(fù)壓源作用下形成一個(gè)有效應(yīng)力場(chǎng)并由負(fù)壓源為中心向外逐漸減弱。其值主要取決于負(fù)壓的大小和負(fù)壓源的幾何面積。pzγzγ′zpzpa-pn加固機(jī)理堆載預(yù)壓與真空預(yù)壓加固機(jī)理的區(qū)別1、堆載預(yù)壓中，土體中的總應(yīng)力是增加的；真空預(yù)壓中，土體中的總應(yīng)力是不增加的。2、堆載預(yù)壓中，土體孔隙中形成的Δu（孔隙水壓力增量）是正值；真空預(yù)壓中，土體孔隙中形成的Δu（孔隙水壓力增量）是負(fù)值。3、堆載預(yù)壓中，土體有效應(yīng)力的增長(zhǎng)是通過(guò)正超靜孔隙水壓力的消散來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨超靜孔隙水壓力逐漸消散為0，有效應(yīng)力σ′增加到最大值。真空預(yù)壓中，土體有效應(yīng)力的增長(zhǎng)是通過(guò)負(fù)的超靜孔隙水壓力的形成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。4、堆載預(yù)壓中，土體加固后形成的有效應(yīng)力的大小與上部施加荷載的大小有關(guān)，且在豎直向與水平向大小一般不同。真空預(yù)壓中，土體加固后形成的有效應(yīng)力的大小具有最大值，理論上為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，一般都低于此值。有效應(yīng)力增加值在豎直向與水平向具有相同值。加固機(jī)理

丹尼爾.莫蘭（Daniel.E.Moran）最早（1925年）將垂直砂井用于土的深層加固，1926年獲得專(zhuān)利。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算豎向排水系統(tǒng)選擇砂井或塑料排水帶，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；1．砂井直徑（dw）和間距（l）常采用“細(xì)而密”原則。dw：普通砂井

袋裝砂井塑料排水帶設(shè)計(jì)時(shí)換算成相當(dāng)直徑的砂井。設(shè)塑料帶寬度為b,厚度為δ，則換算砂井直徑為：其中α為換算系數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)求得。一般取0.6~0.9。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算間距l(xiāng)：影響因素土的固結(jié)特性上部荷載大小施工期限土的結(jié)構(gòu)性可按井徑比n選用。

n＝de/dw塑料排水帶或袋裝砂井n＝15～22；普通砂井n＝6～8de：豎向排水井影響圓直徑排水系統(tǒng)dw設(shè)計(jì)與計(jì)算豎向排水體平面布置：正方形面積相同dedwdwl排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算豎向排水體平面布置：正三角形排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各種因素定。（土層厚、有無(wú)透水層、壓縮層厚度、承壓水、穩(wěn)定控制、沉降控制量等）一般10～25ｍ。2．豎向排水體設(shè)置深度排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算a：當(dāng)軟土層不厚，底部有透水層時(shí)，排水體應(yīng)盡可能穿透軟土層b：當(dāng)深厚的高壓縮性土層間有砂層或砂透鏡體時(shí)，排水體應(yīng)盡可能打至砂層或透鏡體。采用真空預(yù)壓時(shí)應(yīng)盡量避免排水體與砂層相連接，以免影響真空效果。c：對(duì)于無(wú)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確定。（一般為0.1～0.2）d：按穩(wěn)定性控制的工程，排水體深度應(yīng)通過(guò)穩(wěn)定分析確定，排水體長(zhǎng)度至少應(yīng)超過(guò)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面2m。e：按沉降控制的工程，排水體深度可按壓載后的沉降滿足上部結(jié)構(gòu)容許沉降量來(lái)確定，宜穿透受壓土層。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算排水系統(tǒng)3．豎向排水體設(shè)置范圍

一般比建筑物基礎(chǔ)范圍稍大為好，擴(kuò)大范圍可由基礎(chǔ)的輪廓線向外擴(kuò)大大約2～4m。4．豎向排水體砂料要求

宜用中粗砂，砂的粒徑必須能保證砂井具有良好的透水性，砂井砂料要不被粘土顆粒堵塞。砂應(yīng)是潔凈的，不應(yīng)有草根等雜物，其含泥量不超過(guò)3%。粒徑分析：4d15（土）≤d15（砂）≤4d85（土）

cu>3k：日本:k>1×10-3cm/s

比利時(shí)：k>1×10-4cm/s

美國(guó)：k>5.3×10-3cm/s

。設(shè)計(jì)與計(jì)算排水系統(tǒng)水平向排水系統(tǒng)

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。砂墊層的厚度一般為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。砂料要求同4.壓實(shí)后墊層ρd＞1.5g/cm3。在預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)設(shè)置排水溝。在預(yù)壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂墊層相連的排水盲溝，材料一般為粒徑3～5cm的碎石或礫石。>2dw設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)加載系統(tǒng)荷載大小pn：pn=p：對(duì)建筑工程一般采用等效預(yù)壓。pn>p：對(duì)沉降有嚴(yán)格限制的建筑物或?yàn)榱藴p少預(yù)壓時(shí)間采用超載預(yù)壓。Δp的大小，應(yīng)根據(jù)預(yù)壓時(shí)間內(nèi)要求完成的變形量計(jì)算確定，并宜使pn作用下受壓土層內(nèi)各點(diǎn)有效豎向應(yīng)力大于建筑物荷載引起的相應(yīng)點(diǎn)的附加應(yīng)力。pn<p：對(duì)以地基穩(wěn)定性控制的工程或?qū)Τ两狄蟛粐?yán)的工程可采用部分荷載預(yù)壓。必須保證經(jīng)預(yù)壓后地基在建筑物荷載作用下的變形及穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。荷載范圍：預(yù)壓荷載頂面的范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)外緣所包括的范圍。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)加載方案：一次性加載：當(dāng)天然地基強(qiáng)度滿足預(yù)壓荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)可采用。toptoptβΔp=pnΔTtnΔp=pn瞬時(shí)加載一級(jí)等速加載設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)分級(jí)加載：當(dāng)天然地基強(qiáng)度不滿足預(yù)壓荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)可采用分級(jí)逐漸加載，待前期預(yù)壓荷載下地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載下地基穩(wěn)定性要求時(shí)方可加載。topt2p1=Δp1t1p2p3t3ΔT2ΔT3Δp2Δp3ΔT1pn=∑Δpi多級(jí)等速加載設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)加載速率：：初步設(shè)計(jì)時(shí)可取4～8kPa/d。1、第一級(jí)容許載荷

利用地基的天然地基土的抗剪強(qiáng)度計(jì)算第一級(jí)容許施加的載荷p1。一般根據(jù)斯開(kāi)普頓的半經(jīng)驗(yàn)公式初步估算分級(jí)荷載估算：k—安全系數(shù)，一般取1.1~1.5；τf（cu

）—天然地基土的不排水抗剪強(qiáng)度(kPa)；D—基礎(chǔ)埋置深度，(m)；A、B—基礎(chǔ)的長(zhǎng)短邊，(m)；γ—基底標(biāo)高以上土的重度(kN/m3)對(duì)于飽和軟粘土可以采用以下公式估算：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)對(duì)于長(zhǎng)條形填土可以采用以下公式估算：k—安全系數(shù)，一般取1.1~1.5；cu—天然地基土的不排水抗剪強(qiáng)度(kPa)；D—基礎(chǔ)埋置深度，(m)；γ—基底標(biāo)高以上土的重度(kN/m3)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)2、第一級(jí)載荷下地基強(qiáng)度增長(zhǎng)值--在第一級(jí)載荷作用下地基因?yàn)楣探Y(jié)而增長(zhǎng)的強(qiáng)度(具體算法后述)η—考慮剪切蠕變的強(qiáng)度折減系數(shù)（0.75～0.9）3、計(jì)算P1作用下達(dá)到固結(jié)度70％所需的時(shí)間（可由固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系求得）

——確定第二級(jí)荷載開(kāi)始施加的時(shí)間。4、根據(jù)Cu1計(jì)算第二級(jí)所施加的荷載P2K—安全系數(shù)，一般取1.1~1.5；cu1—經(jīng)過(guò)第一級(jí)堆載預(yù)壓后地基土的不排水抗剪強(qiáng)度(kPa)；設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)5、計(jì)算P2作用下地基固結(jié)后強(qiáng)度值Cu2依次可計(jì)算出以后各級(jí)荷載和停歇時(shí)間，初步的加載計(jì)劃也就確定下來(lái)。6.對(duì)按以上步驟確定的加荷計(jì)劃進(jìn)行每一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性驗(yàn)算。如穩(wěn)定性不滿足，則調(diào)整加荷計(jì)劃。計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)。

堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系（3）固結(jié)度與地基強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)系（2）固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系（3）1．瞬時(shí)加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計(jì)算

砂井固結(jié)屬於三維軸對(duì)稱(chēng)固結(jié)問(wèn)題，如果采用圓柱坐標(biāo)，設(shè)任意點(diǎn)(r,z)的孔隙水壓力為u，de（z，r）zr設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)固結(jié)微分方程為：當(dāng)水平向滲透系數(shù)kh和豎向滲透系數(shù)kv不相等時(shí)，則固結(jié)微分方程變?yōu)樨Q向徑向固結(jié)系數(shù)cv—豎向固結(jié)系數(shù)ch—徑向固結(jié)系數(shù)a.

每個(gè)砂井的有效影響范圍為一圓柱體（de）；b.砂井地基表面受連續(xù)均布載荷左右，地基中附加應(yīng)力σz分布不隨深度而變化，地基土僅產(chǎn)生豎向的壓密變形；c.載荷是一次性加上的，加載開(kāi)始時(shí)，外載全部由孔隙水壓力負(fù)擔(dān)；d.在整個(gè)固結(jié)過(guò)程中，地基的滲透系數(shù)k保持不變；e.井壁土面受砂井施工所引起的涂抹作用對(duì)土層滲透系數(shù)的影響可以忽略。砂井理論基本假設(shè)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)采用分離變量法求解固結(jié)方程，固結(jié)方程可以分解為豎向固結(jié)方程徑向固結(jié)方程設(shè)u0為起始孔隙水壓力，根據(jù)卡里羅理論：任意一點(diǎn)的孔隙水壓力u有如下關(guān)系：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)砂井有效影響范圍內(nèi)的平均孔隙水壓力同樣有根據(jù)有效應(yīng)力原理：t=0時(shí)，某一時(shí)刻整個(gè)砂井有效影響范圍內(nèi)的平均固結(jié)度：代入設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)分別計(jì)算和固結(jié)度表示為：—每個(gè)砂井有效影響范圍內(nèi)圓柱的平均固結(jié)度—每個(gè)砂井豎向平均固結(jié)度—每個(gè)砂井徑向平均固結(jié)度設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)豎向排水固結(jié)度可以按下式計(jì)算：（太沙基解）豎向固結(jié)的時(shí)間因數(shù)m—為正奇數(shù)，1，3，5…

；

t—固結(jié)時(shí)間(s);H—土層豎向排水距離(cm)；

(雙面排水時(shí)為土層厚度的一半，單面排水為土層厚度)

設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)豎向排水固結(jié)度當(dāng)>30%可以按下式計(jì)算當(dāng)<52.6%時(shí)，時(shí)間因素可以按下式計(jì)算e=2.718徑向排水固結(jié)度可以按下式計(jì)算：（巴倫解）徑向固結(jié)的時(shí)間因數(shù)

de：每個(gè)砂井的有效影響直徑；dw：砂井的直徑井徑比設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)Uz-TvUr-8Th/F8Th/F固結(jié)度與時(shí)間因數(shù)關(guān)系曲線Tv設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)將和分別寫(xiě)成：當(dāng)>30%時(shí)：根據(jù)：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)井阻和涂抹作用

在實(shí)際砂井施工中，由于沉管對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)和重塑作用，在砂井周?chē)纬闪艘粋€(gè)“涂抹區(qū)”，使該區(qū)內(nèi)土滲透性降低，壓縮性增大。

在土中水向砂井滲流過(guò)程中，砂料對(duì)滲流產(chǎn)生的阻力也會(huì)影響土層的固結(jié)速率。

井阻和涂抹作用對(duì)固結(jié)速率的影響有時(shí)十分顯著。比如寧波機(jī)場(chǎng)袋裝砂井場(chǎng)地，在堆載205天后，考慮井阻與涂抹作用影響的地基實(shí)際平均固結(jié)度僅為按理想砂井地基計(jì)算的固結(jié)度0.81倍。

在Barron解的基礎(chǔ)上，Yashikmmi（1979）和Hansbo（1981）提出了可以考慮上述作用的非理想單元井固結(jié)理論。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)不設(shè)置豎向排水系統(tǒng)時(shí):設(shè)置豎向排水系統(tǒng)豎向徑向同時(shí)排水時(shí):當(dāng)砂井間距較密軟土層很厚ch>>cv時(shí):考慮井阻和涂抹作用時(shí)Fn換成F總固結(jié)度（大于30%時(shí)）：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)瞬時(shí)加載砂井未穿過(guò)整個(gè)受壓土層的平均固結(jié)度設(shè)H1、H2分別為砂井深度及砂井以下壓縮層范圍內(nèi)的土層厚度，則整個(gè)壓縮層的平均固結(jié)度為設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)2．逐級(jí)加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計(jì)算設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)目前常用的有太沙基修正法和曾國(guó)熙提出的改進(jìn)的高木俊介法，a:各級(jí)載荷的固結(jié)可以獨(dú)立計(jì)算；b:總固結(jié)度等于各級(jí)荷載增量作用下固結(jié)度的疊加；c:每一級(jí)載荷增量pi在等速加載經(jīng)過(guò)時(shí)間t的固結(jié)度與在t/2時(shí)的瞬時(shí)加載的固結(jié)度相同；d:在加載停止以后，在恒載作用期間的固結(jié)度，即時(shí)間t大于Ti(此處Ti為pi的加載期)時(shí)的固結(jié)度和在Ti/2時(shí)的瞬時(shí)加載pi后經(jīng)過(guò)時(shí)間(t-Ti/2)的固結(jié)度相同；e:所得的固結(jié)度僅是對(duì)本級(jí)載荷而言，對(duì)總載荷還要按照載荷的比例進(jìn)行修正基本假設(shè)（1）改進(jìn)的Terzaghi法設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)topp1=Δp1T2p2Δp2T1pn=p2=∑Δpic:t<T1時(shí)T3topT1p1=Δp1tp′topt/2tp′對(duì)于本級(jí)荷載

p1的固結(jié)度tT1p1=Δp1設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)d:T1<t<T2時(shí)對(duì)于總荷載p2的固結(jié)度topT1p1ttopT1/2tp1T2設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)同理：T2<t<T3時(shí)topp1=Δp1T2T1T3tP”t>T3時(shí)多級(jí)等速加荷可依次類(lèi)推，并歸納如下式

式中Ti、Ti-1－分別為各級(jí)等速加荷的起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)間

（從時(shí)間0點(diǎn)算起），當(dāng)計(jì)算某一級(jí)加載

期間t的固結(jié)度時(shí)，則Ti改成t

pi－為第i

級(jí)荷載的增量。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)（2）改進(jìn)的高木俊介法設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)－各級(jí)載荷的累計(jì)值－第i級(jí)載荷的平均加載速率(kPa/d)Ti、Ti-1－分別為各級(jí)等速加荷的起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)間，（從時(shí)間0點(diǎn)算起），當(dāng)計(jì)算某一級(jí)加載期間t的固結(jié)度時(shí)，則Ti改成t。理論上可以證明，太沙基法的結(jié)果是近似的，而改進(jìn)的高木俊介法結(jié)果是是精確的。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系（3）固結(jié)度與地基強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)系（2）固結(jié)度與地基強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)系（2）設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)Cu—在t時(shí)刻地基土抗剪強(qiáng)度(kPa)；η—考慮剪切蠕變的強(qiáng)度折減系數(shù)（0.75～0.9）。cu0—天然地基土抗剪強(qiáng)度(kPa)；Δσz—預(yù)壓荷載引起的地基的附加豎向應(yīng)力(kPa)；φcu—固結(jié)不排水試驗(yàn)測(cè)得的土內(nèi)摩擦角(。)；

—地基平均固結(jié)度；排水預(yù)壓后地基的不排水抗剪強(qiáng)度可采用下式估算：地基土的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算采用條分法計(jì)算抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比定義為抗滑穩(wěn)定系數(shù)。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)MR—抗滑力矩；MF—滑動(dòng)力矩一般要求安全系數(shù)Kh＞1.2～1.5

通過(guò)穩(wěn)定分析可以求解以下問(wèn)題：

地基在天然抗剪強(qiáng)度條件下的最大堆載；

預(yù)壓過(guò)程中各級(jí)載荷下地基的穩(wěn)定性；

最大許可載荷；

理想堆載計(jì)劃。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)例：某建筑物建于深厚淤泥質(zhì)土上，基底平均壓力p=150kPa。預(yù)壓允許工期120天。地面基底w＝46.7%γ=17.7kN/m3e0=1.28wL=40.4%wp=21.3%IL=1.33Ip=19.1a1-2=1.14mPa-1Ea=2mPacv=ch=1.8×10-3cm2/scu=17kPaφcu=15。ccu=7kPakh=1×10-7cm/skw=2×10-2cm/sd＝1.5地下水位面2m淤泥質(zhì)土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)1、排水豎井選擇及設(shè)計(jì)（1）采用袋裝砂井，直徑dw=70mm，按等邊三角形排列，

de=1.05l取n=de/dw=21砂井間距l(xiāng)=1.4m（2）排水豎井深度根據(jù)σz/σcz=0.1～0.2，確定受壓土層厚度H=20m，砂井底部為不透水層。2、制定預(yù)壓加載計(jì)劃按增加抗剪強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)壓設(shè)計(jì)，設(shè)預(yù)壓荷載pn=100kPa，t=[t]=120d不計(jì)井阻及涂抹作用（1）確定計(jì)算參數(shù)解：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)（2）第一級(jí)荷載作用下①第一級(jí)容許施加的荷載取p1=60kPa。②確定第一級(jí)荷載作用下的固結(jié)度取加載速率加載時(shí)間設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)計(jì)算t1=30d時(shí)對(duì)應(yīng)于p1=60kPa的固結(jié)度③施加第一級(jí)荷載后土的抗剪強(qiáng)度cu1設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)（3）第二級(jí)荷載作用下取p2=100kPa。①第二級(jí)容許施加的荷載②確定第二級(jí)荷載作用下的固結(jié)度取加載速率加載時(shí)間p2=100kPa，Δp2=100-60=40kPa。取t2=120d。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)③施加第二級(jí)荷載后土的抗剪強(qiáng)度cu2（4）計(jì)算預(yù)壓后地基承載力設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)加載計(jì)劃滿足設(shè)計(jì)要求：p3＞pt=[t]t（d）oP（kPa）p1=Δp1=60kPat1=30P2=100kPaΔp2=40kPa1040t2=120設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)提高抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)計(jì)井阻及涂抹作用（1）確定計(jì)算參數(shù)制定加載計(jì)劃……如不滿足條件，調(diào)整計(jì)劃！如：

豎井間距等。設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的

預(yù)壓過(guò)程中消除預(yù)計(jì)沉降量，以保證建筑物或構(gòu)筑物在使用期間的沉降滿足要求設(shè)計(jì)原理預(yù)壓荷載pn作用下：tnpn[st]pn=stt∞pn[sf]pn=s′∞建筑物荷載p作用下：t∞p[sf]p=s∞根據(jù)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)sd—瞬時(shí)沉降量；sc—主固結(jié)沉降量；ss—次固結(jié)沉降量tSSd：初始瞬時(shí)沉降Ss:次固結(jié)沉降Sc：主固結(jié)沉降瞬時(shí)沉降sd計(jì)算Skempton（1955）彈性理論公式注：平均值指柔性基礎(chǔ)面積范圍內(nèi)各點(diǎn)的平均值沉降系數(shù)ω值受荷面形狀L/B中點(diǎn)矩形角點(diǎn)，圓形周邊平均值剛性基礎(chǔ)圓形——1.000.640.850.79正方形1.001.120.560.950.88矩形1.53.06.010.030.0100.01.361.782.232.533.234.000.680.891.121.271.622.001.151.521.962.252.883.701.081.44—2.12——設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)主固結(jié)沉降sc計(jì)算分層總和法《規(guī)范》法

次固結(jié)段（基本上是一條直線）的斜率反映土的次固結(jié)變形速率，一般用Ca表示，稱(chēng)為土的次固結(jié)指數(shù)。次固結(jié)沉降量為次固結(jié)沉降ss計(jì)算設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)如果忽略ss：考慮sd的影響：根據(jù)設(shè)計(jì)要求及沉降計(jì)算公式進(jìn)行推導(dǎo)：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)上式整理為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)瞬時(shí)加載一級(jí)等速加載多級(jí)等速加載如果：符合要求，設(shè)計(jì)完畢對(duì)加載方案及排水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整實(shí)測(cè)沉降-時(shí)間曲線推算最終沉降量各種排水固結(jié)的固結(jié)度可以用下式計(jì)算所以

取實(shí)測(cè)的沉降-時(shí)間曲線上的3個(gè)點(diǎn)，并使t2-t1=t3-t2可以求出β

設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)實(shí)測(cè)沉降-時(shí)間曲線推算最終沉降量取實(shí)測(cè)的沉降-時(shí)間曲線上的3個(gè)點(diǎn)可以求出β

則

為了使計(jì)算精確，往往使第三點(diǎn)(s3,t3)

盡量靠近曲線的末端，以使（t2-t1）和（t3-t2）盡可能大些設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)實(shí)測(cè)沉降-時(shí)間曲線推算最終沉降量計(jì)算時(shí)，時(shí)間的起點(diǎn)是按照修正后的起點(diǎn)O’

對(duì)于兩級(jí)等速加載情況：設(shè)計(jì)與計(jì)算加載系統(tǒng)消除沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)土質(zhì)條件建筑條件驗(yàn)算承載力及變形否預(yù)壓設(shè)計(jì)排水豎井選擇與設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載設(shè)計(jì)計(jì)算增加抗剪強(qiáng)度預(yù)壓設(shè)計(jì)減少沉降預(yù)壓設(shè)計(jì)p1ΔT1t1τf1p2ΔT2t2τf2pnτfntn≤[t]穩(wěn)定性驗(yàn)算沉降計(jì)算[st]pnpn+1≥p否確定pn沉降計(jì)算[sf]pn[sf]p計(jì)算[st]pn≤[sf]p–[s]固結(jié)度計(jì)算預(yù)壓時(shí)間計(jì)算tn驗(yàn)算工期tn≤[t]滿足設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)與計(jì)算否真空預(yù)壓設(shè)計(jì)內(nèi)容豎井?dāng)嗝娉叽?、間距、排列方式和深度的選擇；預(yù)壓區(qū)面積和分塊大?。?/p>

真空預(yù)壓工藝；要求達(dá)到的真空度和土層的固結(jié)度；

真空預(yù)壓和建筑物荷載下地基的變形計(jì)算；設(shè)計(jì)與計(jì)算真空預(yù)壓①.豎井?dāng)嗝娉叽?、間距、排列方式和深度的選擇設(shè)計(jì)與計(jì)算真空預(yù)壓1）豎井?dāng)嗝娉叽?、間距、排列方式與堆載預(yù)壓相同。2）采用塑料排水帶的效果比砂井好。3）若軟弱土層下有砂卵層時(shí)，豎向排水體不能與砂卵層相連，最好留1～2m的厚度。②.預(yù)壓區(qū)面積和分塊大小

在真空預(yù)壓區(qū)邊緣，由于真空度會(huì)向外部擴(kuò)散，其加固效果不如中部，真空預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)輪廓線，每邊增加量不得小于3.0m。每塊預(yù)壓面積宜盡可能大且呈方形。

③.真空預(yù)壓工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算真空預(yù)壓1）當(dāng)建筑物的荷載超過(guò)真空預(yù)壓的壓力，且建筑物對(duì)地基變形有嚴(yán)格要求時(shí)，可采用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法，其總壓力宜超過(guò)建筑物的荷載。

2）對(duì)于表層存在良好的透氣層或在處理范圍內(nèi)有充足水源補(bǔ)給的透水層時(shí)，應(yīng)采取有效措施隔斷透氣層或透水層。3）真空預(yù)壓所需抽真空設(shè)備的數(shù)量，可按加固面積的大小和形狀、土層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以一套設(shè)備可抽真空的面積為1000～1500m2確定。④.要求達(dá)到的真空度和土層的固結(jié)度設(shè)計(jì)與計(jì)算真空預(yù)壓1）真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)穩(wěn)定地保持在650mmHg以上，且應(yīng)均勻分布。2）豎井深度范圍內(nèi)土層的平均固結(jié)度應(yīng)大于90%。

真空預(yù)壓地基強(qiáng)度增長(zhǎng)：當(dāng)計(jì)算加固土層中某一深度初土的強(qiáng)度增長(zhǎng)值時(shí)，用相應(yīng)深度處垂直排水通道中的真空度值。沉降計(jì)算：設(shè)計(jì)與計(jì)算真空預(yù)壓設(shè)置豎向排水系統(tǒng)豎向徑向同時(shí)排水時(shí):不計(jì)豎向排水作用:考慮井阻和涂抹作用時(shí)Fn換成F真空預(yù)壓相當(dāng)于瞬時(shí)加載

施工方法一、水平排水墊層的施工二、豎向排水體的施工三、預(yù)壓荷載四、真空預(yù)壓施工施工方法水平排水墊層的施工(1)若地基承載力較好，能用一般運(yùn)輸機(jī)械時(shí)，可采用機(jī)械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂維，再由推土機(jī)或人工攤平。(2)當(dāng)?shù)鼗砻娉休d力不能負(fù)擔(dān)運(yùn)輸機(jī)械壓力時(shí)，可采取順序推進(jìn)鋪筑法，避免機(jī)械進(jìn)入未鋪墊層的場(chǎng)地。(3)若地基表面非常軟，可先在地基表面鋪設(shè)筋網(wǎng)層，再鋪設(shè)砂墊層。筋網(wǎng)可用土工聚合物、塑料編織網(wǎng)或竹筋鋪網(wǎng)等材料。但應(yīng)注意對(duì)受水平力作用的地基，當(dāng)筋網(wǎng)腐爛形成軟弱夾層時(shí)對(duì)地基穩(wěn)定性的不利影響。

(4)若超軟弱地基采取加強(qiáng)措施后，承載力仍然不足以負(fù)擔(dān)一般機(jī)械的壓力時(shí)，可采用人工或輕便機(jī)械順序推進(jìn)鋪設(shè)砂墊層。施工方法豎向排水體的施工根據(jù)成孔工藝的不同，砂井施工方法可分為如下三類(lèi)：(1)沉管法：將帶有活瓣管尖或泥凝土端靴的套管采用靜壓、錘擊或振動(dòng)方法沉入地基中的預(yù)定深度，然后在管內(nèi)灌砂．拔出套管形成砂井的方法。(2)水沖成孔法：該法是通過(guò)專(zhuān)用鉆頭，依靠高壓下的水射流成孔，成孔后經(jīng)清孔、灌砂形成砂井。

(3)螺旋鉆孔法：該法以螺旋鉆具干鉆成孔．然后孔內(nèi)灌砂形成砂井。普通砂井施工施工方法豎向排水體的施工袋裝砂井的施工

袋裝砂井施工的基本步驟包括設(shè)備定位、整理樁尖、導(dǎo)管沉入、砂袋灌砂并放入導(dǎo)管、管內(nèi)灌水、拔管等。為保證施工質(zhì)量，施工中尚應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：(1)定位要淮確，砂井垂直度要高，袋裝砂井平面井距偏差應(yīng)不大于井徑．垂直偏差宜小于1.5％。

(2)袋裝砂料含泥量應(yīng)小于3％，且宜用干砂裝填密實(shí)，以免濕砂干燥后體積減小，長(zhǎng)度縮短，出現(xiàn)與排水墊層分離等質(zhì)量問(wèn)題。(3)砂袋入口處的導(dǎo)管口應(yīng)裝設(shè)滾輪，以免砂袋下入時(shí)被掛破漏砂。

(4)施工中要經(jīng)常檢查樁尖與導(dǎo)管口的密封情況．避免導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)泥過(guò)多，影響施工。

(5)確定袋裝砂井實(shí)際長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)綜合考慮袋內(nèi)砂體積減小，砂袋在孔內(nèi)的彎曲、施工超深以及伸入水平排水墊層長(zhǎng)度等因素。砂袋放人孔內(nèi)后應(yīng)高出孔口200mm，以便埋入砂墊層中。(6)砂袋放人管內(nèi)后撥管時(shí)，帶上的砂袋長(zhǎng)度不宜超過(guò)500mm。施工方法豎向排水體的施工塑料排水帶施工方法豎向排水體的施工塑料排水帶的施工

塑料排水帶需用專(zhuān)門(mén)插板機(jī)將其插入地基中。其施工基本步驟包括：設(shè)備定位、塑料帶通過(guò)導(dǎo)管管靴穿出并與樁尖連接固定、塑料扳插入土中、拔出導(dǎo)管、剪斷塑料帶等。施工中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)所選排水帶除具有符合設(shè)計(jì)要求的透水性能外，還應(yīng)有足夠的濕潤(rùn)抗拉強(qiáng)度和抗彎曲能力。(2)不得使用濾水膜受損的排水帶，施工過(guò)程中亦應(yīng)注意