地基處理之排水固結(jié)課件.ppt

排水固結(jié)法,一 概述 二 排水固結(jié)法加固機理 三 預(yù)壓 排水固結(jié)設(shè)計計算 四 真空預(yù)壓法 五 排水固結(jié)法施工 六 效果檢驗,一 概述,1. 軟土的工程特性 在我國沿海及內(nèi)陸分布著大量的軟土，其特點是含水量大，壓縮性高，透水性差及強度低。在這些地基上進行工程建設(shè)，會產(chǎn)生較大的沉降和沉降差異，且這種沉降會持續(xù)較長時間，嚴(yán)重影響建筑物的正常使用，所以就需要對其進行地基處理。預(yù)壓排水固結(jié)法就是處理這種軟基的一種有效方法。,2. 排水固結(jié)法組成 排水固結(jié)法主要由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組成。,塑料排水帶是由不同截面形狀的連續(xù)塑料芯板外面包裹非織造土工織物（濾膜）而成。芯板的原材料為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板起骨架作用，截面形成的縱向溝槽供通水之用，而濾膜多為滌綸無紡織物，作用是濾土、透水。塑料排水帶的寬度一般為100mm，厚度3.54mm. 砂井是用造孔機械在平面上按一定間距和布置方式(常為正方形或梅花形分布)造孔(一般穿過軟土層)，同時填入砂料，形成砂柱。砂柱為軟土提供了排水面，排入砂柱的水向上進入地面的砂墊層，再沿水平方向排走。,3. 排水固結(jié)法的適用范圍 排水固結(jié)法適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)土及沖填土等飽和粘性土地基。砂井法特別適用于存在連續(xù)薄砂層的地基。但砂井只能加速主固結(jié)而不能減少次固結(jié)，對有機質(zhì)土和泥炭等次固結(jié)土，不宜只采用砂井法。克服次固結(jié)可利用超載的方法。真空預(yù)壓法適用于能在加固區(qū)形成(包括采取措施后形成)穩(wěn)定負壓邊界條件的軟土地基。降低地下水位法、真空預(yù)壓法和電滲法由于不增加剪應(yīng)力，地基不會產(chǎn)生剪切破壞，所以它適用于很軟弱的粘土地基. 4. 排水固結(jié)法的應(yīng)用條件 必須有預(yù)壓荷載 有足夠的預(yù)壓時間 有適用的土類,預(yù)壓法處理地基分為堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓兩類，降水預(yù)壓和電滲排水預(yù)壓在工程上應(yīng)用甚少。堆載預(yù)壓分塑料排水帶或砂井地基堆載預(yù)壓和天然地基堆載預(yù)壓。通常，當(dāng)軟土層厚度小于4m時，可采用天然地基堆載預(yù)壓法處理，軟土層厚度超過4m時，為加速預(yù)壓過程，應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎井排水預(yù)壓法處理地基。對真空預(yù)壓工程，必須在地基內(nèi)設(shè)置排水豎井。當(dāng)軟土層含較多薄粉砂夾層時，在滿足工期要求情況下，可不設(shè)置排水豎井。,二 排水固結(jié)法加固機理,（一）堆載預(yù)壓加固機理 概念 是指在飽和軟粘土地基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，孔隙體積隨之逐漸減少，地基發(fā)生固結(jié)變形。同時隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土強度逐漸增長。 2. 理論基礎(chǔ) 堆載預(yù)壓法的理論基礎(chǔ)是土力學(xué)中地基土層壓縮和固結(jié)理論。根據(jù)壓縮與回彈實驗可知，地基土在壓力作用下，孔隙減小，自由水排出，土體被壓縮，其強度和密實度隨之增長。而當(dāng)壓力卸除后，地基土?xí)a(chǎn)生卸荷回彈，其回彈量小于壓縮量。當(dāng)?shù)鼗猎俅渭由吓c第一次相同的荷載后，地基土?xí)俅萎a(chǎn)生壓縮，但其壓縮量會大大小于第一次加荷時的壓縮沉降量。,abcd為第一次壓縮曲線；cef為卸荷回彈曲線；fgc為再壓縮曲線。 ee,在荷載作用下，土層的固結(jié)過程就是超靜孔隙水壓力(簡稱孔隙水壓力)消散和有效應(yīng)力增加的過程。如地基內(nèi)某點的總應(yīng)力增量為 ，有效應(yīng)力增量為 ，孔隙水壓力增量為 。則三者滿足以下關(guān)系：,用填土等外加荷載對地基進行預(yù)壓，是通過增加總應(yīng)力并使孔隙水壓力消散而增加有效應(yīng)力的方法。,地基土層的排水固結(jié)效果與排水邊界有關(guān)。根據(jù)固結(jié)理論，在達到同一固結(jié)度時，固結(jié)所需的時間與排水距離的長短平方成正比。所以，為了加速固結(jié)，最為有效的方法是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，在天然地基中設(shè)計垂向排水體。在實際的工程中就是設(shè)置砂井，包括袋裝砂井、塑料排水帶等。,豎向排水情況,砂井地基排水情況,水平砂墊層,砂井,堆載預(yù)壓法,堆載,排水 砂墊層,排水砂井,軟土層,砂井堆載預(yù)壓排水固結(jié)示意圖,堆載產(chǎn)生超靜水壓力,思考,可克服次固結(jié)的方法有哪些? (A)砂井法 (B)堆載法 (C)真空預(yù)壓 (D)超載法,（二）真空預(yù)壓加固機理,概念 真空預(yù)壓法是在加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力。 當(dāng)抽真空時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結(jié)。 真空預(yù)壓法最早是瑞典皇家地質(zhì)學(xué)院W.Kjellman教授于1952年提出，但因密封問題未能解決，加固機理的研究進展也小，所以一直到80年代我國才把該技術(shù)大量運用于工程實踐。,（二）真空預(yù)壓加固機理,2. 預(yù)壓法加固原理 薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載。 抽氣前薄膜內(nèi)外承受一個大氣壓，抽氣后薄膜內(nèi)氣壓逐漸下降，首先是砂墊層后砂井，由于土體與砂井間的壓差，發(fā)生滲流，使土中孔隙水壓力不多降低，有效應(yīng)力增加，土體固結(jié)。土體和砂井之間的壓差，隨抽氣時間的增長逐漸變小，最終趨于0，滲流停止，固結(jié)完成。 地下水位下降，附加應(yīng)力相應(yīng)增加。 抽氣前后地下水位降低，此范圍內(nèi)土體由浮重度變?yōu)闈裰囟?，土體固結(jié)壓力增加。 封閉氣泡排出，土的滲透性加大。 如果飽和土體中含少量封閉氣泡，在正壓作用下，該氣泡堵塞孔隙，使土的滲透性降低，固結(jié)過程緩慢，但在真空吸力下，封閉氣泡被吸出，使土滲透性增加，固結(jié)過程加速。,真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負壓固結(jié)。,堆載預(yù)壓與真空預(yù)壓在加固機理方面區(qū)別： 1 堆載預(yù)壓法中，土體中的總應(yīng)力是增加的，而真空預(yù)壓中總應(yīng)力是沒有增加的； 2 堆載預(yù)壓法中，土體孔隙中形成的孔隙水壓力增量是正值，即超靜孔隙水壓力是正值；而真空預(yù)壓法中，土體孔隙中形成的孔隙水壓力增量是負值。 3 堆載預(yù)壓法中，土體有效應(yīng)力的增長是通過正的超靜孔隙水壓力的消散來實現(xiàn)的，而真空預(yù)壓法中，土體有效應(yīng)力的增長是靠負的超靜孔隙水壓力的形成來實現(xiàn)的。 4 堆載預(yù)壓法中，土體加固后形成的有效應(yīng)力與上部施加的荷載大小有關(guān)，而且在垂直向和水平向上大小一般是不同的；真空預(yù)壓法中土體有效應(yīng)力的增加具有最大值，理論上最大為一個大氣壓，一般都低于此值，由于有效應(yīng)力的增加是依賴于孔隙水壓力的降低米實現(xiàn)的。所以，土體加固過程中有效應(yīng)力增加值在垂直、水平及各個方向卜具有相同值。,理論上, 真空預(yù)壓法可產(chǎn)生的最大荷載為： (A)50kPa (B)75kPa (C)80kPa (D)100kPa (E)120kPa,【解】理論上，當(dāng)?shù)鼗_到完全真空時，可產(chǎn)生1個大氣壓即100kPa的預(yù)壓荷載。,工程實際中, 真空預(yù)壓法可產(chǎn)生的最大荷載約為： (A)50kPa (B)70kPa (C)85kPa (D)100kPa,【解】理論上，當(dāng)?shù)鼗_到完全真空時，可產(chǎn)生1個大氣壓即100kPa的預(yù)壓荷載。但在實際工程中，根據(jù)目前的技術(shù)能力，使地基達到完全真空是不可能的，一般能達到8590kPa。,下列哪一種或幾種預(yù)壓法不需控制加荷速率? (A)砂井堆載預(yù)壓 (B)堆載 (C)砂井真空預(yù)壓 (D)降水預(yù)壓 (E)超載預(yù)壓,【正確答案】C D 【解】真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負超靜水壓力下排水固結(jié)，故也稱為負壓固結(jié)。其余的堆載預(yù)壓方法總應(yīng)力增加，為了防止地基土剪切破壞，因此要控制加荷速率。,下列哪一種或幾種預(yù)壓法為正壓固結(jié)? 哪一種或幾種預(yù)壓法為負壓固結(jié)? (A)砂井堆載預(yù)壓 (B)堆載預(yù)壓 (C)砂井真空預(yù)壓 (D)降水預(yù)壓 (E)超載預(yù)壓,【正確答案】（A B E）(C D),三、設(shè)計與計算 排水固結(jié)法的設(shè)計，實質(zhì)上就是進行排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的設(shè)計，使地基在受壓過程中排水固結(jié)、強度相應(yīng)增加以滿足逐漸加荷條件下地基穩(wěn)定性的要求，并加速地基的固結(jié)沉降，縮短預(yù)壓的時間。 (1)計算理論 固結(jié)度計算是排水固結(jié)法設(shè)計中的一個重要內(nèi)容。通過固結(jié)度計算，可推算出地基強度的增長，從而確定適應(yīng)地基強度增長的加荷計劃。如果已知各級荷載下不同時間的固結(jié)度，就可推算出各個時間的沉降量。 1)瞬時加荷條件下固結(jié)度計算 見表,2)逐漸加荷條件下地基固結(jié)度的計算 以上計算固結(jié)度的理論公式都是假設(shè)荷載是一次瞬間加足的。實際工程中，荷載總是分級逐漸施加的。因此，根據(jù)上述理論方法求得固結(jié)時間關(guān)系或沉降時間關(guān)系都必須加以修正。 改進的高木俊介法,3)影響砂井固結(jié)度的幾個因素 (a)關(guān)于初始孔隙水壓力。 上述砂井固結(jié)度的計算公式，都是假設(shè)初始孔隙水壓力等于地面荷載強度，而且假設(shè)在整個砂井地基中應(yīng)力分布是相同的，一般認為只有在荷載面的寬度和砂井的長度相同時，這些假設(shè)產(chǎn)生的誤差才忽略不計。 (b)關(guān)于涂抹和井阻作用。,涂抹作用因?qū)Φ鼗翑_動引起透水性降低的作用。 井阻塑料排水帶或砂井的導(dǎo)水能力需要在一定的水頭差作用下才能起作用，砂井導(dǎo)水能力的有限性可稱為井阻。 對長徑比較大和井料滲透系數(shù)小的袋裝砂井或塑料排水帶，應(yīng)考慮井阻作用，當(dāng)采用擠土方式施工時，尚應(yīng)考慮土的涂抹和擾動影響。 考慮的方法是將理想條件下計算得到的平均固結(jié)度乘以0.800.95的折減系數(shù)。,(c)關(guān)于砂料的阻力。 砂井中砂料對滲流也有阻力，產(chǎn)生水頭損失。當(dāng)井徑比為715時，井的有效影響直徑小于砂井深度時，阻力影響很小。,4)地基土抗剪強度增長的預(yù)估 要適當(dāng)?shù)目刂萍雍伤俾剩褂捎诠探Y(jié)而增長的地基強度與剪應(yīng)力的增長相適應(yīng)。,5) 沉降量計算 地基土的總沉降量一般包括瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。 瞬時沉降時在荷載作用下由于土的畸變所引起，并在荷載作用下立即發(fā)生的。 固結(jié)沉降是由孔隙水的排出而引起土體積減小造成的，占總沉降量的主要部分。 次固結(jié)沉降則是由于超靜水壓力消散后，在恒值有效應(yīng)力作用下土骨架的徐變所至。次固結(jié)的大小與土的性質(zhì)有關(guān)。,若忽略次固結(jié)沉降則最終沉降可按下式計算：,淤泥質(zhì)土層地基厚10m采用砂井預(yù)壓法處理。受壓上層,求：加荷120天受壓土層的平均固結(jié)度（不考慮井阻和涂抹）,預(yù)壓排水固結(jié)設(shè)計與計算,（一）概述 預(yù)壓法設(shè)計主要包括排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)的設(shè)計。排水系統(tǒng)包括豎向排水體材料選用，排水體長度、斷面、平面布置的確定；加壓系統(tǒng)的設(shè)計主要包括加載數(shù)量、范圍、速率和時間等。 要求做到： 1加固期限盡量短；2固結(jié)沉降要快；3充分增加強度；4注意安全,1)加壓系統(tǒng)設(shè)計 土質(zhì)情況：單級加荷和多級加荷； 堆載材料：自重預(yù)壓、加荷預(yù)壓和加水預(yù)壓。,計算步驟是，首先用簡便的方法確定一個初步的加荷計劃，然后校核這一加荷計劃下的地基的穩(wěn)定性和沉降,1、利用地基的天然地基土抗剪強度計算第一級容許施加的荷載p1。根據(jù)斯開普頓極限荷載的半經(jīng)驗公式作為初步估算，即：,對飽和軟粘土也可采用下列公式計算：,對條形填土，可根據(jù)下面公式估算：,2、計算第一級荷載下地基強度增長值，在荷載作用下，經(jīng)過一段時間預(yù)壓地基強度會提高，提高以后的地基強度為：,3、計算作用下達到所確定固結(jié)度所需要的時間。達到某一固結(jié)度所需要的時間可根據(jù)固結(jié)度與時間的關(guān)系求得。這一步計算的目的在于確定第一級荷載停歇時間，亦即第二級荷載開始施加的時間。,4、根據(jù)第二步所得到的地基強度計算第二級所能施加的荷載。 同樣，求出在作用下地基固結(jié)度達70%時的強度以及所需要的時間，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。這樣，初步的加荷計劃也就確定下來了。,5、按以上步驟確定的加荷計劃進行每一級荷載下地基的穩(wěn)定性驗算。如穩(wěn)定性不滿足要求，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設(shè)計要求，所留的沉降是建筑物所允許的。,（二）排水系統(tǒng)設(shè)計 豎向排水體選擇 豎向排水體可采用普通砂井、袋裝砂井和塑料排水帶。若需要設(shè)置的豎向排水體長度超過20m，建議采用普通砂井，井徑可取200500mm。袋裝砂井通常在現(xiàn)場制備，袋子材料普遍采用聚丙烯編織布，直徑多用70100mm，砂料宜用風(fēng)干砂，含泥量應(yīng)小于3%。塑料排水袋的當(dāng)量換算直徑可按下式計算：,式中 dp塑料排水袋的當(dāng)量換算直徑，mm； b塑料排水袋寬度，mm； 塑料排水袋厚度，mm。,2. 豎向排水體深度設(shè)計 豎向排水體深度的選擇與土層分布、建筑物對地基變形和穩(wěn)定的要求以及工期等因素有關(guān)。 (a)當(dāng)軟土層不厚、底部有透水層時，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，排水體應(yīng)盡可能打至砂層或砂透鏡體。而采用真空預(yù)壓時應(yīng)盡量避免排水體與砂層相連接，以免影響真空效果； (c)對于無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附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比值確定(一般為0.10.2) (d)按穩(wěn)定性控制的工程，如路堤、土壩、岸坡、堆料等，排水體深度應(yīng)通過穩(wěn)定分析確定，排水體長度應(yīng)大于最危險滑動面的深度。 (e)按沉降控制的工程，排水體長度可從壓載后的沉降量滿足上部建筑物容許的沉降量來確定。 豎向排水體長度一般為1025m。,3. 豎向排水體的平面布置形式與范圍 豎向排水體的平面布置可采用等邊三角形或正方形排列。豎向排水體的有效直徑de與間距l(xiāng)的關(guān)系為：,等邊三角形排列,正 方 形 排 列,豎向排水體的布置范圍一般比建筑物基礎(chǔ)范圍稍大為好。擴大的范圍可由基礎(chǔ)的輪廓線向外增大大約24m。,4. 豎向排水體的間距 豎向排水體的間距選擇不僅與土的固結(jié)度有關(guān)，還與上部荷載大小和工期有關(guān)。設(shè)計時，先假定間距，再計算固結(jié)度，若不能滿足工期要求，則縮小間距或延長工期。豎向排水體的間距可按井徑比 n 選用，井徑比 n 的表達式為：,式中 de豎向排水體影響圓的直徑； dw豎向排水體的直徑，對塑料排水袋dw=dp。 設(shè)計時，一般普通砂井的井徑比n=68；袋裝砂井或塑料排水帶的井徑比n=1522。,5.砂料設(shè)計 制作砂井的砂宜用中粗砂，砂的粒徑必須能保證砂井具有良好的透水性。砂井粒度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，其含泥量不能超過3%。 6、地表排水砂墊層設(shè)計（水平排水體設(shè)計） 為了使砂井排水有良好的通道，砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，以連通各砂井將水排到工程場地以外。砂墊層采用中粗砂，含泥量應(yīng)小于3%。 砂墊層應(yīng)形成一個連續(xù)的、有一定厚度的排水層，以免地基沉降時被切斷而使排水通道堵塞。陸上施工時，砂墊層厚度一般取0.5m左右；水下施工時，一般為1m左右。砂墊層的寬度應(yīng)大于堆載寬度或建筑物的底寬，并伸出砂井區(qū)外邊線2倍砂井直徑。在砂料貧乏地區(qū)，可采用連通砂井的縱橫砂溝代替整片砂墊層。,7、現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)計 堆載預(yù)壓法現(xiàn)場監(jiān)測項目一般包括地面沉降觀測、水平位移觀測和孔隙水壓力觀測，如有條件可徑向地基中深層沉降和水平位移觀測。 根據(jù)工程經(jīng)驗，提出如下控制要求：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l0mm；邊樁水平位移每天不應(yīng)超過5mm；地基中孔壓不得超過預(yù)壓荷載的5060%，并且應(yīng)根據(jù)上述觀察資料綜合分析、判斷地基的穩(wěn)定性。預(yù)壓荷載的卸荷時間一般控制在固結(jié)度為85%左右。,真空預(yù)壓法設(shè)計 先在軟基上鋪設(shè)水平排水砂（礦碴、碎石碴等）墊層、塑料排水溝或排水墊層； 在砂墊層上按一定間距打設(shè)豎向排水體； 然后將不透氣的薄膜鋪蓋在砂墊層上，并將膜埋入周邊密封溝或墻內(nèi)； 借助埋設(shè)在砂墊層中的管道，真空泵對膜下土體的水氣抽出，土體固結(jié)。 當(dāng)?shù)鼗庸桃蟾邥r，如：承載力超過80 kPa 時，可采用：,真空預(yù)壓的設(shè)計 1膜內(nèi)真空度。 2加固區(qū)內(nèi)要求達到平均固結(jié)度。 一般可采用80%的固結(jié)度。 3豎向排水體。 必須設(shè)置豎向排水體,排水固結(jié)法施工,堆載預(yù)壓施工 關(guān)鍵：鋪水平排水墊層，設(shè)置豎向排水體，施加固結(jié)壓力。 排水砂墊層： 墊層材料: 級配良好的中粗砂，含泥量不大于3%，一般不宜采用粉、細砂。也可采用連通砂井的砂溝來代替整片砂墊層。 厚度：首先要滿足滲流水能及時的排出，另一方面應(yīng)起到持力層的作用。一般情況應(yīng)選用3050cm厚度。對新吹填不久的或無硬殼層的軟粘土及水下施工的特殊條件，應(yīng)采用厚的或混合料排水墊層。 施工：（1）若地基承載力較好，能上一般建筑機械時，可采用機械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂堆，然后用推土機或人工攤平。 （2）當(dāng)硬殼層承載力不足時，可采用順序推進鋪筑法，避免機械進入未鋪墊層的場地。 （3）若地基表面非常軟，若新沉積或新吹填不久的超軟地基，首先要改善地基表面的持力條件，可現(xiàn)在地基表面鋪設(shè)筋網(wǎng)層，再鋪砂墊層。,避免過渡擾動軟土表面 ，清除砂井頂部雜物,(1)砂井施工 1)連續(xù)和密實，防止頸縮；2)減小擾動；3)長度直徑間距滿足。 砂井的灌砂量：中密狀態(tài)時的干重度外徑體積，實際灌砂量需達95%。 位置允許偏差：直徑；垂直度：1.5%。,砂井成孔典型方法簡介 套管法、射水法、螺旋鉆成孔法和爆破法。 套管法：將帶活瓣管尖或套用混凝土端靴的套管沉到預(yù)定深度，然后在管內(nèi)灌砂、拔出套管形成砂井。 水沖成孔法：該法是通過專用噴頭、依靠高壓下的水射流成孔，成孔后經(jīng)清孔、灌砂形成砂井。 螺旋鉆成孔法：該法以螺旋鉆具干鉆成孔，然后在孔內(nèi)灌砂形成砂井。 爆破成孔法：此法是先用直徑73mm的螺紋鉆鉆成一個砂井所要求設(shè)計深度的孔，在孔中放置由傳爆線和炸藥組成的條藥包，爆破后將孔擴大，然后往孔內(nèi)灌砂形成砂井。,普通砂井常用的施工方法，其缺點是： 套管成孔法在打設(shè)套管時必將擾動其周圍土，使透水性減弱（即涂抹作用）； 射水成孔法對含水量高的軟土地基施工質(zhì)量難以保證，砂井中容易混入較多的泥砂； 螺旋鉆成孔法在含水量高的軟土地中也難做到孔壁直立，施工過程中需要排除廢土，而處理廢土需要人力、場地和時間，因此它的適用范圍也受到一定的限制。 應(yīng)當(dāng)指出，對含水量很高的軟土，應(yīng)用砂井容易產(chǎn)生縮頸、斷頸或錯位現(xiàn)象。 普通砂井即使在施工時能形成完整的砂井，但當(dāng)?shù)孛婧奢d較大時，軟土層便產(chǎn)生側(cè)向變形，也可能是砂井錯位。,(2)袋裝砂井施工 設(shè)計施工更加科學(xué)化，保證了連續(xù)性，實現(xiàn)了輕型化，用砂量大為減少；施工速度加快、工程造價降低在同一工程中，加固每平方米地基的袋裝砂經(jīng)費用是普通砂井的50%左右。 砂袋材料：抗拉力強、抗腐蝕和抗紫外線能力強、透水性能好、韌性和柔性好、透氣、起濾網(wǎng)作用和不外露砂料。 砂：宜用干砂，密實。砂袋長度應(yīng)較砂井孔長50cm 直徑一般采用70120，間距1.52.0m，井徑比為1525。,(3)塑料排水帶的施工 由芯板和濾膜組成 。 芯板是由塑料加工成兩面有間隔溝槽的板體。滲流水通過濾膜滲入到濾槽內(nèi)，并通過溝槽從排水墊層中排出。 性能：具有良好的透水性和強度，塑料帶的縱向通水量不小于(1540)103mm3/s；濾膜的滲透系數(shù)不小于510-3mm/s；芯帶的抗拉強度不小于(1015)N/mm；整個排水帶應(yīng)反復(fù)對折5次不斷裂才認為合格。 施工 ：定位；將塑料帶通過導(dǎo)管從管靴穿出；將塑料帶與樁尖連接貼近管靴并對準(zhǔn)樁位；插入塑料帶；拔管剪斷塑料帶等。,預(yù)壓荷載的施工 (1)利用建筑物自重加壓 經(jīng)濟而有效，一般應(yīng)用于以地基的穩(wěn)定性為控制條件，能適應(yīng)較大變形的建筑物，如路堤、土壩、貯礦場、油罐、水池等。 應(yīng)考慮預(yù)留沉降高度，保證預(yù)壓后標(biāo)高。 處理油罐等容器地基時，應(yīng)保證沉降的均勻度，保證沉降差異在設(shè)計許可范圍內(nèi)，否則應(yīng)分析原因，糾偏。,(2)堆載預(yù)壓 材料：以散料為主，如石料、砂、磚等。 超軟地基的堆載預(yù)壓，第一級荷載宜用輕型機械或人工作業(yè)。 施工時應(yīng)注意以下幾點： 1)堆載面積要足夠大。頂面積不小于建筑物底面積。底面積也應(yīng)適當(dāng)擴大。 2)嚴(yán)格控制加荷速率，避免部分堆載過高引起局部破壞。 3)對超軟粘性土地基，荷載的大小、施工工藝更要精心設(shè)計，以避免對土的擾動和破壞。,真空預(yù)壓系統(tǒng)設(shè)置 1、埋設(shè)水平向分布濾水管。 2、鋪設(shè)密封膜。 3、設(shè)置抽氣系統(tǒng)。,真空預(yù)壓法施工,真空預(yù)壓施工方法 (2)真空預(yù)壓 1)加固區(qū)劃分 重要環(huán)節(jié)，每塊面積宜大不宜小。目前國內(nèi)單塊面積達30000m2。 需劃分區(qū)域時應(yīng)考慮以下幾個因素： (a)應(yīng)確保每個建筑物位于一塊加固區(qū)域之內(nèi)，建筑邊線距加固區(qū)有效邊線根據(jù)地基加固厚度可取24m或更大些。 (b)應(yīng)考慮豎向排水體打設(shè)能力，加工大面積密封膜的能力，大面積鋪膜的能力和經(jīng)驗及射流裝置和濾管的數(shù)量等方面的綜合指數(shù)。 (c)應(yīng)以滿足建筑工期要求為依據(jù)，一般加固面積600010000m2為宜。 (d)在風(fēng)力很大地區(qū)施工時，應(yīng)在可能情況下適當(dāng)減小加固區(qū)面積。 (e)加固區(qū)之間的距離應(yīng)盡量減小或者共用一條封閉溝。,2)工藝設(shè)備 工藝設(shè)備：真空源和一套膜內(nèi)、膜外管路。 3)密封系統(tǒng) 由密封膜、密封溝和輔助密封措施組成。一般選聚乙烯或聚氯乙烯薄膜。 4)抽氣階段施工要求與質(zhì)量要求 (d)冬季抽氣，應(yīng)避免過長時間停泵； (e)下料時應(yīng)根據(jù)不同季節(jié)預(yù)留塑料膜伸縮量；熱合時，每幅塑料膜的拉力應(yīng)基本相同。密封膜熱合時宜用雙熱合線平搭接，搭接長度應(yīng)大于15。密封膜宜鋪設(shè)三層，以確保自身密封性能。 (f)在氣溫高的季節(jié)，加工完畢的密封膜應(yīng)堆放在陰涼通風(fēng)處；堆放時給塑料膜之間適當(dāng)撒放滑石粉；堆放時間不能過長，以防止粘連；,(g)在鋪設(shè)濾水管時，濾水管之間要連接牢固，選用合適濾水層且包裹嚴(yán)實，避免抽氣后雜物進入射流裝置；分布形式可采用條狀、梳子狀或羽毛狀等形狀 。 (h)抽氣階段質(zhì)量要求達到膜內(nèi)真空大于80kPa；停止預(yù)壓時地基固結(jié)度要求大于80%；預(yù)壓的沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)5d，實測沉降速率不大于2mm/d。,(2)真空聯(lián)合堆載預(yù)壓 應(yīng)先抽真空，當(dāng)真空達到設(shè)計要求并穩(wěn)定后，再進行堆載，并繼續(xù)抽氣，堆載時需在膜上鋪設(shè)土工編織布等保護材料，堆載底層部分應(yīng)選顆粒較細且不含硬塊狀的堆載物，如砂料等。,(3)降水預(yù)壓 井點降水，一般是先用高壓射水將井管外徑為3850mm、下端具有長約1.7m的濾管沉到所需深度，并將井管頂部用管路與真空泵相連，借真空泵的吸力使地下水位下降，形成漏斗狀的水位線。 井管間距視土質(zhì)而定，一般為0.8-2.0m，井點可按實際情況進行布置。濾管長度一般取12m。,降水56m時，降水預(yù)壓荷載可達5060kpa，相應(yīng)于堆高3m左右的砂石料，而工程量相對小很多。 降水預(yù)壓使土中孔隙水壓力降低，所以不會發(fā)生土體破壞，因而不需控制加荷速率，可一次降至預(yù)定深度，從而加速固結(jié)時間。,五 質(zhì)量檢驗,1施工質(zhì)量檢驗 (1)塑料排水帶必須在現(xiàn)場隨機抽樣送往實驗室進行性能指標(biāo)的測試，其性能指標(biāo)包括縱向通水量、復(fù)合體抗拉強度、濾膜抗拉強度、濾膜滲透系數(shù)和等效孔徑等。 (2)對不同來源的砂井和砂墊層砂料，必須取樣進行顆粒分析和滲透性試驗。 (3)對于以抗滑穩(wěn)定控制的重要工程，應(yīng)在預(yù)壓區(qū)內(nèi)選擇代表性地點預(yù)留孔位，在加載不同階段進行原位十字板剪切試驗和取土進行室內(nèi)土工試驗。 (4)對預(yù)壓工程，應(yīng)進行地基豎向變形、側(cè)向位移和孔隙水壓力等項目的監(jiān)測。 (5)真空預(yù)壓工程除應(yīng)進行地基變形、孔隙水壓力的監(jiān)測外，尚應(yīng)進行膜下真空度和地下水位的量測。,（二）預(yù)壓法竣工驗收檢驗應(yīng)符合下列規(guī)定： 1.排水豎并處理深度范圍內(nèi)和豎井底面以下受壓土層，經(jīng)預(yù)壓所完成的豎向變形和平均固結(jié)度應(yīng)滿足設(shè)計要求。 2.應(yīng)對預(yù)壓的地基土進行原位十字板剪切試驗和室內(nèi)土工試驗。必要時，尚應(yīng)進行現(xiàn)場載荷試驗，試驗數(shù)量不應(yīng)少于3 點。,排水固結(jié)案例分析1 條件：某飽和粘土層地基6米厚,f0=30KPa,三軸不排水壓縮試驗得cu=29,粘土層天然孔隙比e=0.90；采用堆載預(yù)壓法處理地基,排水豎井采用塑料排水帶,等邊三角形布置, 塑料排水帶寬和厚分別為100mm*4mm,井徑比為n=20。 排水豎井的間距較合適的是( )。 A、1.260m B、1.170m C、0.300m D、0.450m 采用大面積堆載z=100 KPa,當(dāng)黏土層平均固結(jié)度達U=50%時, 粘土層的抗剪強度可以確定為( )。 A、35 KPa B、46 KPa C、