排水固结法课件.ppt

固结问题的研究在Terzaghi1923年发表他的固结理论后达到了新的高度 有效应力原理和固结理论的建立标志着现代土力学的建立 从此 人们才可以借助有效应力的原理和固结理论 对土体的稳定性和沉降间题进行更符合客观实际的定量计算 也使在实验中计算固结速率的方法才成可能 5排水固结法 5 0发展历程与趋势 1 由于淤泥等软土渗透性差 在附加应力下排水缓慢 单纯使用排水固结法往往要很长时间才能使软土基本固结 因此 排水固结法的发展过程也是改善软土竖向排水能力的砂井 排水板等工艺的发展过程 竖向排水方法先后发展了两种 即砂井法和排水纸板法 2 1937年瑞典专家首先提出用排水纸板取代砂井作为竖向排水体 该法施工方便 排水效率高 具有极大的优越性 但由于最初的排水纸板在稳定性 耐久性方面所存在间题限制了该法的广泛应用 直到瑞典的O wager研究成功用聚氯乙烯槽形芯板替代纸质芯板 用无纺土工织物代替纸质滤膜 解决了排水板的稳定间题 才使这一型式迅速被推广应用 排水板的推广也使排水固结法得到了更广泛的应用 3 袋装砂井法是从加砂井法基础上发展起来的一种方法 该法使用7cm的袋装砂井取代了20 60cm的砂井 施工设备轻便 效率高 砂袋采用聚乙烯编织袋 砂则选用纯净的中粗砂 袋装砂井功能上可以与塑料排水板法等效 由于其施工质量较易控制 近年来有取代塑料排水板的趋势 在我国 真正意义上的排水固结法试验是交通部一航院1982年在天津塘沽新港四港池码头进行的 这次试验取得了良好的效果 加快了该法在全国的推广 4 5 1概述5 1 1 排水固结法概念与应用1 排水固结法的概念排水固结法排水固结法 预压法 是对天然地基 或先在地基中设置砂井 袋装砂井或塑料排水带 竖向排水体 然后利用建筑物自身重量分级逐渐加载 或在建筑物建造前在场地先行加载预压 使土体中的孔隙水排出 逐渐固结 地基发生沉降 同时强度逐渐提高的方法 5 6 2 排水固结法的应用 排水固结法可与其它地基处理方法结合起来使用 以提高软土地基的加固效果 天津新港先进行真空预压 先使地基土抗剪强度得以提高 再施工碎石桩形成复合地基的试验 取得了成功 美国横跨金山湾南端的Dumbarton桥东侧引道路堤下淤泥的抗剪强度小于5kPa 其预压固结时间需要40年左右 7 为了支承路堤及加速固结完成所预计的2m的沉降量 采用了以下设计方案 采用土工聚合物以分布路堤荷载和减小不均匀沉降 使用轻质填料以减少荷载 降低自重应力 采用竖向排水体使固结时间缩短到一年之内 设置土工聚合物滤网以防排水层发生污染等 此外 国内亦有采用长塑料排水板与短深层搅拌桩的联合地基加固形式 用以加固高速公路路基的试验与应用报导 8 5 1 2排水固结法体系的组成排水固结法系统由两个部分组成 排水系统和加压系统 排水固结 排水系统 加压系统 竖向排水体 水平排水体 普通砂井袋装砂井塑料排水带 砂垫层 堆载预压法真空预压法降低地下水位法电渗法真空联合预压法 9 注意 排水固结法能否获得满足工程要求的实际效果 则取决于地基土层的固结特性 土层的厚度 预压荷载的大 小和预压时间长短等因素 如果软土层不太厚 5m 或固结系数比较大 cv lx10 2cm2 s 时 不需要很长时间就可获得较好的预压效果 反之 饱和软土层比较深厚 l0m 而且固结系数又比较小 cv 1xI0 3cm2 s 则排水固结所需随时间很长 堆预压的地基处理方法就受到了限制 10 排水固结法适用于处理淤泥 淤泥质土和冲填土等饱和粘性土地基 软土层厚度小于4m 用天然地基堆载预压法处理 否则 采用塑料排水带 砂井等竖井排水预压法处理地基 真空预压法适用于能在加固区形成 包括采取措施后形成 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不增加剪应力 地基不会产生剪切破坏 适用于很软弱粘土地基 排水固结法用于道路 仓库 罐体 飞机跑道 港口等大面积软土地基加固工程 5 1 3排水固结法适用范围 11 5 2加固机理5 2 1加固地基原理饱和土的渗透固结理论土力学中 土在某一压力作用下 自由水逐渐排出 土体随之压缩 密实度和强度随时间增长的过程称为土的固结过程 因此 固结过程就是超静水压力消散 有效应力增长和土体逐步压密的过程 渗透固结是指饱和土体在荷载作用下 土孔隙中的水随着时间延续缓慢渗出 土的体积逐渐减小的过程 饱和土体受荷产生压缩 固结 过程包括 1 土体孔隙中自由水逐渐排出 2 土体孔隙体积逐渐减小 3 孔隙水压力逐渐转移到土骨架来承受 成为有效应力 土体逐渐被压密 12 5 2 2堆载预压法的加固机理 预压法是在建筑物建造以前 在建筑场地进行加载预压 使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法 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 地基土强度就逐渐增长 13 在荷载作用下 土层的固结过程就是超静孔隙水压力 简称孔隙水压力 消散和有效应力增加的过程 如地基内某点的总应力增量为 有效应力增量为 孔隙水压力增量为 则三者满足以下关系 用填土等外加荷载对地基进行预压 是通过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加有效应力的方法 堆载预压是在地基中形成超静水压力的条件下排水固结 称为正压固结 地基土层的排水固结效果与它的排水边界有关 对沉降有严格限制的建筑物 应采用超载预压法处理地基 缩短预压的时间 14 如图5 2所示 当土体的天然固结压力为时 其孔隙比为 在曲线上为相应的A点 当压力增加 达到固结终了的C点 孔隙比减少了 曲线称为土的压缩曲线 与此同时 在曲线上 土的抗剪强度由A点上升至C点 由此可见 土体在受固结压力时 因孔隙比的减少 使其抗剪强度得到提高 从C点开始卸荷至F点 卸下压力为 土体产生膨胀 见图中CEF卸荷膨胀曲线 如从F点再加压 使土体产生再压缩 沿虚线变化到 从再压缩曲线可看出 固结压力又从增加至 增幅为 相应的孔隙比减小值为 比小 同样 在土体卸荷及再压缩过程中 其抗剪强度与孔隙比变化相似 也经历了下降与上升恢复 15 为了加速土层的固结 最为有效的方法是在天然土层中增加排水途径 缩短排水距离 在天然地基中设置砂井 袋装砂井或塑料排水带 等竖向排水体的作用就是增加排水条件 如图5 3 b 所示 砂井就是为此目的而设置的排水途径 它使大部分孔隙水改变流向 从水平向通过砂井排出 而只有小部分孔隙水从竖向排出 砂井缩短了排水距离 大大加快了孔隙水的排出速度 加速了固结速率 或沉降速率 16 5 2 3真空预压的加固机理 真空预压法 VacuumPreloading 不需要进行堆载和卸荷 是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 用真空装置进行抽气 使其形成真空 增加地基的有效应力 如图5 4所示 17 当抽真空时 先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压 使土体内部与排水通道 垫层之间形成压差 在此压差作用下 土体中的孔隙水不断地由排水通道排出 使土体固结 真空预压的原理主要反映在以下几个方面 薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载在抽气前 薄膜内外都承受一个大气压 抽气后薄膜内气压逐渐下降 首先砂垫层 其次砂井中的气压 故使薄膜紧贴砂垫层 由于土体与砂垫层砂井间的压差 发生渗流 使土中的孔隙水压力不断降低 有效应力不断增加 从而促使土体固结 土体和砂井间的压差随着抽气时间的增长 逐渐变小 最终趋向于零 此时渗流停止 土体固结完成 18 地下水位降低 相应增加附加应力抽气后土体中水位降落 在此水位降落范围内的土体便从浮重度变为湿重度 此时土骨架增加了大约与水位降落距离相当的固结压力 封闭气泡排出 土的渗透性加大如饱和土体中含有少量封闭气泡 在正压作用下 该气泡堵塞孔隙 使土的渗透降低 固结过程减慢 但在真空吸力下 封闭气泡被吸出 从而使土体的渗透性提高 固结过程加速 真空预压即在总应力不变的情况下 通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法 真空预压是在负超静水压力下排水固结 称为负压固结 19 真空预压法一般适用于饱和软粘土地基 特别是超软地基的加固 但当遇到粘性土层与有充足水源补给的透水层相同的情况时 地下水大量涌入就不可能得到预计的负压 u 因次达不到预期的效果 砂井虽然能使负压迅速传递到土层下部 加速土层排水固结 但真空压力能达到多大的有效深度目前尚不清楚 因此砂井的深度应事先由现场试验确定 5 2 4堆载和联合预压联合加固机理堆载法的最大优点是没有受到荷载的限制 因此可以进行超载预压 但缺点是堆载的工程量太大 所需投资高 真空法虽比较经济 但所形成的预压荷载不可能太大 真空预压法膜下真空度一般只可达到85kpa左右 技术要求也比较复杂 因此 当地基预压荷载也比较大时 在工程实践中 可采用堆载和真空联合预压法 20 5 2 5降低地下水位预压法加固机理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 降低地下水位能使土的性质得到改善 地基发生附加沉降 降低地基中的地下水位 使地基中的软土承受相当于水位下降高度水柱的重量而固结 降低地下水位法最适用于砂性土或在软粘土层中存在砂或粉土的情况 对于深处的软粘土层 为加速其固结 往往设置砂井并采用井点降低地下水 21 22 5 3排水系统设计与计算 5 3 1排水系统设计 1 竖向排水体材料选择竖向排水体 或称排水竖井 可采用普通砂井 袋装砂井和塑料排水带 若竖向排水体长度超过20m 建议采用普通砂井 当软土层厚度不大或软土层含较多薄粉砂夹层 且固结速率能满足工期要求时 可不设置排水竖井 1 制作砂井的填料宜用中粗砂 以保证砂井具有良好的透水性 砂井粒度要不被粘土颗粒堵塞 砂应是洁净的 不应有草根等杂物 其粘粒含量不应大于3 2 袋装砂井通常在现场制备 袋子材料可采用聚丙烯编织布 袋内砂料宜用风干砂 含泥量应小于3 3 塑料排水带是由不同截面形状的连续塑料芯板 外面包裹非织造土工织物 滤膜 而成 芯板的原材料为聚丙烯 聚乙烯或聚氯乙烯 芯板截面有多种型式 常见的有如口琴型 城墙型 圆孔型 双面型 双面交错凹凸乳头型等 如图如图5 5所示 23 芯板起骨架作用 截面形成的纵向沟槽供通水之用 而滤膜多为涤纶无纺织物 作用是滤土 透水 塑料排水带的宽度一般为100mm 厚度3 5 4mm 每卷长100 200m 每米重约0 125kg 我国目前排水带的宽度最大达230mm 国外已有2m以上的宽带产品 图5 5塑料排水带结构型式a 城墙型b 口琴型c 凹凸乳头型塑料排水带主要质量指标是复合体的力学性能 纵向通水量 滤膜的渗透性和隔土性 塑料排水带的力学性能包括抗拉强度和延伸率 弯曲性能等 不同型号塑料排水带的厚度 见表5 2所示 塑料排水带的性能见表5 3所示 24 25 2 竖向排水体深度设计竖向排水体深度主要根据土层的分布 地基中附加应力大小 施工期限和施工条件以及地基稳定性等因素确定 竖向排水体长度一般为10 25m 1 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 2 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 而采用真空预压时应尽量避免排水体与砂层相连接 以免影响真空效果 3 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 一般为0 1 0 2 4 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析确定 排水体深度至少应超过最危险滑动面2m 26 5 对以沉降控制的建筑物 如压缩土层厚度不大 排水体宜贯穿压缩土层 对深厚的压缩土层 排水体深度应根据在限定的预压时间内消除的变形量确定 若施工设备条件达不到设计深度 则可采用超载预压等方法来满足工程要求 6 若砂层中有承压水 因承压水的长期作用 砂层上部的粘土层中就存在着超孔隙水压力 这对粘性土固结和强度增长都不利 为此 宜将砂井排水体打到砂层 利用砂井加速承压水的消散 3 竖向排水体平面布置设计1 竖向排水体直径普通砂井直径一般为300mm 500mm 袋装砂井直径一般为70mm 120mm 塑料排水带尺寸一般为100mm 4mm 塑料排水带常用当量直径表示 换算直径可按下式计算 5 0 27 2 竖向排水体排列形式与间距如图5 6所示 竖向排水体的平面布置可采用等边三角形 梅花形 或正方形排列 以正三角形排列较为紧凑和有效 正方形排列的每个砂井 其影响范围为一个正方形 正三角形排列的每个砂井 其影响范围则为一个正六边形 28 竖井的有效排水直径与间距的关系为 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砂井或塑料排水带的间距 通常砂井的间距可按井径比n 为砂井的有效排水圆柱体直径 为砂井直径 确定 普通砂井的间距可按n 6 8选用 袋装砂井或塑料排水带的间距可按n 15 30选用 3 竖向排水体的布置范围竖向排水体的布置范围一般比建筑物基础范围稍大为好 扩大的范围可由基础的轮廓线向外增大约2 4m 29 4 地表排水砂垫层设计对于预压法处理地基 为了使砂井排水有良好的通道 必须在地表铺设与排水竖井相连的砂垫层 以连通各砂井将水排到工程场地以外 砂垫层厚度不应小于500mm 水下施工时 一般为1m左右 砂垫层砂料宜用中粗砂 粘粒含量不宜大于3 砂料中可混有少量粒径小于50mm的砾石 砂垫层的干密度应大于1 5g cm3 其渗透系数宜大于1 10 2cm s 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2倍砂井直径 在砂料贫乏地区 可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层 在预压区边缘应设置排水沟 在预压区内宜设置与砂垫层相连的排水盲沟 30 5 3 2地基固结度计算 1 瞬时加荷条件下固结度计算 1 固结度定义式 2 竖向排水平均固结度计算 31 3 径向固结度计算 32 4 总平均固结度计算 土层的平均固结度普遍表达式为 33 34 改进的高木俊介法 2 逐渐加荷条件下地基固结度的计算 35 5 3 3考虑井阻作用的固结度计算 36 地基中某一时刻土的抗剪强度 5 3 4土体固结抗剪强度增减计算 1 有效应力法 37 对于正常固结饱和土 38 因固结而增长的强度 忽略土体蠕变及其他因素的影响 则地基土某点某一时间的抗剪强度 2 固结压力法 39 1 设计前应取得的资料 进行岩土工程勘察 查明场地的工程地质和水文地质条件 室内土工试验 确定土的固结系数 孔隙比和固结压力关系 三轴试验强度等 进行原位十字板剪切试验 确定各土层十字板抗剪强度 2 设计内容堆载预压法设计包括加压系统和排水系统的设计 确定预压荷载的大小 范围 速率和预压时间 选择竖向排水体 确定其尺寸 间距 排列方式和深度 计算地基的固结度 强度增长 进行稳定性和变形计算 5 4 1 计算规定 5 4堆载预压法设计计算 40 单级加荷和多级加荷 自重预压 加荷预压和加水预压 正常加载预压和超载预压 对于沉降有严格限制的建筑 应采用超载预压法处理 预压荷载顶面的范围应等于或大于建筑物基础外缘所包围的范围 天然地基土的强度满足预压荷载下地基的稳定性要求时 可一次性加载 否则应分级逐渐加载 软粘土地基抗剪强度低 必须分级逐渐加荷 房屋建筑 道路与机场跑道等工程 用填土 砂石等散粒材料进行堆载预压 油罐利用灌体充水对地基进行预压 堤坝工程 本身重量分级加载 5 4 2加压系统设计 1 堆载预压基本要求 1 堆载预压分类 2 荷载大小与加载范围规定 3 加载速率控制 4 堆载材料 41 2 预压荷载计算 1 正常加载预压的计算 1 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p1 用斯开普顿极限荷载半经验公式计算 42 对于饱和软粘土可采用下式估算 对于长条形填土 可根据Fellenius公式估算 2 计算第一级荷载下地基强度增长值 43 求出p2下地基固结度达70 时强度即所需时间 然后依次计算各级荷载 5 计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量 地基土总沉降量一般由瞬时沉降 固结沉降和次固结沉降三部分组成 44 瞬时沉降 固结沉降 45 变形计算时 可取附加应力与土自重应力的比值为0 1的深度作为受压层的计算深度 次固结沉降 46 考虑时间平均固结度之后 在荷载作用下地基的沉降随时间的变化计算式为 对于一次瞬间加荷或一次等速加荷结束之后 任意时间的地基沉降量计算式改写为 对于多级等速加荷情况 应对sd作加荷修正 47 a 荷载与时间关系b 沉降与时间关系超载预压消除主固结沉降 2 超载预压的计算 48 5 5真空预压法设计计算 5 5 1 真空预压法作用原理 通过在砂垫层和竖向排水体中形成负压区 在土体内部与排水体间所形成的压差 迫使软土地基中水排出 完成地基土固结的 真空预压法工作原理示意图 49 真空预压的原理主要反映在以下几个方面 1 薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载 2 地下水位降低 相应增加附加应力 3 封闭气泡排出 土的渗透性加大 真空预压是在总应力不变的情况下 通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法 50 5 5 2 真空预压法计算内容 1 竖向排水体尺寸直径700mm袋装砂井 也可采用普通砂井或塑料排水带 砂井深度应根据设计要求在预压期间完成的沉降量和拟建建筑物地基稳定性的要求 砂井的砂粒应采用中粗砂 其渗透系数k宜大于1 10 2cm s 2 预压区面积和分块大小应大于建筑物基础轮廓线 每边增加量不得小于3m 单块预压面积宜尽可能大且呈方形 但不宜超过30000m2 两个预压区的间隔以2 6m较好 51 3 膜内真空度真空预压的膜下真空度应稳定地保持在650mmHg以上 且应均匀分布 竖井深度范围内土层的平均固结度应大于90 对于表层存在良好的透气层或在处理范围内有充足水源补给的透水层时 应采取有效措施隔断透气层或透水层 4 变形计算预压期间的沉降可根据设计所要求达到的固结度推算加固区所增加的平均有效应力 从固结度 有效应力曲线上查出相应的孔隙比进行计算 5 真空设备的数量确定按加固面积的大小和形状 土层结构特点 以一套设备可抽真空的面积为1000 1500m2确定 52 5 5 3 真空 堆载联合预压法设计 当建筑物的荷载超过真空压力 预压荷载 80kPa 且建筑物对地基的承载力和变形有严格要求时 应采用真空 堆载联合预压法 其总压力宜超过建筑物的荷载 某工程47 54m2面积真空和堆载联合预压试验 平均沉降及预压前后十字板强度的变化为 实测沉降值 53 5 6施工技术 5 6 1竖向排水体施工 1 砂井施工 砂井施工一般先在地基中成孔 再在孔内灌砂形成砂井 砂井的实际灌砂量不得小于计算值的95 砂袋放入孔内至少应高出孔口200mm 砂井成孔施工方法有振动沉管法 射水法 螺旋钻成孔法和爆破法 2 袋装砂井施工 锤击打入法 水冲法 静力压入法 钻孔法和振动贯入法等 锤击打入法施工过程为 打入成孔套管 套管到达规定标高 在套管内放下砂袋 拔套管 袋装砂井施工完毕 袋装砂井常用的直径为70mm 54 3 塑料排水带施工 履带式插带机施工现场 a 混凝土圆形桩尖b 倒梯形桩尖c 楔形固定桩尖 a 定位并打入小木桩 b 将塑料带通过导管从管靴穿出 对准桩位 c 插入塑料带至设计深度 d 拔出插管 e 剪断塑料带 地面以上预留20 30cm f 移位 对桩位四周形成的空隙用砂回填 将预留的塑料带叠埋入砂垫层中 55 56 5 6 2水平排水垫层施工 地基表层硬壳层 采用机械分堆摊铺法 即先堆成若干砂堆 然后用机械或人工摊平 当硬壳层承载力不足时 采用顺序推进摊铺法 当软土地基表面很软 如新沉积或新吹填不久的超软地基 要改善地基表面的持力条件 使其能上施工人员和轻型运输工具 超软地基持力条件很差 采用人工或轻便机械顺序推进铺设 5 6 3预压荷载施工 加载过程中进行竖向变形 边桩水平位移及孔隙水压力等项目的监测 根据监测资料控制加载速率 对竖井地基 最大竖向变形量每天不应超过15mm 对天然地基 最大竖向变形量每天不应超过10mm 边桩水平位移每天不应超过5mm 1 利用建筑物自重加压 2 堆载预压法 3 真空预压法 57 1 排水通道施工先在软基表面铺设砂垫层和在土体中埋设袋装砂井或塑料排水带 2 膜下管道施工真空管路的连接应严格密封 在真空管路中应设置止回阀和截门 滤水管应设在砂垫层中 其上覆盖厚度100 200mm的砂层 滤水管采用钢管或塑料管 外包尼龙纱或土工织物等滤水材料 水平向分布滤水管可采用条状 梳齿状及羽毛状等 滤水管布置宜形成回路 1 真空压力分布管 2 集水管 3 出膜口 58 3 密封膜施工 1 采用抗老化性能好 韧性好 抗穿刺能力强不透气材料 如线性聚乙烯等专用薄膜 2 热合时宜采用两条热合缝的平搭接 搭接长度应大于15mm 3 宜铺设3层 覆盖膜周边可采用挖沟折铺 平铺并用粘土覆盖压边 围埝沟内覆水以及膜上全面覆水等方法进行密封 密封膜铺3层理由 最下一层和砂垫层相接触 膜容易被刺破 最上一层膜易老化 刺破等 而中间一层膜是最安全最起作用的一层膜 4 抽气设备选用射流真空泵 空抽时必须达到95kPa以上的真空吸力 每块预压区至少应设置两台真空泵 59 5 管路连接真空管路的连接点应严格进行密封 以保证密封膜的气密性 为避免膜内真空度在停泵后很快降低 在真空管路中应设置止回阀和截门 当预计停泵时间超过24h时 则应关闭截门 天津港软基处理采用真空预压法施工现场 a 密封膜分层铺设b 膜上全面覆水后真空泵抽气 60 4 真空 堆载预压法施工技术 粘性土 当膜下真空度稳定地达到80kPa后 抽真空10d左右可进行上部堆载施工 即边抽真空 边连续施加堆载 对高含水量的淤泥类土 当膜下真空度稳定地达到80kPa后 一般抽真空20 30d可进行堆载施工 若荷载大时应分级施加 在进行上部堆载之前 必须在密封膜上铺设防护层 以保护密封膜的气密性 防护层可采用土工编织布或无纺布等 其上铺设100 300mm厚的砂垫层 然后再进行堆载 堆载时宜采用轻型运输工具 以免损坏密封膜 并密切观察膜下真孔度变化 发现漏气及时处理 工艺流程为 61 5 7质量检验 5 7 1施工观测排水固结法的施工观测是保障安全施工和有效加固地基的重要手段 施工当中常进行的观测和检测项目包括 孔隙水压力观测 沉降观测 边桩水平位移观测 地基土物理力学指标检测 1 孔隙水压力观测 2 加荷速率的控制与优化1 有效应力途径法2 u P比值控制法 3 沉降与边桩水平位移观测 4 卸荷标准预压到某一程度后可卸载 卸载标准为 1 地面总沉降量大于预压荷载下最终计算沉降量的80 2 地基总固结度大于80 3 地面沉降速率小于0 5 1 0mm d 沉降变化曲线趋于平缓 62 5 7 2施工过程质量检验 1 塑料排水带现场随机抽样送往实验室进行性能指标的测试 如纵向通水量 复合体抗拉强度 滤膜抗拉强度 滤膜渗透系数等 2 对不同来源砂井和砂垫层砂料 取样进行颗粒分析和渗透性试验 3 对于以抗滑稳定性控制的重要工程 在堆载不同阶段进行原位十字板剪切试验和取土进行室内土工试验 验算下一级荷载地基的抗滑稳定性 4 对预压工程 应进行地基竖向变形 侧向位移和孔隙水压力等监测 5 真空预压工程除应进行地基变形 孔隙水压力的监测外 尚应进行膜下真空度和地下水位的量测 5 7 3 质量检验 1 排水竖井处理深度范围内和竖井底面以下受压土层 经预压所完成的竖向变形和平均固结度应满足设计要求 2 应对预压的地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验 必要时 尚应进行现场载荷试验 试验数量不应少于3点 63 水平向平均固结度 例1 某工程建在饱和软粘土地基上 砂井长H 12m 间距l 1 5m 梅花形布置 dw 30cm Cv Ch 1 0 10 3cm2 s 求一次加荷3个月时砂井地基的平均固结度 解 竖向平均固结度 5 7工程应用实例 64 地基的平均固结度 65 例2 预压法加荷过程 66 解 受压土层平均固结度包括两部分 径向排水平均固结度和向上竖向排水平均固结度 67 加固地基土层平均固结度 因此 加荷开始后120d受压土层之平均固结度为0 93 68 例3 69 解 70 当考虑竖井井阻和涂抹影响时 120d后土层平均固结度仅为0 68 而不考虑井阻和涂抹作用时 相同的加荷过程其受压土层平均固结度可达0 93 影响因子Fs所占比例较大 在施工中尽量减少井壁扰动 以提高固结效果 71 例4 浙江炼油厂油罐地基充水预压处理工程 1 工程概况整个厂区座落在杭州湾南岸的海涂上 厂区大小油罐共60余个 其中1万m2的油罐10个 罐体采用钢制焊接固定拱顶的结构型式 1万m2油罐直径D 31 28m 高14 07m 采用钢筋混凝土环形基础 环基高h 2 30m 其中填砂 罐区地基土属第四纪滨海相沉积的软粘土 土质十分软弱 而油罐基底压力达P 191 4kN m2 采用砂井并充水的预压处理 砂井地基设计剖面 72 2 工程地质条件场地地基土层从上而下分为 层为黄褐色粉质粘土硬壳层 为超固结土 厚度lm左右 层为淤泥质粘土 厚度约3 2m 层为淤泥质粉质粘土 其中夹有薄层粉砂 平均厚度为4