地基处理方法-排水固结法（71图文丰富）

地基处处理方方法－－排水水固结结法主题主讲教教师：：袁海海平(副教授授、博博士后后)合肥工工业大大学土土木工工程系系列讲讲座2一、概概述二、排排水固固结法法的原原理三、排排水固固结法法的设设计与与计算算四、施施工工工艺五、效效果检检验及及加荷荷速率率的控控制六、工工程实实例地基处处理方方法－－排水水固结结法内容提提要3一概述排水固固结法法是对天天然地地基，，或先先在地地基设设置砂砂井（（袋装装砂井井或塑塑料排排水带带）等等竖向向排水水体，，然后后利用用建筑筑物本本身重重量分分级逐逐渐加加载，，或在在建筑筑物建建造前前在场场地先先行加加载预预压，，使土土体中中的孔孔隙水水排出出，逐逐渐固固结，，地基基发生生沉降降时，，同时时强度度逐渐渐提高高的方方法。。海相沉沉积河相沉沉积我国广广泛分分布着着海相相、湖湖相、、河相相沉积积的软软弱黏黏性土土层：：含水量量大压缩性性高强度低低透水性性差不少情情况埋埋藏深深厚湖相沉沉积4一概述5一概述排水固固结法法由排水系系统和加压系系统两个主主要部部分组组成。。加压系系统：：为地基基提供供必要要的固固结压压力而而设置置的，，地基基土层层因产产生附附加压压力而而发生生排水水固结结。排水系系统：：为了改改善地地基原原有的的天然然排水水系统统的边边界条条件，，增加加孔隙隙水排排出路路径，，缩短短排水水距离离，从从而加加速地地基土土的排排水固固结进进程。。适用条条件：：淤泥质质土、、淤泥泥和冲冲填土土等饱饱和粘粘性土土地基基。6一概述堆载预预压7真空预预压一概述8真空预预压一概述9一、概概述二、排排水固固结法法的原原理三、排排水固固结法法的设设计与与计算算四、施施工工工艺五、效效果检检验及及加荷荷速率率的控控制六、工工程实实例地基处处理方方法－－排水水固结结法内容提提要10二排水固固结法法的原原理饱和软软黏土土地基基在荷荷载作作用下下，孔孔隙中中的水水被慢慢慢排排出，，孔隙隙体积积慢慢慢减小小，地地基发发生固固结变变形，，同时时，随随着超超静水水压力力逐渐渐消散散，有有效应应力逐逐渐提提高，，地基基土的的强度度逐渐渐增长长。压缩曲曲线卸荷膨膨胀曲曲线abcceffgc11二排水固固结法法的原原理加载，，卸载载，再再加载载过程程说明明：超固结土正常固结12二排水固固结法法的原原理土层的的排水水固结结效果果与排排水边边界条条件有有关竖向排排水固固结：：土层中中的孔孔隙水水向上上、下下面透透水层层排出出而使使土层层发生生固结结。根据固固结理理论，，黏性性土固固结所所需的的时间间和排排水距距离的的平方方成正正比。。土层越越厚，，固结结时间间越长长13二排水固固结法法的原原理14二排水固固结法法的原原理堆载预预压真空预预压降水预预压15一、概概述二、排排水固固结法法的原原理三、排排水固固结法法的设设计与与计算算四、施施工工工艺五、效效果检检验及及加荷荷速率率的控控制六、工工程实实例地基处处理方方法－－排水水固结结法内容提提要16三排水固固结法法的设设计与与计算算设计目目的：：设计前前的准准备：：17三排水固固结法法的设设计与与计算算18三排水固固结法法的设设计与与计算算1、竖井井排水水法典型的的砂井井地基基工程程剖面面图待加固地层19三排水固固结法法的设设计与与计算算1、竖井井排水水法20三排水固固结法法的设设计与与计算算1、竖井井排水水法－竖井井的类类型普通砂砂井袋装砂砂井塑料排排水带带21三排水固固结法法的设设计与与计算算1、竖井井排水水法－竖井井的直直径和和间距距砂井直直径和和间距距主要要取决决于：：黏性性土层层的固固结特特性、、工期期要求求原则上上以采采用““细而而密””的方方案为为好工程上上常用用的普普通砂砂井直直径为为30~50cm普通大大直径径砂井井，工工程上上常用用间距距一般般为砂砂井直直径的的6-8倍袋装砂砂井我我国常常用7cm，井距距1~1.5m，等边边三角角形布布置塑料排排水带带设计计计算算方法法与砂砂井相相同，，一般般换算算成圆圆柱体体22三排水固固结法法的设设计与与计算算1、竖井井排水水法－竖井井的深深度砂井深深度主主要取取决于于：土土层分分布、、地基基中附附加应应力大大小、、建筑筑物对对地基基变形形和稳稳定性性的要要求、、工期期要求求软黏土土层不不厚时时应贯贯穿软黏土土层厚厚但间间有砂砂层或或砂透透镜体体时，，应尽尽可能能打到到砂体体中软黏土土层厚厚且无无砂透透水层层时按按建筑筑物对对地基基变形形与稳稳定性性要求求深浅管管交错错布置置，浅浅管贯贯穿淤淤泥层层皖江城城市带带某市市政道道路23不透水层d0三排水固固结法法的设设计与与计算算1、竖井井排水水法－竖井井的排排列24三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－排水砂垫垫层在竖井顶面面应铺设一一定厚度的的排水砂垫垫层以连通通竖井，引引出从土层层排入井中中的渗流水水砂垫层应有有足够的厚厚度和良好好的透水性性，以减小小对水流的的阻力砂垫层的厚厚度一般为为0.4m左右（水下下砂垫层厚厚1m左右）当砂垫层面面积较大时时，应在砂砂垫层底部部设置纵横横向排水盲盲沟，使渗渗流水尽快快排出预压压区外25三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算固结度的计计算是竖井井地基设计计中的一个个很重要内内容，知道道各级荷载载下不同时时间的固结结度，就可可推算地基基土强度的的增长，从从而可进行行各级荷载载下地基的的稳定性分分析，并确确定相应的的加载计划划。由固结度可可推算加荷荷预压期间间地基的沉沉降量，确确定预压的的期限竖井地基的的固结理论论假设荷载载是瞬时施施加的26可以分解成成两个方向向的固结问问题叠加（（Carrillo）三维渗流固固结问题其中三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算27求解，得到到其中—固结度—井径比查表5-7增加井径dw与减小间距距de哪个有效？？三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算28固结度计算算（砂井））dwdedw排水板三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算29三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算30三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算31三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算32三排水固结法法的设计与与计算1、竖井排水水法－竖井地基基固结度的的计算33三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压34三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压35饱和软黏土土地基在荷荷载作用下下，孔隙中中的水被慢慢慢排出，，孔隙体积积慢慢减小小，地基发发生固结变变形，同时时，随着超超静水压力力逐渐消散散，有效应应力逐渐提提高，地基基土的强度度逐渐增长长。压缩曲线卸荷膨胀曲曲线abcceffgc三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压－强度增长长3612竖向排水砂砂井、塑料料排水板水平排水垫垫层分级堆载堆载过快易易失稳真空预压不不会失稳三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压－强度增长长37三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压－强度增长长超固结土正常固结38三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压－沉降计算算39三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压－沉降计算算固结试验40三排水固结法法的设计与与计算2、预压法之之堆载预压压－沉降计算算41三排水固结法法的设计与与计算3、预压法之之真空预压压42-u三排水固结法法的设计与与计算3、预压法之之真空预压压43三排水固结法法的设计与与计算3、预压法之之真空预压压44三排水固结法法的设计与与计算3、预压法之之真空预压－堆载预压和真空预压压的比较45三排水固结法法的设计与与计算3、预压法之之真空预压压－真空预压压设计最低膜内真真空度：膜膜内真空度度一般可维维持在600mm汞柱，以上上，相当于于80kPa的真空压力力加固区要求求达到的平平均固结度度：一般可可采用80%的固结度，，如工期许许可，可适适当提高固固结度设计计要求竖向排水井井的尺寸：：对塑料排排水带或7cm直径的袋装装砂井，间间距一般可可在1-1.5m范围内选用用沉降计算：：46三排水固结法法的设计与与计算3、预压法之之真空预压压－真空预压压设计47三排水固结法法的设计与与计算4、预压法之之降低地下下水位预压压48设计坑底坑底降水深深度D坑底降水线线板桩三排水固结法法的设计与与计算4、预压法之之降低地下下水位预压压49’z原理z三排水固结法法的设计与与计算4、预压法之之降低地下下水位预压压50三排水固结法法的设计与与计算4、预压法之之降低地下下水位预压压51三排水固结法法的设计与与计算4、预压法之之降低地下下水位预压压降低地下水水位预压法法可和真空空法或堆载载预压法联联合使用对于随着填填土荷载增增高，地基基有可能破破坏时，限限制堆载高高度，采用用降低地下下水位联合合堆载预压压法优越性性更为显著著52一、概述二、排水固固结法的原原理三、排水固固结法的设设计与计算算四、施工工工艺五、效果检检验及加荷荷速率的控控制六、工程实实例地基处理方方法－排水水固结法内容提要53四施工工艺按设计做好好排水系统统的施工，，即铺设水水平排水砂砂垫层、打打设竖向排排水井严格做好施施加预压荷荷载的施工工，确保在在预压加全全过程均匀匀稳定做好对工程程起控制作作用的监测测和加固效效果检验从工程施工工角度分析析，保证排排水固结法法的加固效效果三个主主要环节：：54四施工工艺1、水平排水水砂垫层的的施工工艺艺55四施工工艺1、水平排水水砂垫层的的施工工艺艺---排水垫层材材料的选择择56四施工工艺1、水平排水水砂垫层的的施工工艺艺---排水垫层的的厚度57四施工工艺1、水平排水水砂垫层的的施工工艺艺---排水垫层的的施工58四施工工艺2、竖向排水水井的施工工59四施工工艺2、竖向排水水井的施工工---砂井的施工工工艺我国、日本本及欧美等等国家常用用砂井施工工方法：套管法：根根据工艺可可分静压、、锤击联合合沉管法和和振动沉管管法水冲成孔法法螺旋钻成孔孔法水冲成孔60四施工工艺2、竖向排水水井的施工工---袋装砂井施工工下砂袋61施工前应清理理场地，排除除积水，并将将路基范围内内原地面上淤淤泥、树根、、草皮、腐殖殖土等全部挖挖除。在路基基范围内按设设计要求填筑筑土拱，碾压压密实，其上上按设计要求求铺设砂垫层层。机具按设设计桩位就位位后，塑料排排水板经导管管内穿出底部部，与桩尖连连接、拉紧，，与管靴口贴贴紧，并对准准桩位，沉入入导管至设计计深度，然后后拔出导管，，切断塑料