排水预压法的系统讲解

排水预压法

DrainageConsolidationMethod2009年一、排水预压法简介

所谓预压法就是在建筑物建造之前，或竣工之前，在建筑场地进行预压，使地基土体产生一定程度的固结和压缩，地基产生预先的沉降，土体强度得到提高，使得建筑物的工后沉降减少，同时使建筑物在施工过程中更加稳定和安全。软土含水率高强度低压缩性高压缩变形大排水预压法含水率降低强度提高压缩性降低压缩变形减小排水预压法处理软土的效果土压缩性减小△’e<△efec’>abc承载力被加强加固地基1、排水预压法作用原理土体再压缩曲线图软粘土排水系统加压系统超孔隙水应力消散强度提高排水预压法作用流程图

从预压法的过程和原理来看，排水预压法的过程始终伴随着土体的固结、压缩、土体强度变化的过程，要达到这个目的，使土体发生固结，必须有一个排水通道，有了排水通道，要使土体中的孔隙水往外排，还需要提供一个外部因素：即加压系统使得孔隙水具有压力差，才能往外排水。（1）排水通道

排水通道一个可以利用天然地基的排水通道，利用土层本身的渗透性排水，如地基中天然的夹砂层。但有时候，土体本身的渗透性小，排水慢，或者说固结慢，达到预压的目的需要很长时间，因此为了加快排水，加速土体的固结，人为的缩短排水距离，即采用人工改进排水。常用的人工改进排水是由竖向排水体或水平排水垫层组成的，或者两者同时使用。①水平排水层砂垫层透水层根据太沙基一维固结理论有：

一般采用砂、碎石等透水性好的材料，渗透系数要到量级为佳。有的也采用水平塑料排水褥垫等。②竖向排水体

粘性土渗透系数一般在渗透很慢；为了更好的加速排水，进一步缩短排水距离，还可以设置竖向排水体的方式作为排水系统。竖向排水体的渗透系数一般在量级附近，是良好的排水通道。水平排水层常用：普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等透水层竖向排水体（2）加压系统

根据加压系统的不同，排水预压法可分为堆载排水预压法、真空排水预压法、真空堆载联合排水预压法以及降水预压法等。附加应力分布线水平砂垫层砂井荷载附加应力分布情况（砂井未打穿透水层）①堆载预压法

堆载预压法是外面施加荷载，即施加附加应力通过增加总应力引起超静孔隙水压力，通过一定的预压施加，孔隙水压力消散，总应力逐步转化为有效应力，使土体发生压缩、强度增加的方法。等载预压对工后沉降影响超载预压法对工后沉降影响排水驳系统龟与加执压系馆统使之用效滔果②真空徒预压卵法真空啄排水青预压望法是吓利用腊在地拒基内梳设置克竖向影排水透体，双并形秆成一扇定的守真空勤度，隶使土眯体中库的水象压力痰形成压力夸差，孔突隙水搏排出胡，有晶效应少力增修加的挎方法造。与护堆载夹排水凤预压级法相掠比有扫着本盏质的潜不同筐，它缝是总嫂应力觉不变蚁的情被况下娱的排由水固安结。真空度原有有效应力总应力原有有孔隙水应力降低后的孔隙水应力增加的有效应力真空城预压听加压碗原理围堰大气压强砂垫层真空区薄膜沟渠真空泵真空管砂井或塑料排水板真空策预压快工法然示意③降水猴位法降水揪预压勿法是索降低涛地下端水位隔，使雾得土楼层在牧降水远范围端内土尊的浮唇容重摩变为形湿容骗重，塌土体役的自奖重应撞力或踏附加错应力虹增加车，使劳土层宝固结签，有医效应尺力增鸽加。有时痒候几谊个方恋法会杠联合简使用覆，如德真空慨堆载板联合炒预压盏方法渗，可吸以提尾高预靠压效愈果。排水匀固结医法预压断系统排水石系统堆载扇法真空脆法降低螺地下森水位现法联合邀法竖向传排水幸体水平专排水索层普通纷砂井袋装水砂井塑料巡寿排水赛板砂垫讽层（碎鱼石垫白层）（3）排蜡水固抗结法灵分类鼓汇总一般榨预压例（无禽竖向苍排水获体）（4）排抚水固校结法财可以因解决堪以下签两个宿问题犹：①沉本降问膊题：使地弱基的股沉降援在加开载期湖间大督部分客基本萍完成扯，使堪建筑烈物在乐使用腿期间洗不致馋产生竿不利溜的沉牌降或王沉降糠差，堪即减师少工宪后沉割降。②稳馒定问础题：加速亿地基姻土的谋抗剪捞强度献的增俭长，灶从而征提高遮地基亲的承络载力饺和稳丢定性弯。二、复排水幻玉固结波法施听工工战艺1、堆层载排薪水预唱压法堆载砂垫层砂井、塑料排水板施工贺主要接环节执：1）水昂平向膜排水师砂垫蠢层施富工；2）竖帽向排羡水井槐（塑含排板旦）施汪工；3）铺台设土束工格答栅；4）均柴匀稳懂定的粥施加阿预压层荷载泊；5）沉叮降监愈测和盒效果脏检验仆。水平聪系统培一般阶采用耗砂垫贷层，咽砂垫族层一孟般采劲用透巩水性民好的风中粗其砂，否其渗牵透系捐数大炭于10者-2轿cm羽/s，含活泥量茫不大彩于3%。根拜据工牛程所厘在地音的料猪源情珍况，散也可夕以采浓用碎蛙石或免砂砾突材料叮做垫勤层，登即碎剑石或闸砂砾注垫层爸。①水平凡排水迫层施表工②竖向脊排水灶体施显工从国匙内外养的技睛术发利展来择看，辱竖向该排水掉体先液后主浓要应必用过俘：20申0-协50愁0m润m的普蝇通砂贷井；70圣-1挑20挑mm的袋回装砂被井；油塑料志排水裤板。1）普挡通砂批井普通赶砂井涛经常辫会出娱现不送连续泪出现合断桩明或者庆缩颈奋现象屯不能壳避免虽；大案直径乌的砂错井使睁用的逝设备彩比较茶笨重饰，施葱工麻狼烦，燥造价认高，陪而且程从排龙水需环要上柿看，妇不需合要这帝么大汗的排疼水体晨。地善基中币的淤满泥经也常在欠施工悔时或役者排碰水时践会混侵入砂拢井中苏，影损响排耗水效宁果。幸因此或后来链大直救径的雁砂井马用得籍越来倘越少骗，逐较步采甩用小爪直径袋的袋团装砂想井。2）袋厅装砂忠井袋装暴砂井强的形妨状如贡图。陡它是纺采用乒土工浆编织拘布制引成7-国12精cm（国国内一通般用7c役m左右柜，日饥本用担的12少cm左右拐）直氧径的苹袋子子，在悠里面滑填充剥砂子头，先乌灌好洒。打设隶完的网袋装瓣砂井小直慌径袋和装砂呀井与肚普通枣大直鸭径的桂砂井尊相比擦，主莲要有姑以下挠一些自优势阻：由于锡土工浮布袋踢的存食在可翼以基析本保音证排腾水体漏的连抽续性膨；由混于采宅用了此小直沾径，筛可以悬采用钳细而僵密的陡分布设，那铺么排姑水距衰离大诵为缩仿短，嗓加快证了排应水固世结，可同时握施工便设备荡可以促实现沫轻型谊化，梦比较糕适应觉软弱译的地价基表阁面施毙工，蹈施工完速度咱加快艘、工置程造茅价降袖低。3）塑筒料排祥水板目前榆塑料抛排水端板的原样式染如图弹，由淘板芯船和滤扔膜组敌成。将厂家胸、型董号很陪多，牛我国丈实际扁工程我目前蜂采用衣的最捷多的雁是这符种芯贵板截汉面为六并联饰十字命型而胀组成赌口琴压状。塑排毙板截醒面图外层及过滤她纤维献显微野结构成卷问的塑体料排堆水板打设块完的届塑料财排水冶板塑料飞排水变板加释固软亡土地要基的还优点程：1）尸滤水停性好偿，排框水畅涂通，兄排水维效果州有保政证。2）材词料有粱良好袍的强图度和侧延展躁性，薄能适墙合地绞基变尾形能鸽力而亲不影习响排秘水性学能（箩袋装更砂井撕容易摩折断芦）。3）排会水板稿断面泽尺寸辛小，杯施打俱排水今板过则程中刷对地勒基扰简动小调。4）可察在超部软弱鸟地基袜上进赏行插份板施便工。5）施矛工快甘、工腥期短型，材追料可萄工厂呜化生士产，溜造价但比袋横砂井恐低。普通锈砂井奏和塑寄料排赵水板挣，土纲扰动杜范围化对比①将塑吓料带绝通过熟导管丛从管示靴穿炎出；巡寿将塑剧料带译与桩驾尖连命接贴吹紧管闹靴并局对准陈桩位排；②静忽压沉票入导启管达躲设计禁深度袋；③拔棚管，鄙塑料谎排水柱板与徐软土嘱粘接爽锚固胀留在颤软基巡寿内；④在毒砂垫溉层中锻预留30右cm以上绘，剪拔断塑福料排姐水板拒，将炊塑料挥排水呜板板搜头埋距入到走砂垫滔层中桂；⑤将粱塑料承排水久板与途桩尖养再连姨接，短移位焰重新丝式打设拌。塑排较板打虑设流剩程：当塑禁料排笑水板末带出魄长度贤大于0.茎5m时将捕进行拦补打女。塑辟料排堤水板嫩搭接像时，坑搭接券长度恰在20损cm以上白。塑料笋排水输板的笼打设③预压推荷载凉的施明工（1）填患筑实疼体材兄料注意答控制诵加载锯速率租，确陷保稳贺定。（2）真京空预翼压荷特载的炕施加恒。2、真独空预记压法真空客预压织荷载队施加援，是禽在被并加固护软土适表面授和深绘度范敞围内败完全苏密封箭抽真剂空特浇定条舟件下腿，被艰加固架软基违内外糕形成锄大气霞压差鼠，并蝴以此杨作为客预压辫荷载筝，当送设计盆荷载泊超过80复~9形0k待Pa时，浩可与叼堆载净预压哲联合心使用滴，称透为“诊真空赛联合取堆载惠预压街排水镜固结遮法”虚。真空也联合霞堆载锈预压傻法1）真峰空预稍压法以施工绵步骤冲：⑴肃铺设50杠cm厚砂晌砾垫爸层，躁并打童设塑仁料排浊水板搭；⑵秆在舅砂砾蚀垫层产中埋昏设主席、滤蚂管；⑶意填10伤cm厚细贤砂垫往层；⑷载铺蛾设复桌合土骨工布驰和密炊封膜鼓；⑸闸在掌加固絮区边引缘挖曾沟、采填沟仗、安犬装并莫连接舞抽气败管道多和射弃流泵滑；⑹垄检专验土丽工膜本密封郊情况给；⑺薄土性工膜系上铺段设20罩cm厚细府砂层春和30外cm厚的靠粘土都层,以保门护密辅封膜摇；⑻怀开界始抽辨气，胜密切标注意铜膜下除真空仗度的倚变化附，发第现漏假气，毛及时哨处理楼，当殿膜下捧真空老度稳通定到叫设计匙值后秋，连巾续抽僚气一湾周左动右，坊进行祝上部兄堆载间填筑降。2）砂我垫层龟的铺胳设①垫恩层材还料柏：垫俯层材柄料应铃采用慎透水塘性好剂的砂艘料，仪采用50砍cm厚砂烛砾垫洽层，雹并在察其上兆铺设10足cm细砂索。②垫卖层尺挨寸：讨垫层架厚度捷为50村cm砂砾+1饮0c嫁m细砂朽共计60镰cm。平掘面尺缘瑞寸为界加固括区周条围向甜外各司延伸1m，以饿保证授渗出稻的水趴能够霉沿砂郑垫层屯排出舟。③垫把层施邻工：夫垫层执的施稻工方讨法采房诚用机滚械分望堆摊锋铺法逗，即寄先堆饿成若约干砂本堆，酿然后轻用机振械摊格平。蔬施工堡时避建免对齐软土耳表层虫的过活大扰死动，六以免挨造成味砂和虾淤泥摄混合押，影绘响垫猫层的存排水勺效果介。4）真斤空预召压的扔施工抽真段空系吗统包私括主放、滤准管及警其布厕置、着密封懒膜的横铺设虑及抽厚真空好设备播。①主克、滤然管及膏其布袭置主管添、滤至管的波几种傻布置育形式形如下泻图所梢示：真空兆预压紧（已鸡打设繁塑料舒排水例板）主管丑、滤抓管的角几种黎布置抵形式滤管事的铺问设真空萍预压童（铺出设真爸空管水）②封闭挡膜的甘铺设加工苍好的扔密封球膜面适积要沉大于毯加固膨场地伪面积针，肚一般柿情况泊下，则密封朱膜每袜边大腰于加改固区窝相应粘边1m以上爬。为从了保网证整夸个预翼压过坑程中宾的密沟封性包，塑吵料膜攀铺设腔了2层，辜每层位膜铺遭好后腊进行汗检查薪和粘答补破侮漏处兵。封闭菌膜的洲铺设密封搞沟设碗计示为意图密封铜沟施矩工③抽真达空设漠备的长施工抽真暴空设拦备主宁要包肠括出犁膜装努置和奇真空减射流群泵。彩出膜哈装置乓是指土膜下贼的主执管与灵膜外露的抽堵真空掩装置股相联质接的键一种救装置倒。真走空射榆流泵骆包括挥离心博泵、创射流叶喷嘴福和循该环水翁箱，蚊射流杂喷嘴辣和循映环水泛箱由茫玻璃辈钢制合成。真空玻预压距（真新空泵纪工作剂中）①、孔吩隙水呼压力列观测1）利猛用孔井隙水民压力丧观测映资料烘反算骄固结运系数披。2）利残用孔牲隙水文压力劳观测吩资料喇控制历加荷摄速度拉。②、沉果降观污测③、侧暖向位烧移观论测3、前施工势质量烂和预孩压效焦果。孔压狗计的们埋设绸情况监测搅点埋孩设的吉密封三、驶排水亲固结婆法的励设计骡理论1、竖厉向排伍水体以的设垃计①直径视和间致距关于厦直径示，目垮前国家内使触用的阔是袋抚装砂洋井和必塑料勺排水臂板。剃袋装灰砂井卖普遍捕采用7c劝m的直纷径。塑料立排水房诚板来欠说，眠设计备计算世时常众把其逢换算利成圆难柱体台来分突析，补对界脆面宽狮度为b，厚马度为δ的塑浓料排咏水带膜，其梢当量药换算倡直径得可胳按下应式计猪算：式中α为换柴算系法数，愤可通轰过实昨验求铃得。蛾下表伸为提游供的α值。α值资料来源备注0.6~0.9一般0.750.7511松尾新一郎卡尔斯坦尼Hansbo等MitchellandKatti《土质加固方法手册》福冈正已：《最新软弱地基处理方法》“Consolidationbyverticaldrains”第十届国际土力学及基础工程会议报告表1α值设计央时，α可在0.歪75值1.自0范围肤内取膀值。②竖向晕排水坛体的勤深度竖向预排水及体深度唯的选丢择和宫土层愤分布攻、地脖基中造附加贝应力牛大小底，建选筑物樱对地悄基变考形和窗稳定升性的鄙要求年以及悉工期裙等因悬素有狱关。申当软寨黏土宾层不宿厚时阁，排补水井瓦应贯纸穿黏讯土层肠，黏羊土层菊较厚娃但间瘦有砂帽层或火砂透洽镜体遥时，忽排水男井应足尽可牙能打同至砂桃层或习透镜愈体。宜当黏片土层水很厚饰又无贿砂透米水层咸时可她按建平筑物晓对地庆基变砖形及驰稳定拔性要寸求以欲及排沉水体护的施堤工和膛有效盏排水障能力束来决街定，值国内湿一般胡的工树程控返制在25斯-3狂0m。排水侵井平晴面布远置及胸影响兆范围奸土柱冈体剖淋面③竖向理排水恼体的排瓦列竖井治的平鸭面布酿置方废式一桥般为户正三班角形另和正仰方形劳两种意。在实申际固倘结计妙算时踩，常骑使用等效般圆直谱径达来亦简化胞计算吃，与排提水间捉距L的关泥系如她下：等边熟三角蒙形排义列时宴：正方大形排烦列时劈燕：竖井盐的布沈置范朱围，匠一般捎比建暖筑物瞧基础击范围堵稍大师。（2）（3）2、固夫结度量的计远算单向拼固结尿问题（1）太常沙基脑理论太沙见基研朋究的浆是地磨基中热发生皇固结弓的土弟层只贡有一舰层的阔情况温，外什荷载p一次假瞬时拒施加练且在在固结根过程际中维缸持不巾变。描因此昼，式群（11）简延化为盆：（12）此式巧为太渠沙基很提出戏的单匙向固止结微模分方亩程。假设揪土层袋单面版排水裁，则缘瑞边界映条件谜为：（13）初始刮条件衡记作病：（14）经计西算可腰得到z深度耍处超长静水竭压力导的消缘瑞散程嚼度即室固结断度扇为队：（15）整个铁土层赛的平恭均固鸽结度U为：（16）式中阳，胡，海为时预间因蹦数。（2）砂慈井固释结理台论按照烂砂井查固结悄理论代，当咽垂直歇排水愚通道竖打穿柔整个调软土京层时护，地宾基在戴加固诸历时t的平木均固味结度柔按下疾式计其算：（17）式中巷：α、β为排择水固橡结参迎数，闷其值洗见表2。排水情况径向排水竖向排水竖向和径向组合三维排水β理想井非理想井α1表2α、β值为轴惯对称专径向胜排水尼固结杂参数锐；为竖嚷向排柳水一家维固床结参犹数；分别谢为地但基土鲁的竖匀向和雕水平振向固蚊结系确数；为井朵径比蓄因子天，有胁下式蛮确定切：（17）N为井阅径比滴，肺，为塑份料排钉水板匪的等恒值砂滩井直鼓径或贿砂井浆直径酱，为排工水圆摄柱的念等小并直径;G为井跳阻因娱子，笑有下也面俩仓式确渣定：当垂盛直排瓣水通桐道未湿打穿刘软土遗层时序，可朵按下拢式计章算地失层的胞平均瓦固结笑度：附加应力分布线水平砂垫层砂井荷载式中闯：雾为冈在t时刻甜土层膜的平亦均固己结度煎；为垂哑直排坏水通贩道打霸入深丑度范戒围内浅的平态均固凶结度斧，按誉式（16）和摆表2来计汉算；为垂值直排嘱水通险道打杨入深捐度以疑下土算层的蛛平均肤固结米度，械按竖石向排怨水计获算；为打救入深误度比暗，班。当线巡寿性加猎载时记，平裙均固进结度卫按下糕式计恨算当逐固级加尖载时形，平浪均固而结度惯按下妇式计央算式中冤：时刻搅多级键荷载议等速棒加荷芬修正触后的贵地基概平均咏固结调度；第i级荷觉载的鱼加载躺速率葡；各级士荷载旅的累民计值钉；分别坡为第i级荷产载加脱载的汽起始用时间怕和终尖止时愿间（伍从零环点起业算）侧，当加计算还第i级荷紧载加订载过姥程中搭某时画间t的固佩结度瓦时，Ti改为t；参数携，根补据地素基土多排水骄固结嫂条件厚按下请表采些用。握对竖彩井地强基，崇表中蕉所柜列为不律考虑盆涂抹分和井钟阻影牢响的御参数梅值。不同邻排水竭条件脂下、的理周论值排水固结条件参数竖向排水固结()向内径向排水固结竖向和向内径向排水固结（竖井穿透受压土层）备注1Ch—土的径向排水固结系数（cm2/s）Cv—土的竖向排水固结系数（cm2/s）

—双面排水土层或固结应力均不分布的单面排水土层平均固结度H—土层竖向排水距离（cm）。4、强度度增渔长估际计（1）真齐空排拳水固且结法梁的强缸度增别长特妥征真空抓排水队预压突法是击在预限压地镜基内捎总应埋力不夜变的锤条件考下，抢使土申中的狭孔隙好水压损力减尊小，叮有效争应力窜增加妈的方殃法。挣与暗堆载个排水法预压键法的谈不同偏之处醉在于押：形撞成有顿效应贞力的蒸路径著不同撒。真空石排水肥预压译法的渡强度搏增长渴的特奶征：1）真尿空排狼水预葬压法忆的强妥度增板长是趋在等宁向固浓结过贯程中转实现贸的；2）真谨空排相水预难压法沸加固钓地基梦时地舒基土麦中不扫会产影生剪棒切蠕借动现雷象。图11说明本了具幅有相寸同的堤垂直太有效似盈利描增量双时，资两种馅不排撒水强请度增显长的桥差异俯。两种种不同凯加固枯方式次强度队的增俘长用堆圣载排挺水预盈压法胸加固然时，继地基线中某版一时齐刻的餐抗剪既强度稍，倘在考王虑了土由于厉剪切柏而引刊起的轧强度皮衰减艰后表传示为哀：（18）式中着：封为龄天然鬼地基出抗剪轻强度曾；贸为由胶固结瓦而引俱起的启抗剪忘强度冻的增墙长量擦；有为考骂虑剪兔切变阿形及胁其它轧因素井对强歉度的滨影响稻的一落个综购合性脂折减架系数露。其中持由固河结引号起的坏强度另增量磨的姨计算蹈方法恒很多清，主奴要有苏以下内两种凳：第一船种方蚀法——有效嗓应力泊法：（19）将式兄（19）代艇入式赛（18）得农：（20）第二爬种方往法——有效矩固结术压力左法：（21）将（21）式挤代入裕（18）得生：（22）（2）真戒空排欲水预气压法惰的强戏度增字长的轰计算真空茂排水担固结份法的辟强度康增长躬可用险有效面应力驴法或套有效顽固结慎压力酸法计统算，姿即可贪分别妨用式锈（19）或怜式（21）