排水固結(jié)技術(shù)DrainConsolidation地基處理NewTechnicalofSoilImprovement1概述排水固結(jié)法能解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題?？墒沟鼗某两翟陬A(yù)壓期間基本完成或大部分完成，保證建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時(shí)可增加地基土的抗剪強(qiáng)度，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)1.1排水固結(jié)法的原理

加固軟土層豎向排水體排水墊層水平排水盲溝堆載預(yù)壓法就是用填上等外加荷載來增加總應(yīng)力σ并使超靜孔隙水壓力u消散從而增加有效應(yīng)力σ’的方法。降低地下水位和電滲排水法是總應(yīng)力不變,減少孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力σ’的方法。排水固結(jié)法的原理1.3排水固結(jié)法的應(yīng)用范圍用于處理軟粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解決兩個(gè)問題沉降問題穩(wěn)定問題采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實(shí)測沉降-時(shí)間曲線對比采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實(shí)測沉降-時(shí)間曲線對比不排水-等載預(yù)壓排水-超載預(yù)壓排水的沉降曲線豎向排水提高邊坡穩(wěn)定性系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)材料WickDrainssandgravelVerticalWickDrainsHorizontalDrains水平排水體HorizontalDrains水平排水體臨時(shí)填土堆載預(yù)壓VacuumConsolidation系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)真空預(yù)壓FLASH預(yù)壓法是以事先完成的沉降和由于固結(jié)使地基強(qiáng)度增長的兩個(gè)要素為目標(biāo)的，這種加固方法成立的背景，是以具有飽和粘性土地基由于固結(jié)而增加強(qiáng)度，以及所謂一旦地基固結(jié)沉降，即使卸掉荷載實(shí)際上也不恢復(fù)原來狀態(tài)這兩種條件而構(gòu)成的。3.計(jì)算p1作用下達(dá)到所定固結(jié)度所需要的時(shí)間。達(dá)到某一固結(jié)度所需時(shí)間可根據(jù)固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系求得。這一步計(jì)算的目的是確定第一級荷載停歇的時(shí)間，亦即第二級荷載開始施加的時(shí)間。4.根據(jù)第2步所得到的地基強(qiáng)度τf1計(jì)算第二級所能施加的荷載p2，即同樣求出在p2作用下地基固結(jié)度達(dá)70％時(shí)的強(qiáng)度以及所需時(shí)間，然后計(jì)算第三級所能施加的荷載。依次可計(jì)算出以后各級荷載和停歇時(shí)間，初步的加荷計(jì)劃也就確定下來。

5.對按以上步驟確定的加荷計(jì)劃進(jìn)行每一級荷載下地基的穩(wěn)定性驗(yàn)算。如穩(wěn)定性不滿足，則調(diào)整加荷計(jì)劃。6.計(jì)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(xiàng)計(jì)算的目的在于確定預(yù)壓荷載卸除的時(shí)間，這時(shí)地基在預(yù)壓荷載下所完成的沉降量已達(dá)設(shè)計(jì)要求，所剩留的沉降為建筑物所允許。2.2超載預(yù)壓

實(shí)際工程中還往往采用超載預(yù)壓方法來消除主固結(jié)沉降，以縮短預(yù)壓時(shí)間。預(yù)壓期間任一時(shí)刻地基沉降量可表示為：上式可用于：(1)確定所需的超載壓力值ps以保證在使用荷載pf作用下預(yù)期的總沉降量在給定的時(shí)間內(nèi)完成；(2)確定在給定超載下達(dá)到預(yù)定沉降量所需要的時(shí)間。該方法要求將超載保持到pf作用下所有點(diǎn)都完全固結(jié)為止，這時(shí)土層的大部分將處于超固結(jié)狀態(tài)。因此，這是一個(gè)安全度較大的方法，它預(yù)估的ps值或超載時(shí)間都大于實(shí)際所需的值。對于有機(jī)質(zhì)粘土、泥炭上等，其次固結(jié)沉降是重要的，采用超載預(yù)壓法對減小永久荷載下的次固結(jié)沉降有一定效果。超載預(yù)壓排水與動(dòng)力置換相結(jié)合3砂井排水固結(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算

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年獲得專利。SandDrains3.1砂井設(shè)計(jì)砂井地基的設(shè)計(jì)工作即為選擇適當(dāng)?shù)纳熬L度、直徑、間距、以及形成有效的砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，以隨地基在批載預(yù)壓過程中，在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)，達(dá)到所需要的固結(jié)度(通常定為80％)。1．砂井直徑和間距常采用“細(xì)而密”原則。一般砂井直徑：300~400mm；間距：6~8倍井徑。袋裝砂井直徑：70~120mm；間距：15~30倍井徑。2．砂井長度根據(jù)現(xiàn)場各種因素定。（土層厚、有無透水層、壓縮層厚度、承壓水、穩(wěn)定控制、沉降控制量等）一般10~25米。3．砂井排列正三角形排列正方形排列排水路徑lldede4.砂井的布置范圍:大出基礎(chǔ)輪廓線2~4m。5.砂墊層在砂井頂面應(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。砂墊層的厚度一股為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。horizontaldrainsystemisinstalledtocollectwatersqueezedintothecrushedstoneblanket.jpgHorizontaldrainsareinstalledinsandblankettocollectwatertobedischargedfromverticaldrains.jpgHeavyclayisplacedatopverticalandhorizontaldrainsystemstosqueezewateroutofthebogandcompactthesoftsubsoils3.3砂井地基固結(jié)度的計(jì)算1．瞬時(shí)加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計(jì)算1940~1942年，巴倫（Barron）根據(jù)太沙基固結(jié)理論，提出砂井的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。固結(jié)微分方程：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：用固結(jié)度表示為：豎向固結(jié)度由太沙基一維理論計(jì)算。徑向固結(jié)度等應(yīng)變條件下用下式：井徑比總固結(jié)度（大于30%時(shí)）：故2．逐漸加荷條件下地基固結(jié)度的計(jì)算目前常用的有太沙基修正法和曾國熙提出的改進(jìn)的高木俊介法，理論上可以證明，能者是近似的，而后者是精確的。改進(jìn)的高木俊介法通常將實(shí)際荷載簡化為多級等速加荷，最常用的公式為；3.4地基抗剪強(qiáng)度增長的預(yù)計(jì)曾國熙1975，198l年提出：式中η為考慮剪切蠕變及其他因素對強(qiáng)度影響的折減系數(shù)。4真空預(yù)壓法真空膜水氣收集管道系統(tǒng)水氣收集管道系統(tǒng)工作原理處理效果數(shù)據(jù)真空預(yù)壓模型試驗(yàn)真空預(yù)壓處理現(xiàn)場鳥瞰排水預(yù)壓法的其他一些現(xiàn)場施工照片a95feet(29m)longhangingmastinstallswickdrainsunderwaterE~QUAKEdrainsarei