第10讲-排水固结(2)

1、排水固结排水固结1 概概 述述2 加加 固固 原原 理理3 设设 计计 计计 算算4 施施 工工 方方 法法5 现现 场场 监监 测测 4.3 4.3 砂井地基固结度的计算砂井地基固结度的计算1瞬时加荷条件下砂井地基固结度的计算 19401942年，巴伦（Barron）根据太沙基固结理论，提出砂井的设计计算方法。 砂井固结理论假定：1.每个砂井有效影响范围为一直径为de的圆柱体，圆柱体中的土体中水向砂井渗流，圆柱边界无渗流；2.砂井地基表面受均布荷载作用，地基中的附加应力分布不随深度而变化；3.荷载是一次施加上去的，即加荷开始时，外荷载全为孔隙水压力；4.整个压密过程中，地基土的渗透系数不变；

2、5.井壁上面受砂井施工的涂抹作用影响不计。固结微分方程：)1(2222rurruczuctuHv根据卡里罗理论：任意一点的孔隙水压力u有如下关系：000uuuuuuzr用固结度表示为：)1)(1 (1zrrzUUU竖向排水的平均固结度：径向排水平均固结度：)8exp(1HrTFU2eHHdtcT2222413ln1nnnnnFweddn 井径比 )4exp(8122vzTU2HtcTvv总固结度（大于30%时）：trzeU 122248HcFdcveH故)1 (8ln12rzUt28考虑井阻和涂抹作用时：rsnFFFFkw、kh、ks砂井砂、地基土和砂井涂抹土层的渗透系数；s涂抹比，砂井涂抹后

3、的直径ds与砂井直径dw之比；L竖井深度；qw竖井纵向通水量。whrshsnqkLFskkFnnF4ln115,43)ln(22施工方法施工方法一、竖向排水体施工一、竖向排水体施工（1）砂井施工）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砂井的实际灌砂量不得小于计算值的95%。砂袋放入孔内。砂袋放入孔内至少应高出孔口至少应高出孔口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和爆破法。（2）袋装砂井施工）袋装砂井施工

4、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、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。标高；在套管内放下砂袋；拔套管，袋装砂井施工完毕。 铺设水平排水垫层、设置竖向排水体、施加固结压力。铺设水平排水垫层、设置竖向排水体、施加固结压力。（3）塑料排水带施工塑料排水带施工履带式插带机施工现场履带式插带机施工现场 塑料排谁带塑料楔塑料带固定架塑料排谁带塑料带固定架圆桩尖塑料排谁带a）混凝土圆形桩尖）混凝土圆形桩尖 b）倒梯形桩尖）倒

5、梯形桩尖 c）楔形固定桩尖）楔形固定桩尖木桩导管桩尖塑料排谁带a）定位并打入小木桩；）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；）将塑料带通过导管从管靴穿出，对准桩位；c）插入塑料）插入塑料带至设计深度；带至设计深度；d）拔出插管；）拔出插管；e）剪断塑料带，地面以上预留）剪断塑料带，地面以上预留2030cm；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）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二、二、 水平排水垫层施工水平排水垫层施工 地基表层硬壳层，采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后地基表层硬壳层，采用机械分堆摊铺法

6、，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。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。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。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。 三、三、 预压荷载施工预压荷载施工 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，加载过程中进行竖向变形

7、、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。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，对天然地基，最大竖向变形量每天不应超过竖向变形量每天不应超过10mm；边桩水平位移每天不应超过；边桩水平位移每天不应超过5mm。 （1）利用建筑物自重加压）利用建筑物自重加压 （2）堆载预压法）堆载预压法 （3）真空预压法）真空预压法 1）排水通道施工）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。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

8、）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。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，其上覆盖厚度滤水管应设在砂垫层中，其上覆盖厚度100200mm的砂层。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。回路。112233 1.真空压力分布管；真空压力分布管；2.集水管；集水管；3.出膜口出膜口 3）密封膜施工）密封膜施工

9、（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）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。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）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）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。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，最上层理由：最下一层和砂垫层相接触，膜容易被刺破，

10、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。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）抽气设备选用 射流真空泵，空抽时必须达到射流真空泵，空抽时必须达到95kPa以上的真空吸力，每块预压区至以上的真空吸力，每块预压区至少应设置两台真空泵。少应设置两台真空泵。 5）管路连接）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。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截门

11、。当预计停泵时间超过24h时，则应关闭截门。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）密封膜分层铺设 b）膜上全面覆水后真空泵抽气）膜上全面覆水后真空泵抽气四、真空四、真空-堆载预压法施工堆载预压法施工 粘性土，当膜下真空度稳定地达到粘性土，当膜下真空度稳定地达到80kPa后，抽真空后，抽真空10d左右可进行左右可进行上部堆载施工，即边抽真空，边连续施加堆载。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，一般后，一般抽真空抽真

12、空2030d可进行堆载施工；若荷载大时应分级施加。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。的气密性。 防护层可采用土工编织布或无纺布等，其上铺设防护层可采用土工编织布或无纺布等，其上铺设100300mm厚的砂厚的砂垫层，然后再进行堆载。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。度变化，发现漏气及时处理。工艺流程为：工艺流程为： 质量检验质量检验三、质量检验三、质量检验 （1）排水竖井处理深度范围内和竖井底面