地基排水固结法工艺Word页

1、精品文档精品文档精品文档精品文档精品文档精品文档第四章 排水固结法第一节 概述我国沿海地区和内陆湖泊和河流谷地分布着大量软弱粘性土。这种土的特点含水量大、压缩性高、强度低、透水性差、很多情况埋藏较深。在软土地基上直接建造建筑物或进行填土时，地基将由于固结和剪切变形会产生很大的沉降和沉降差异，而且沉降的延续时间长，因此有可能影响建筑物的正常使用。另外，由于其强度低，地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求而产生地基土破坏。所以这类软土地通常需要采取加固处理，排水固结法就是处理软粘土地基的有效方法之一。排水固结法法是对天天然地基基，或先先在地基基设置沙沙井（袋袋装沙井井或塑料料排水带带）等竖竖向排水

2、水体，然然后利用用建筑物物本身重重量分级级逐渐加加载，或或在建筑筑物建造造前在场场地先行行加载预预压，使使土体中中的孔隙隙水排出出，逐渐渐固结，地地基发生生沉降时时，同时时强度逐逐渐提高高的方法法。该法法常用于于解决软软粘土地地基的沉沉降和稳稳定问题题，可使使地基的的沉降在在加载预预压期间间不致产产生过大大的沉降降和沉降降差。同同时，可可增加地地基土的的抗剪强强度，从从而提高高地基的的承载力力和稳定定性。排水固结法法是由排排水系统统和加压压系统两两个主要要部分组组成。加压系统，是是为地基基提供必必要的固固压力而而设置的的，它是是地基土土层因产产生附加加压力而而发生排排水固结结。设置置排水系系统

3、则是是为了改改善地基基原有的的天然排排水系统统的边界界条件，增增加孔隙隙水排出出路径，缩缩短排水水距离，从从而加速速地基土土的排水水固结进进程。如如果没有有加压系系统，排排水固结结就没有有动力，既既不能形形成超静静水压力力，即使使有良好好的排水水系统，孔孔隙水仍仍然难以以排出，也也就谈不不上土层层的固结结。反之之，若没没有排水水系统，土土层排水水途径少少，排水水距离长长，即使使有加压压系统，孔孔隙水排排出速度度仍然慢慢，预压压期间难难以完成成设计要要求的固固结沉降降量，地地基强度度也就难难以及时时提高，进进一步的的加载也也就无法法顺利进进行。因因此，加加压和排排水系统统是相互互配合、相相互影响

4、响的。当当软土层层较薄，或或土的渗渗透性较较好而施施工期允允许较长长时，可可仅在地地面铺设设一定厚厚度的砂砂垫层，然然后加载载，土层层中水沿沿竖向流流入砂垫垫层而排排出。当当工程遇遇到透水水性很差差的深厚厚软土层层时，可可在地基基中设置置砂井等等竖向排排水体，地地面连以以排水砂砂垫层，构构成排水水系统。根据加压和和排水两两个系统统的不同同，派生生出多种种固结加加固地基基的方法法，如图图4.11.1所所示。排水固结法法是从简简单的堆堆载预压压这一传传统处理理方法发发展起来来的。由由于细粒粒粘性土土透水差差，土层层厚时，排排水固结结需耗费费很长时时间。20世纪30年代初初，美国国发明了了砂井预预载

5、预压压法，从从而大大大加快了了粘性土土排水固固结速度度。该法法在全世世界得到到广泛应应用。20世纪40年代初初，瑞典典的齐鲁鲁曼等人人发明了了纸板排排水法。这这种方法法可用于于极软弱弱地基中中设置竖竖向排水水体。不不仅排水水体质量量稳定，而而且施工工速度快快、费用用低。弥弥补了砂砂井排水水的一些些不足。19552年，瑞瑞典皇家家地质学学院的研研究人员员提出了了真空预预压法加加固软弱弱地基技技术。该该法无需需堆载，利利用对载预压法法加载法 超载预预压法建筑自重分分级加载载法 加压系系统 真空预预压 降水预预压 电渗法法排水固法 联合法法 普通砂砂井 竖向排排水体 袋装砂砂井 排水系系统 塑料排排

6、水板 其它（如如柔性排排水管等等）水平排水体体砂垫垫层图411大气压力和和空隙中中负压加加速排水水固结，有有一定的的优越性性。20世纪60年代末末，日本本的研究究者改进进了普通通砂井，开开发出质质量更容容易保证证、直径径大大缩缩小，施施工更加加方便、快快捷的袋袋装砂井井排水。20世纪70年代初初期，日日本有开开发出渗渗透性良良好、便便于施工工、质量量更加稳稳定的塑塑料排水水带，进进一步完完善和提提高了竖竖向排水水体施工工技术。由由此，可可以清楚楚地看出出，排水水固结的的各种方方法都是是在改进进加压和和排水两两个系统统基础上上发展起起来的。排水固结法法可和其其他地基基处理方方法结合合起来使使用，

7、作作为综合合处理地地基的手手段。如如天津新新港曾进进行了真真空预压压（使地地基土强强度提高高）在设设置碎石石桩使形形成复合合地基的的试验，取取得良好好效果。又又如美国国跨越金金山湾南南端的DDumbbartton桥桥东侧引引道路堤堤场地，路路堤下淤淤泥的抗抗剪强度度小于5kpaa，其固固时间将将需要3040年，为为了支撑撑路堤和和加速所所预计的的2m沉降量量,采用如如下方案案：1、采用用土工聚聚合物以以分布路路堤荷载载和减小小不均匀匀沉降；2、使用用轻质填填料以减减轻荷载载；3、采用用竖向排排水体使使固结时时缩短到到一年以以内；4、设置置土工聚聚合物滤滤网以防防排水层层发生污污染等。第二节 排

8、水固固结法原原理在饱和软土土地基中中施加荷荷载后，孔孔隙水被被缓慢排排出，孔孔隙体积积随之逐逐渐减小小，地基基发生固固结变形形。同时时，随着着超静水水压力逐逐渐消散散，有效效应力逐逐渐提高高，地基基土强度度就逐渐渐增长，(a)竖向向排水情情况 (b)砂井井地基排排水情况况几年至十几几年之久久。为了了加速固固结，最最有效的的方法是是在天然然土层中中增加排排水途径径，缩短短排水距距离，在在天然地地基中设设置排水水体，如如图422(bb)所示示。这是是土层中中的孔隙隙水主要要从平向向通过砂砂井和部部分丛竖竖向排出出。所以以砂井（袋袋装砂井井或塑料料排水带带）的作作用就是是增加排排水条件件，缩短短排水

9、距距离，加加速地基基土的固固结、抗抗剪强度度的增长长和沉降降的发展展。为此此，缩短短了预压压工程的的预压期期，在短短期内达达到较好好的固结结效果，使使沉降提提前完成成；加速速地基土土的强度度增长，使使地基承承载力提提高的速速率始终终大于施施工荷载载增长的的速率，以以保证地地基的稳稳定性，这这一点无无论从理理论和实实践上都都得到了了证实。排水固结法法的应用用条件，除除了要有有砂井（袋袋装砂井井或塑料料排水带带）的施施工机械械和材料料外，还还必须有有：1.预压荷荷载；2.预压时时间；3.使用的的土类条条件。预预压荷载载是个关关键问题题，因为为施加预预压荷载载后才能能引起地地基土的的排水固固结。然然

10、而施加加一个与与建筑物物相等的的荷载，这这并非轻轻而易举举的事，少少则几千千吨，大大则数十十万吨，许许多工程程因无条条件施加加预压荷荷载而不不宜采用用砂井处处理地基基，这时时就必须须采用真真空预压压法、降降水预压压法或电电渗排水水等等。堆堆载预压压是在地地基中形形成超静静水压力力的条件件下排水水固结，称称为正压压固结；真空预预压和降降水预压压是在负负超静压压力下排排水固结结，称为为负压固固结，其其加固原原理是类类似的。排水固结法法适用于于处理各各类淤泥泥、淤泥泥质土及及冲填土土等饱和和粘性土土地基。砂砂井法特特别适用用于存在在连续薄薄砂层的的地基。砂砂井只能能加速主主固结而而不能减减少次固固结

11、，对对有机质质土和泥泥炭等次次固结土土，不宜宜采用砂砂井法。降降低地下下水位法法、真空空预压法法和电渗渗法由于于不增加加剪应力力，地基基不会产产生剪切切破坏，所所以它是是用于很很软弱的的粘土地地基。每个砂井的的有效影影响范围围为一圆圆柱体；砂井地基表表面受连连续均不不荷载作作用下，地地基中的的附加应应力分布布不随深深度而变变化，故故地基土土仅产生生竖向的的压密变变形；荷载是一次次施加上上去的，加加荷开始始时，外外荷载全全部由孔孔隙水压压力负担担；在整个压密密过程中中，地基基土的渗渗透系数数保持不不变；井壁土面受受砂井施施工所引引起的涂涂抹作用用（可使使渗透性性发生变变化）的的影响不不计。井阻作

12、用。当当采用挤挤土的方方式施工工时，尚尚应考虑虑土的涂涂抹和扰扰动影响响后，按按上式计计算的砂砂井地基基平均固固结度应应乘以折折减系数数，其值值通常可可取0.800.995。砂砂径长径径比越大大，井料料渗透系系数越小小，以及及施工产产生的涂涂抹和扰扰动影响响越大时时，折减减系数取取值应越越小，反反之，折折减系数数取值可可适当增增大。目前常用的的预压抗抗剪强度度增长的的方法有有效应力力法和有有效固结结压力法法。1、有效应应力法2、有效固固结压力力法（三）沉降降量计算算沉降计算的的目的有有以下两两点：（1）对于于以稳定定控制的的工程，如如堤坝等等，通过过沉降计计算可预预估施工工期间由由于基底底沉降

13、而而需要增增加的土土方量，还还可估计计工程竣竣工后尚尚未完成成的沉降降量，作作为堤坝坝预留沉沉降高度度及路堤堤顶面加加宽依据据。（2）对于于以沉降降控制的的建筑物物，沉降降计算的的目的在在于估算算所需预预压时间间和各时时期沉降降量的发发展情况况，以调调整排水水系统和和预压系系统间的的关系，提提出施工工阶段的的设计。地基土的总总沉降量量一般包包括瞬时时沉降、固固结沉降降和次固固结沉降降三部分分。瞬时时沉降时时在荷载载作用下下由于土土的畸变变（这时时土的体体积不变变，即=0.55）所引引起，并并在荷载载作用下下立即发发生的。这这部分变变形是不不可忽略略的，这这一点正正是逐渐渐被人们们所认识识的。固

14、固结沉降降是由孔孔隙水的的排出而而引起土土体积减减小造成成的，占占总沉降降量的主主要部分分。而次次固结沉沉降则是是由于超超静水压压力消散散后，在在恒值有有效应力力作用下下土骨架架的徐变变所至。次次固结的的大小与与土的性性质有关关。泥炭炭土、有有机质土土或高塑塑性粘性性土土层层，次固固结沉降降占很可可观的部部分，而而其他土土则所占占比例不不大。次次固结沉沉降目前前还不容容易计算算，若忽忽略次固固结沉降降则最终终沉降S可按下下式计算算：二、排水固固结设计计设计前，通通过勘察察查明土土层在水水平方向向和竖直直方向的的分布变变化，透透水层的的位置及及水源补补给条件件等。应应通过土土工试验验确定土土的固

15、结结系数、孔孔隙比和和固结压压力关系系、三轴轴试验抗抗剪强度度以及原原位十字字板抗剪剪强度等等。对重重要的工工程，应应在现场场先进行行预压试试验，测测定竖向向变形、侧侧向移位位、孔隙隙水压力力等数据据。根据据试验所所获资料料分析地地基处理理效果。排水固结法法的设计计，实质质上在于于根据上上部结构构荷载的的大小，地地基土的的性质及及工期要要求，合合理安排排排水系系统和加加压系统统的关系系，确定定竖向排排水体的的直径、间间距、深深度和排排列方式式，确定定预压荷荷载的大大小和预预压时间间，要求求做到： eq oac(,1)加固期期限尽量量短； eq oac(,22)固结沉沉降要快快； eq oac(

16、,3)充分增增加强度度； eq oac(,4)注意安安全。（一）加压压系统设设计目前采用的的加压方方法包括括：堆载载法、利利用建筑筑物自重重法、降降水法、真真空法以以及联合合法等。这这些方法法各具特特色，适适用范围围亦有差差别，下下面依次次介绍其其设计方方法。1、堆载预预压法堆载预压是是在建筑筑施工前前通过临临时堆填填土、砂砂、石、砖砖等散料料对地基基加载预预压，使使地基土土的沉降降大部分分或分基基本完成成，并因因固结而而提高地地基承载载力，然然后除去去堆载，再再行建筑筑施工的的一种处处理方法法。该法法适用于于各种软软粘土地地基。（2）超载载预压对沉降有严严格限制制的建筑筑，应采采取超载载预压

17、法法处理地地基。经经超载预预压后，如如受压土土层各点点的有效效竖向应应力大于于建筑物物荷载引引起的相相应点的的附加总总应力时时，则今今后在建建筑物荷荷载作用用下地基基土将不不会再发发生主固固结变形形，而且且将减小小次结变变形，并并推迟次次固结变变形的发发生。对有机质粘粘土、泥泥炭土等等，其次次固结沉沉降是重重要的，采采用超载载预压法法对减小小永久荷荷载下的的次固结结沉降有有一定效效果。计计算原则则是把ppf作用下下的总沉沉降看成成为主固固结沉降降和次固固结沉降降之和。2、真空预预压法真空预压法法是在需需要加固固的软土土地基表表面先铺铺设砂垫垫层，然然后埋设设竖向排排水体，竖竖向排水水体常采采用

18、袋装装砂井、或或塑料排排水带。再再用不透透气的封封闭膜使使其与大大气隔绝绝，薄膜膜四周埋埋入土中中，通过过砂垫层层埋设的的吸水管管道，用用真空装装置进行行抽气，使使其形成成真空，使使土中水水排出，增增加地基基的有效效应力. eq oac(,1)由于膜膜内真空空度使膜膜内外形形成大气气压力差差，该压压差成为为作用与与地基的的预压荷荷载。由由于土体体与砂垫垫层和砂砂井间的的压差，发发生渗流流，使土土中的孔孔隙水压压力不断断降低，有有效应力力不断增增加，从从而促使使土体固固结。真真空预压压法加固固地基的的原理使使土体在在压差（pa-pv）作用下下固结，pa为大气气压力下下，pv为砂垫垫层气压压。 e

19、q oac(,2)地下水水位降低低，相应应增加附附加应力力。抽气气前，地地下水位位离地面面H1，抽气气后土体体中水位位降至H2，亦即即下降H1-H2，在此此范围内内的土体体便从浮浮重度变变为湿重重度，此此时土骨骨架增加加了大约约水高H1-H2的固定定压力。 eq oac(,3)封闭气气泡排出出，土的的渗透性性加大。如如饱和土土体中含含有少量量封闭气气泡，在在正压作作用下，该该气泡堵堵塞孔隙隙，使土土的渗透透性降低低，固结结过程减减慢。但但再真空空吸力下下，封闭闭气泡被被吸出，从从而使土土体的渗渗透性提提高，固固结过程程加速。（2）真空空预压的的设计设计内容除除排水系系统外，主主要包括括：密封封

20、内的真真空度，加加固土层层要求达达到的平平均固结结度，竖竖向排水水体的尺尺寸，加加固后的的沉降和和工艺设设计等。 eq oac(,1)膜内真真空度。真真空预压压效果和和封闭膜膜内所达达到的真真空度大大小关系系极大。根根据国内内一些工工程的经经验，当当采用合合理的工工艺和设设备，膜膜内真空空度一般般可维持持6000mmHHg左右，相相当于80kkpa的真空空压力，。此此值可作作为最大大膜内设设计真空空度。 eq oac(,2)加固区区内要求求达到平平均固结结度。一一般可采采用80%的固结结度。如如工期许许可，也也可采用用更大一一些的固固结度作作为设计计要求达达到的固固结度。 eq oac(,3)

21、竖向排排水体。一一般采用用袋装砂砂井或塑塑料排水水带。真真空预压压处理地地基时，必必须设置置竖向排排水体，由由于砂井井（袋装装砂井或或塑料排排水带）能能将真空空度从砂砂垫层中中传至土土体，并并将土体体中的水水抽至砂砂垫层然然后排出出。若不不设置砂砂井等就就起不到到上述的的作用和和加固目目的。抽真空的时时间与土土质条件件和竖向向排水体体的间距距密切有有关。达达到相同同的固结结度，间间距越小小，则所所需的时时间越短短，。3、降低地地下水位位预压法法降低地下水水位法是是指利用用井点抽抽水降低低地下水水位以增增加土的的自重应应力，达达到预压压加固的的目的。降降低地下下水位能能使土的的性质得得到改善善，

22、使地地基发生生附加沉沉降。降降低地基基中的地地下水位位，使地地基中的的软土承承受了相相当于水水位下降降高度水水柱的重重量而固固结。这这种增加加有效应应力的方方法.降低地下水水位法最最适用于于砂性土土或在软软粘土层层中存在在砂或粉粉土的情情况。对对于深度度的软粘粘土层，为为加速其其固结，往往往设置置砂井并并采用井井点法降降低地下下水位。当当应用真真空装置置降水时时，地下下水位约约可降低低56m，产生生的预压压荷载为为5060kkpa，相当当于3mm左右的的砂石堆堆载，可可见其效效果是很很可观的的。若需需要更深深的降水水时，则则需要用用高扬程程的井点点法。效效果将更更显著。降低地下水水的方法法有多

23、种种，在选选用降低低水位方方法时，还还要根据据多种因因素如地地基土类类型、透透水层位位置、厚厚度、水水的补给给源、井井点布置置形状、要要求降低低水位的的深度和和工程特特点，进进行技术术经济比比较后确确定，各各类井点点的适用用范围见见表433111。4、利用建建筑物自自重加压压法该法是指直直接利用用建筑物物自身重重量，分分期施工工，使地地基在前前期荷载载下固结结，强度度提高到到满足下下一级荷荷载在继继续施工工，如此此反复，直直至建筑筑物竣工工，达到到使用荷荷载。由由于在施施工过程程中，地地基逐渐渐发生固固结沉降降，至建建筑物投投入使用用时沉降降大部分分完成。该该法由于于不需要要另外的的加载系系统

24、，是是一种经经济有效效的方法法。该法适用于于某些对对沉降要要求不严严格（能能够适应应较大变变形），而而以地基基稳定性性为控制制条件的的建筑物物，如路路堤、土土坝、油油罐等。路堤、土坝坝类建筑筑物由于于填土层层厚度大大、荷载载大、虽虽对沉降降变形无无严格限限制，但但对软土土地基强强度往往往不能满满足快速速填筑的的要求。因因此，工工程施工工中必须须严格控控制加荷荷速率，采采取分层层填筑方方法，以以确保地地基的稳稳定。而油罐、贮贮水池类类建筑物物工作荷荷载大（可可达2000kPaa），天天然地基基承载力力往往达达不到要要求。这这类建筑筑物使用用前，必必须先进进行分级级冲水预预压加固固，以提提高地基基

25、土的强强度，满满足地基基稳定性性要求。利用建筑物物自重分分级加载载设计与与堆载预预压法原原理相同同，不再再赘述。（二）排水水系统设设计排水系统包括水平排水体（砂垫层）和竖向排水体（砂井、袋装砂井和塑料排水带）两部分。利用排水固结法处理地基必须在地表铺设砂垫层形成水平排水体。但竖向排水体却并非必不可少。若软土层厚度不大或软土层含较多薄粉砂夹层，预计依靠地基中的天然排水通道固结速率能够满足设计要求的条件下，可以不设置竖向排水体，以简化施工，节省费用。1、水平排排水体水平排水体体即砂垫垫层，其其作用是是保证地地基固结结过程中中排出的的水能够够顺利地地通过砂砂垫层后后迅速排排出，使使受压土土层的固固结

26、能够够正常进进行，以以利提高高地基处处理效果果，缩短短固结时时间。因因此，水水平排水水垫层的的质量对对排水固固结处理理的效果果有着重重要的影影响。在预压区内宜设置与砂垫层相连的排水盲沟，并把地基中排出的水引出预压场地。2、竖向向排水体体软软粘土中中孔隙非非常细小小，渗透透系数大大约比砂砂要小56个数量量级，因因此孔隙隙水排出出速度极极低。对对厚度大大的粘土土层采用用排水固固结处理理时，如如不改善善粘土层层排水条条件，地地基固结结将十分分缓慢。这这就需要要在地基基中设置置竖向排排水体，以以缩短排排水距离离，增加加排水通通道，加加速排水水固结。目前应用最最多的竖竖向排水水体有普普通砂井井、袋装装砂

27、井和和塑料排排水带三三种。（1）普通通砂井利利用土中中的砂井井作为排排水通道道，缩短短孔隙水水排出的的途径，在在砂井顶顶部设置置砂垫层层，砂垫垫层上部部压载以以增加土土中附加加应力。附附加应力力产生超超静水压压力将水水排出土土体，是是软土提提前固结结以增加加地基土土强度.砂井深深度、直直径、间间距、排排列方式式和砂井井材料等等。这些些参数的的选择一一般要求求满足在在不太长长的预压压时间里里，使地地基的固固结度达达到80%以上。 eq oac(,1)砂井深深度砂井深度应应根据建建筑物对对地基的的稳定和和变形要要求确定定的。对对地表滑滑动稳定定性控制制的工程程，砂井井深度至至少应超超过最危危险的滑

28、滑动面22m。对对以沉降降控制的的建筑物物，如果果压缩土土层的厚厚度不大大，砂井井宜贯穿穿压缩土土层，对对深厚的的压缩土土层，砂砂井深度度根据在在限定的的预压时时间内应应消除的的变形量量确定。若若施工设设备条件件达不到到设计深深度，则则可以采采取其他他途径来来满足工工程要求求。 eq oac(,2)砂井直直径和间间距减小砂井间间距较之之增大井井距对加加速固结结的效果果更显著著。因此此应以“细而密”的原则则选择井井径和间间距，并并以粘性性土层的的固结特特性、灵灵敏度、上上部荷载载大小以以及施工工期等为为依据进进行设计计。一般般井径可可为3005000mm。但他他还受施施工方法法制约。有有些施工工

29、方法砂砂井直径径过小，易易出现灌灌砂量不不足，缩缩颈或砂砂井不连连续等质质量问题题。砂井井间距通通常按井井径比n确定。一一般n=68,nn9时，砂砂井排水水效果变变差。 eq oac(,33)砂井排排列砂井平面布布置可采采用正三三角形或或正方形形排列，其其相应的的有效排排水范围围分别为为正六边边形和正正方形参参见图4334。为简简化计算算，将其其均化为为等效圆圆，则等等效圆的的直径de和砂井井间距ll间的关关系为：正三角角形布置置时，de=1.005l，正方方形布置置时，de=1.113l。为防止地基基产生过过大的侧侧向变形形和防止止地基周周边附近近地基的的剪切破破坏，砂砂井布置置范围应应适当

30、扩扩大。扩扩大范围围可由基基础外缘缘向外增增加24米。 eq oac(,4)砂井材材料和灌灌砂量砂井井用的砂砂料宜用用中粗砂砂，含泥泥量应小小于3%，其中中密状态态的干密密度不小小于1.555t/m3。砂井井灌砂量量应按井井孔容积积和砂的的中密状状态时的的干密度度计算，其其实际灌灌砂量不不得小于于计算值值的95%。（2）袋装装砂井袋装砂井是是由普通通砂井改改进而产产生的一一项新技技术。与与普通砂砂井相比比，它主主要有以以下几方方面的优优点。 eq oac(,1)可在更更大程度度上体现现“细而密”的原则则，其排排水固结结效果更更好。 eq oac(,2)砂井质质量易保保证，不不会出现现缩颈、或或

31、砂井不不连续等等质量问问题。 eq oac(,3)设备轻轻便，可可以在更更软弱的的地基上上施工出出质量稳稳定的砂砂井。 eq oac(,4)节省砂砂料，施施工进度度快，工工程造价价低。袋装砂井直直径一般般为701000mm。具体体视排水水量大小小和施工工工艺要要求确定定。砂井井间距可可按n=11520选用，一一般砂井井间距在在1.52.0mm。沙袋材料应应选用透透水性好好、抗拉拉强度高高，且具具较好的的抗老化化、耐腐腐蚀性能能的材料料。目前前国内普普遍采用用聚丙烯烯编织布布。（3）塑料料排水带带塑料排水带带是一种种人工排排水体，它它是在早早期的纸纸板排水水法基础础上改正正和发展展起来的的。 e

32、q oac(,1)塑料排排水带的的结构和和性能塑料排水带带有芯板板和滤膜膜组成如如图433188所示。芯芯板多由由不易产产生压缩缩变形且且有较高高强度的的聚乙烯烯或聚丙丙烯塑料料制成两两面有间间隔槽的的板体，滤滤膜则由由渗水性性好且耐耐腐蚀的的涤纶衬衬布制成成，亦有有带排水水孔或不不带排水水孔的无无纺布取取代芯板板制成柔柔性排水水带结构构。用塑塑料排水水带作为为竖向排排水体，地地基土层层中的孔孔隙水在在固结压压力作用用下渗流流通过滤滤膜层进进入芯板板沟槽，并并通过沟沟槽从排排水垫层层中排出出。塑料料排水带带单孔过过水断面面大，排排水通畅畅，固结结排水效效果好，且且质量轻轻、强度度高、耐耐久性好

33、好。因系系工厂化化生产，质质量稳定定可靠。采采用塑料料排水带带法还具具有施工工机械较较轻便，可可在超软软弱地基基上施工工，施工工效率高高，便于于施工和和管理、缩缩短地基基加固周周期等一一系列优优点。第四节 排水固固结法施施工工艺艺运用排水固固结法原原理的各各种地基基处理方方法，其其施工主主要内容容可归纳纳为三个个主要方方面：1、铺设排排水砂垫垫层；2、设置竖竖向排水水体；3、施加固固结压力力。一、平排水水砂垫层层施工排水砂垫层层的作用用是使在在预压过过程中，从从土体进进入垫层层的渗流流水迅速速排出，使使土体固固结能正正常进行行，因而而垫层的的质量将将直接关关系到加加固效果果和预压压时间的的长短

34、。1、垫层材材料垫层材料应应采取渗渗水好的的砂料，其其渗透系系数一般般不低于于10-33cm/s，同时时能起到到一定的的反滤作作用。通通常采用用级配良良好的中中粗砂，含含泥量不不大于3%，一般般不宜采采用粉、细细砂。也也可采用用连通砂砂井的砂砂沟来代代替整片片砂垫层层。2、垫层厚厚度排水垫层的的厚度首首先要满满足从土土层渗入入垫层的的渗流水水能及时时的排出出，另一一方面应应起到持持力层的的作用。一一般情况况应选用用3050ccm厚度。对对新吹填填不久的的或无硬硬壳层的的软粘土土及水下下施工的的特殊条条件，应应采用厚厚的或混混合料排排水垫层层。3、垫层施施工（1）若地地基承载载力较好好，能上上一

35、般建建筑机械械时，可可采用机机械分堆堆摊铺法法，即先先堆成若若干砂堆堆，然后后用推土土机或人人工摊平平。（2）当硬硬壳层承承载力不不足时，可可采用顺顺序推进进铺筑法法，避免免机械进进入未铺铺垫层的的场地。（3）若地地基表面面非常软软，若新新沉积或或新吹填填不久的的超软地地基，首首先要改改善地基基表面的的持力条条件，可可现在地地基表面面铺设筋筋网层，再再铺砂垫垫层。筋筋网可用用土工聚聚合物、塑塑料编织织网或竹竹筋网等等材料。但但应注意意对受水水平力作作用的地地基，当当筋网腐腐烂形成成软弱夹夹层时对对地基稳稳定性的的不利影影响。（4）尽管管对超软软地基表表面采取取了加强强措施，但但持力条条件仍然然

36、很差，一一般轻型型机械上上不去，在在这种情情况下，通通常采用用人工或或轻便机机械顺序序推进铺铺设。应当指出，无无论采用用何种方方法施工工，在排排水垫层层的施工工过程中中都应避避免过渡渡扰动软软土表面面，以免免造成砂砂土混合合，影响响垫层的的排水效效果。此此外，在在铺设砂砂层前，应应清除干干净砂井井表面的的淤泥或或其他杂杂物，以以利于砂砂井排水水。二、竖向排排水体施施工竖向排水体体有用3050ccm直径的的普通砂砂井；712ccm直径的的袋装砂砂井；110cmm宽的塑塑料排水水带。1、砂井施施工砂井施工要要求： eq oac(,11) 保证砂砂井连续续和密实实，并且且不出现现颈缩现现象； eq

37、oac(,22)尽量减减少对周周围土的的扰动； eq oac(,3)砂井的的长度、直直径和间间距应满满足设计计要求。 砂井施工一一般先在在地基中中成孔，再再在孔内内灌砂形形成砂井井。表4441为砂井井成孔和和灌砂方方法。选选用时应应尽量选选用对周周围土扰扰动小且且施工效效率高的的方法。砂井成孔的的典型方方法有套套管法、射射水法、螺螺旋钻成成孔法和和爆破法法。（1）套管管法 砂井成成孔和灌灌砂方法法 表4441类型成孔方法灌砂方法使用套管管端封闭冲击打入振动打入用压缩空气气用饱和砂静力提拔套套管振动提拔套套管静力提拔套套管静力打入管端敞开浸水自然下下沉静力提拔套套管不使用套管管旋转射水、冲冲击射

38、水水用饱和砂该法是将带带活瓣管管尖或套套用混凝凝土端靴靴的套管管沉到预预定深度度，然后后在管内内灌砂、拔拔出套管管形成砂砂井。根根据沉管管工艺的的不同，又又分为静静压沉管管法、锤锤击沉管管法、锤锤击静压压联合沉沉管法和和振动沉沉管法等等。静压、锤击击及其联联合沉管管法提管管时宜将将管内砂砂柱带起起来，造造成砂井井缩颈或或断开，影影响排水水效果，辅辅以气压压法虽有有一定效效果，但但工艺复复杂。采用振动沉沉管法，是是一振动动锤为动动力，将将套管沉沉到预定定深度，灌灌砂后振振动、提提管形成成砂井。能能保证砂砂井连续续，但其其振动作作用对土土的扰动动较大。此此外，沉沉管法的的一个公公共缺点点是由于于击

39、土效效应产生生一定的的涂抹作作用，影影响孔隙隙水排出出。（2）水冲冲成孔法法该法是通过过专用喷喷头、依依靠高压压下的水水射流成成孔，成成孔后经经清孔、灌灌砂形成成砂井。射水成孔工工艺，对对土质较较好且均均匀的粘粘性土地地基是较较适用的的，但对对土质很很软的淤淤泥，因因成孔和和灌砂过过程中容容易缩孔孔，很难难保证砂砂井的直直径和连连续性，对对夹有粉粉砂薄层层的软土土地基，若若压力控控制不严严，宜在在冲水成成孔时出出现串孔孔，对地地基扰动动较大。射水成孔的的设备比比较简单单，对土土的扰动动较小，但但在泥浆浆排放、塌塌孔、缩缩颈、串串孔、灌灌砂等方方面都存存在一定定的问题题。（3）螺旋旋钻成孔孔法该

40、法以螺旋旋钻具干干钻成孔孔，然后后在孔内内灌砂形形成砂井井。此法法适用于于陆上工工程，砂砂井长度度在100m以内内，土质质较好，不不会出现现缩颈和和塌孔现现象的软软弱地基基。该法法所用设设备简单单而机动动，成孔孔比较规规整，但但灌砂质质量较难难掌握，对对很软弱弱的地基基也不适适用。（4）爆破破成孔法法此法是先用用直径773mmm的螺纹纹钻钻成成一个砂砂井所要要求设计计深度的的孔，在在孔中放放置由传传爆线和和炸药组组成的条条药包，爆爆破后将将孔扩大大，然后后往孔内内灌砂形形成砂井井。这种种方法施施工简易易，不需需要复杂杂的机具具，适用用于深为为67m的浅砂砂井。制作砂井的的砂宜用用中砂，砂砂的粒

41、径径必须能能保证砂砂井具有有良好的的渗水性性。砂井井粒度要要不被粘粘土颗粒粒堵塞。砂砂应是洁洁净的，不不应有草草根等杂杂物，其其含泥量量不应超超过3%。对所用的砂砂，国外外要求作作粒径分分析。粒粒径级配配曲线与与反滤层层所要求求的砂料料应基本本相同。为为了最大大限度的的发挥砂砂井的排排水过滤滤作用，太太沙基认认为砂的的d15（小小于某粒粒径的含含量占砂砂总砂井的灌砂砂量，应应按砂在在中密状状态时的的干重度度和井管管外径所所形成的的体积计计算，其其实际灌灌砂量按按质量控控制要求求，不得得小于计计算值的的95%。为了避免砂砂井断颈颈或缩颈颈现象，可可用灌砂砂的密实实度来控控制灌砂砂量。灌灌砂时可可

42、适当灌灌水，以以利密实实。砂井位置的的允许偏偏差为该该井的直直径，垂垂直度的的允许偏偏差为1.55%。2、袋装砂砂井施工工袋装砂井是是普通砂砂井的改改良和发发展。普普通砂井井已有50余年的的使用历历史，而而袋装砂砂井在20世纪60年代末末期才开开始使用用，目前前国外已已广泛使使用，国国内也在在广泛使使用。普通砂井常常用的施施工方法法，其缺缺点是：套管成成孔法在在打设套套管时必必将扰动动其周围围土，使使透水性性减弱（即即涂抹作作用）；射水成成孔法对对含水量量高的软软土地基基施工质质量难以以保证，砂砂井中容容易混入入较多的的泥砂；螺旋钻钻成孔法法在含水水量高的的软土地地中也难难做到孔孔壁直立立，施

43、工工过程中中需要排排除废土土，而处处理废土土需要人人力、场场地和时时间，因因此它的的适用范范围也受受到一定定的限制制。应当当指出，对对含水量量很高的的软土，应应用砂井井容易产产生缩颈颈、断颈颈或错位位现象。普通砂井即即使在施施工时能能形成完完整的砂砂井，但但当地面面荷载较较大时，软软土层便便产生侧侧向变形形，也可可能是砂砂井错位位。袋装砂井是是用具有有一定伸伸缩性和和抗拉强强度很高高的聚丙丙烯或聚聚乙烯编编制袋装装满砂子子，他基基本上解解决了大大直径砂砂井所存存在的问问题，使使砂井的的设计和和施工更更加科学学化，保保证砂井井的连续续性；打打设设备备实现了了轻型化化，比较较适应在在软土地地基上施

44、施工；用用砂量大大为减少少；施工工速度快快、工程程造价低低，是一一种比较较理想的的竖向排排水体。（1）施工工机具袋装砂井直直径一般般为70120，为为了提高高施工效效率，减减轻设备备重量，国国内外均均开发了了专用于于袋装砂砂井施工工的专用用设备，基基本形式式为导管管式振动动打设机机。但在在移位方方式上则则各有差差异。国国内几种种典型设设备有履履带臂架架式、步步履臂驾驾式、轨轨道门架架式、吊吊机导架架式等，其其性能如如表4442所示。 打设机机械性能能表 表4442打设机械型型号进行方式打设动力整机重(tt)接地面积()接地压力(kn/)打设深度（m）打设效率（m/台班）SSD200履带振动锤3

45、4.535.010201500UB-166步履振动锤153.050101551000门架轨道振动锤188.023101551000履带吊机振动锤100121000由于袋装砂砂井直径径小、间间距小，所所以加固固同样面面积的土土所需打打设袋装装砂井的的根数要要比普通通砂井的的根数为为多。如如直径70袋装装砂井按按1.22m正方方形布置置，则每每1.444需打打设一根根，而直直径0.4m的的普通砂砂井，按按1.66m正方方形布置置，每2.556需打打设一根根，所以以前者打打设的根根数是后后者的1.8倍。国国内某些些单位对对普通砂砂井和袋袋装砂井井作了经经济比较较，在同同一工程程中，加加固每平平方米地

46、地基的袋袋装砂经经费用是是普通砂砂井的50%左右。（2）砂袋袋材料的的选择砂袋材料必必须具有有透水、透透气、足足够的强强度、韧韧性和柔柔性，并并且在水水中能起起耐腐蚀蚀和滤网网作用。（3）袋装装砂井直直径、长长度和间间距选择择袋装砂井的的直径一一般采用用70120，间间距1.52.0mm，井径径比为1525。灌入砂袋的的砂宜用用干砂，并并应灌制制密实。砂砂袋长度度应较砂砂井孔长长度长50，使使其放入入井孔内内后能露露出地面面，以便便埋入排排水砂垫垫层中。袋装砂井施施工时，所所用钢管管的内径径宜略大大于砂井井直径，以以减小施施工过程程中对地地基土的的扰动。另另外，拔拔管后带带上砂袋袋的长度度不宜

47、超超过500。3、塑料排排水带施施工塑料排水带带的施工工方法和和原理与与袋装砂砂井大致致相同。塑塑料排水水带是用用专门插插板机将将其插入入地基中中。然后后在地基基表面加加载预压压（或采采用真空空预压），土土中水沿沿塑料带带的通道道溢出，从从而使地地基土得得到加固固方法。塑料排水带带是由纸纸板排水水发展和和演变而而来的。塑塑料排水水带弥补补了纸板板排水在在饱水强强度、耐耐久性和和透水性性等方面面的不足足。其特特点是单单孔过水水断面大大，排水水通畅、质质量轻、强强度高、耐耐久性好好，是一一种较理理想的竖竖向排水水体。他他由芯板板和滤膜膜组成。芯芯板是由由聚丙烯烯和聚乙乙烯塑料料加工而而成的两两面有

48、间间隔沟槽槽的板体体。土层层中的固固结渗流流水通过过滤膜渗渗入到滤滤槽内，并并通过沟沟槽从排排水垫层层中排出出。根据据塑料排排水带的的结构，要要求滤膜膜渗透性性好，与与粘土接接触后其其渗透系系数不低低于中粗粗砂，排排水沟槽槽输水畅畅通。此此外，塑塑料带排排水沟槽槽面部因因受土压压力作用用而减塑料带排水水井和砂砂井的设设计，其其不同点点在于井井径比n值不一一样，一一般砂井井排水n=68，而塑塑料排水水带排水水n20。由于于两者n值相差差很大，所所以一般般的砂井井排水法法设计计计算图表表对塑料料排水带带的设计计往往不不适用，需需用公式式单独计计算。（1）塑料料排水带带材料塑料排水带带由于所所用材料

49、料不同，结结构形式式各异如如图4.4.22所示。根根据结构构形式，可可归纳为为两大类类，即多多孔质单单一结构构型和复复合结构构型 eq oac(,1)多孔质质单一结结构型这种排水材材料适用用聚氯乙乙烯经特特殊加工工而制成成的。从从电子显显微镜照照片中可可以看出出，它具具有很好好的多孔孔性，素素材本身身形成连连通的孔孔隙，透透水性好好。与其其他复合合型结构构制品具具有共同同的优点点，耐酸酸及耐碱碱性极好好，在土土中不会会产生膨膨胀及变变质，具具有半永永久性的的排水效效果。这这种材料料的孔眼眼在地基基中基本本也不会会被堵塞塞，是一一种很合合适的排排水材料料。这种种排水方方法简称称为PVC排水法法。

50、 eq oac(,2)复合结结构型这是一种由由塑料芯芯带外套套透水挡挡泥滤膜膜所组成成的复合合型制品品如图4443所示。这这种制品品的芯带带材料采采用特殊殊的硬质质聚乙烯烯和聚丙丙烯，并并加工成成回头型型、十字字型或中中波型等等形式，使使之具有有纵向通通水能力力。透水水挡泥的的滤膜，由由涤纶类类或丙烯烯类合成成纤维制制成，透透水性好好，其渗渗透阻力力可忽略略不计（2）塑料料排水带带性能各种塑料排排水带性性能列表表4442。选择塑料排排水带时时，应使使其具有有良好的的透水性性和强度度，塑料料带的纵纵向通水水量不小小于（1540）10033/s，滤膜膜的渗透透系数不不小于5110-33/s，芯带带

51、的抗拉拉强度1015NN/mmm,滤膜的的抗拉强强度，干干态时不不小于1.53N/mm，湿态态时不小小于1.02.55N/mmm，（插插入土中中较短时时用小值值，较长长时用大大值）。整整个排水水带应反反复对折折五次不不断裂才才认为合合格。 排水塑塑料带性性能 表4442类类型指标项目TJ11SPB1Mebraa日本断面结构外形尺寸（mm）100441004410033.510011.6材料带芯聚乙烯、聚聚丙烯聚氯乙烯聚乙烯聚乙烯滤膜纯涤纶混合涤纶合成纤维质质纵向沟槽数数38383810沟槽面积（mm）152152207112带芯抗拉强度（N/ccm）210170270180弯曲曲不脆不断不脆不

52、断扁平压缩变变形滤膜重（NN/m22）0.65（含含胶40%）0.5滤膜抗拉强度（N/ccm）干30经42,纬纬27.2107饱和25300经22.77,纬14.5耐破度（NN/cmm）干87.752.5饱和71.751.0撕裂度（NN）干1.34饱和顶破强度（N）103渗透系数（cm/s）110-24.2110-441.2110-22（3）塑料料排水带带施工 eq oac(,1)插带机机械用于插设塑塑料带的的插带机机，种类类很多，性性能不一一。由专专门厂商商生产，也也有自行行设计和和制造的的，或用用挖掘机机、起重重机、打打桩机改改装。从从机型分分，由轨轨道式、轮轮胎式、链链条式、履履带式和和

53、步履式式多种。 eq oac(,2)塑料排排水带导导管靴与与桩尖一一般打设设塑料带带的导管管靴有圆圆形和矩矩形两种种。由于于导管靴靴断面不不同，所所以桩尖尖各异，并并且一般般都与导导管分离离。桩尖尖主要作作用是打打设塑料料带过程程中防止止淤泥进进入导管管，并且且对塑料料带起锚锚定作用用，防止止提管时时将塑料料带拔出出。a、圆形桩桩尖应配配圆形管管靴，一一般为混混凝土制制品，如如图4444所示。b、倒梯形形绑孔连连接桩尖尖，此桩桩尖配矩矩形管靴靴，一般般为塑料料制品，薄薄金属板板也可，如如图4.4.55所示。c、倒梯形形楔挤压压连接桩桩尖。该该桩尖固固定塑料料带比较较简单，一一般为塑塑料制品品，

54、也可可用薄金金属板， eq oac(,3)塑料排排水带施施工工艺艺塑料排水带带打设顺顺序包括括：定位位；将塑塑料带通通过导管管从管靴靴穿出；将塑料料带与桩桩尖连接接贴近管管靴并对对准桩位位；插入入塑料带带；拔管管剪断塑塑料带等等。在施工中尚尚应注意意以下几几点：a、塑料带带滤水膜膜在转盘盘和打设设过程中中应避免免损坏，防防止淤泥泥进入带带芯堵塞塞输水孔孔影响塑塑料带的的排水效效果；b、塑料带带与桩尖尖连接要要牢固，避避免拔管管时脱开开，将塑塑料带拔拔出；c、桩尖平平端与导导管靴配配合适当当，避免免错缝，防防止淤泥泥在打设设过程中中进入导导管。增增大对塑塑料带的的阻力，甚甚至将塑塑料带拔拔出；d

55、、塑料带带需接长长时，为为减小带带与导管管阻力，应应采用滤滤水膜内内平搭接接的连接接方法，为为保证输输水畅通通并有足足够的搭搭接强度度，搭接接长度需需在200以上上。三、施加预预压荷载载产生固结压压力的荷荷载一般般可为三三类：一一是利用用建筑物物自重加加压；二二是外加加预压荷荷载；三三是通过过减小地地基土的的孔隙水水压力而而增加固固结压力力的方法法。（一）利用用建筑物物自重加加压利用建筑物物本身自自重时对对地基加加压是一一种经济济而有效效的方法法。此法法一般应应用于以以地基的的稳定性性为控制制条件，能能适应较较大变形形的建筑筑物，如如路堤、土土坝、储储矿场、油油罐、水水池等。特特别是对对油罐和

56、和水池等等建筑物物，先进进行充水水加压，一一方面可可检验罐罐壁本身身有无渗渗透现象象，同时时，还利利用分级级逐渐充充水预压压，使地地基土强强度得以以提高，满满足稳定定性要求求。对路路堤、土土坝等建建筑物，由由于填土土高、荷荷载大，地地基的强强度不能能满足快快速填筑筑的要求求，工程程上都采采用严格格控制加加荷速率率，逐层层填筑的的方法以以确保地地基的稳稳定性。（二）堆载载预压堆在预压的的材料一一般以散散料为主主，如土土、石料料、砂、砖砖等。大大面积施施工时通通常采用用自卸汽汽车与推推土机联联合作业业。对超超软地基基的堆载载预压，第第一级荷荷载宜用用轻型机机械或人人工作业业。堆载载预压工工艺简单单

57、，但处处理不当当，特别别是加荷荷速率控控制不好好时，却却容易导导致工程程施工的的失败。因因此，施施工时应应注意以以下几点点：1、必须严严格控制制加载速速率。严严格执行行设计中中制定的的加载计计划外，还还应通过过施工过过程中的的现场观观测掌握握地基变变形动态态，以保保证在各各级荷载载下地基基的稳定定性。当当地基变变形出现现异常时时，应及及时调整整加载计计划。为为此，加加载过程程中应每每天进行行竖向变变形、边边桩位移移及孔隙隙水压力力等项目目的观测测。基本本控制标标准是：竖向变变形每天天不应超超过10，边边桩水平平位移每每天不应应超过4。2、堆载面面积要足足够。堆堆载的顶顶面积不不小于建建筑物底底

58、面积。堆堆载的底底面积也也应适当当扩大，以以保证建建筑物范范围内的的地基得得到均匀匀加固。3、要注意意堆载过过程中荷荷载的均均匀分布布，避免免局部堆堆载过高高导致地地基局部部失稳破破坏。不论利用建建筑物自自身荷载载加压或或堆载加加压，最最为危险险的是急急于求成成，不认认真进行行设计，忽忽视对加加荷速率率的控制制，施加加超过地地基承载载力的荷荷载。特特对打入入式砂井井地基，未未待因打打砂井而而使地基基减小的的强度得得到挥发发就进行行加载，这这样就容容易导致致工程的的失贩。从从沉降角角度来分分析，地地基的沉沉降不仅仅仅是固固结沉降降，由于于侧向变变形也产产生一部部分沉降降，特别别是当荷荷载大时时，

59、如果果不注意意加荷速速率的控控制，地地基内产产生局部部塑性区区而因侧侧向变形形引起沉沉降，从从而增大大总沉降降量。（三）真空空预压真空预压系系统设置置1、埋设水水平向分分布滤水水管。滤滤水管的的主要作作用是使使真空度度在整个个加固区区域内均均匀分布布。滤水水管在预预压过程程中应能能适应地地基的变变形，特特别是差差异变形形。滤水水可用钢钢管或塑塑料管，其其外侧宜宜缠绕铅铅丝，外外包尼龙龙砂网或或土工织织物作为为滤水层层。滤水水管在加加固区内内的分布布形式可可采用条条状、梳梳子状或或羽毛状状等形状状如图4447和图4448所示。滤滤水管一一半埋设设在排水水砂垫层层中间，其其上应有有100200砂层

60、层覆盖。对对滤水管管每设置置量的基基本要求求是分布布适当，以以利于真真空度的的均匀分分布，其其滤水层层渗透系系数应与与砂相当当，一般般要求不不小于31003m/a.2、铺设设密封膜膜。密封封膜铺设设质量是是真空预预压加固固法成贩贩的关键键。密封封膜应选选用抗老老化性能能好、韧韧性大、抗抗穿刺能能力强的的不透气气材料。普普通聚氯氯乙烯薄薄膜虽可可使用，但但性能不不如线性性聚乙烯烯等专用用膜好。密密封膜热热合时宜宜用双热热合线平平搭接，搭搭接长度度应大于于15。密密封膜宜宜铺设三三层，以以确保自自身密封封性能。膜膜周边可可采用挖挖沟折铺铺、平铺铺并用粘粘土压边边，围捻捻沟内覆覆水以及及膜上全全面覆