排水固结施工方法

4.3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

1940~1942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；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：根据卡里罗理论：任意一点的孔隙水压力u有如下关系：用固结度表示为：竖向排水的平均固结度：径向排水平均固结度：井径比总固结度（大于30%时）：故考虑井阻和涂抹作用时：kw、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。施工方法一、竖向排水体施工（1）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。砂井的实际灌砂量不得小于计算值的95%。砂袋放入孔内至少应高出孔口200mm。砂井成孔施工方法有振动沉管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法。（2）袋装砂井施工

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：①打入成孔套管；②套管到达规定标高；③在套管内放下砂袋；④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。（3）塑料排水带施工履带式插带机施工现场

a）混凝土圆形桩尖b）倒梯形桩尖c）楔形固定桩尖a）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；c）插入塑料带至设计深度；d）拔出插管；e）剪断塑料带，地面以上预留20～30cm；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二、水平排水垫层施工①地基表层硬壳层，采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。②当硬壳层承载力不足时，采用顺序推进摊铺法。③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。④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、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，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15mm，对天然地基，最大竖向变形量每天不应超过10mm；边桩水平位移每天不应超过5mm。

（1）利用建筑物自重加压

（2）堆载预压法

（3）真空预压法1）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。

2）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。滤水管应设在砂垫层中，其上覆盖厚度100～200mm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。

1.真空压力分布管；2.集水管；3.出膜口3）密封膜施工（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15mm。（3）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3层理由：最下一层和砂垫层相接触，膜容易被刺破，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。4）抽气设备选用射流真空泵，空抽时必须达到95kPa以上的真空吸力，每块预压区至少应设置两台真空泵。5）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。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24h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a）密封膜分层铺设b）膜上全面覆水后真空泵抽气四、真空-堆载预压法施工

粘性土，当膜下真空度稳定地达到80kPa后，抽真空10d左右可进行上部堆载施工，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80kPa后，一般抽真空20～30d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，以保护密封膜的气密性。防护层可采用土工编织布或无纺布等，其上铺设100～300mm厚的砂垫层，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度变化，发现漏气及时处理。工艺流程为：一、施工观测

排水固结法的施工观测是保障安全施工和有效加固地基的重要手段，施工当中常进行的观测和检测项目包括：孔隙水压力观测、沉降观测、边桩水平位移观测、地基土物理力学指标检测。（1）孔隙水压力观测（2）加荷速率的控制与优化1)有效应力途径法2)u／P比值控制法（3）沉降与边桩水平位移观测（4）卸荷标准预压到某一程度后可卸载，卸载标准为：1)地面总沉降量大于预压荷载下最终计算沉降量的80％2)地基总固结度大于80％；3)地面沉降速率小于0.5～1.0mm／d，沉降变化曲线趋于平缓。质量检验二、施工过程质量检验（1）塑料排水带现场随机抽样送往实验室进行性能指标的测试，如纵向通水量、复合体抗拉强度、滤膜抗拉强度、滤膜渗透系数等。（2）对不同来源砂井和砂垫层砂料，取样进行颗粒分析和渗透性试验。（3）对于以抗滑稳定性控制的重要工程，在堆载不同阶段进行原位十字板剪切试验和取土进行室内土工试验，验算下一级荷载地基的抗滑稳定性。（4）对预压工程，应进行地基竖向变形、侧向位移和孔隙水压力等监测。（5）真空预压工程除应进行地基变形、孔隙水压力