真空预压排水固结法设计及计算(详细)

1、真空预压排水固结法,广东中誉设计院有限公司 2018年10月14日,1 概 述,排水固结法（Consolidation）是处理软黏土地基的有效方法之一。该法是对天然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。 排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥、泥炭土和冲 填土等饱和粘性土地基。,排水固结法可解决以下两个问题： （1）沉降问题。使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。 （2）稳定问题。加速地基土的抗剪强

2、度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。,排水固结法通常由排水系统和加压系统两部分组成。,2 排水固结法的原理,3 真空预压法,真空预压法是1952年由瑞典皇家地质学院提出的，施工时先在地面铺设一层透水的砂及砾石，其上覆盖不透气的薄膜材料，然后用射流泵抽气使透水材料中保持高度的真空度，使土体排水固结。 真空预压法处理地基必须设置排水竖井。设计内容包括：竖井断面尺寸、间距、排列方式和深度的选择；预压区面积和分块大小；真空预压工艺；要求达到的真空度和土层的固结度；真空预压和建筑物荷载下地基的变形计算；真空预压后地基土的强度增长计算等。 具体内容见教材,真空预压和堆载预压比较具有如下优点： 不需堆载

3、材料，节省运输与造价； 场地清洁，噪音小； 不需分期加荷，工期短； 可在很软的地基上采用。,3 真空预压排水固结设计要点,1、设计前特别要查明透水层位置及范围和地下水状况，它往往觉得真空预压是否适用或需采取附加密封措施以及垂直排水通道的打设深度。 2、真空预压法处理必须设置排水竖井。设计内容包括：竖井断面尺寸、间距、排列方式和深度的选择。 3、砂井的砂料应选用中粗砂，其渗透系数Kw应大于1x10-2 cm/s。 4、真空预压竖向排水通道宜穿透 软土层，但不应进入下卧透水层。软土层较厚、且以地基抗滑稳定性控制的工程，竖向排水通道的深度至少应超过最危险滑动面2.0m。 5、竖向排水通道不仅起排水、

4、减少土体排水距离及加速土体固结的作用，而且起着传递真空度的作用。实践证明塑料排水带效果比砂井好。 6、真空预压区边缘应大于建筑物轮廓线每边不得小于3m。 7、真空预压最大膜下真空度在650mmHg(约86.7kPa)，膜下真空度达到设计要求后的预压设计不宜低于90d。 8、真空预压加固面积较大时，宜采取分区加固，每块预压面积应尽可能大且呈方形，分区面积宜为2000040000平米。,4 地基固结度的计算,4 地基固结度的计算,4 地基固结度的计算,4 地基固结度的计算,4 地基固结度的计算,4 地基固结度的计算,一级或多级等速加载条件下，当固结时间为t时，对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算

5、：,4 地基固结度的计算,当排水竖井采用挤土方式施工时，应考虑涂抹对土体固结的影响。当竖井的纵向通水量与天然土层水平向渗透系数的比值较小，且长度又较长时，尚应考虑井组影响。,4 地基固结度的计算,瞬时加载条件下，考虑涂抹和井组影响时，竖井地基径向排水平均固结度可按下式计算：,4 地基固结度的计算,4 地基固结度的计算,反映井阻作用影响的参数 的表达式为：,4 地基固结度的计算,一级或多级等速加载条件下，考虑涂抹和井阻影响时竖井穿透受压土层地基的平均固结度可按下式计算：,5 沉降计算,5 沉降计算,5 沉降计算,5 沉降计算,6 强度增长计算,真空预压荷载下地基强度增长值。,式中：ft t时刻该

6、点土的抗剪强度(kPa ) z真空预压荷载引起的该点 的附加应力(kPa )，当计算加固土层中某深度处土的强度增长值时， z 用相应深度垂直排水通道中真空度值。 Ut在作用下，该点土的固结度。 cu相应土层三轴固结不排水压缩试验内摩擦角（度）,ft= f0+ z * Ut *tancu,承载力：P5.52ft/K 式中： K安全系数，取1.31.5,7 施工方法,要保证排水固结法的加固效果，从施工角度考虑，主要应重视以下三个环节：铺设水平垫层、设置竖向排水体和施加固结压力。 砂井成孔的典型方法有套管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法。 灌入砂袋中的砂宜用干砂，并应灌致密实。,7 施工,塑料排水板

7、插板机,塑料排水板地基处理,塑料排水板施工工艺流程图,塑料排水板施工现场,真空预压地基处理,真空预压管网铺设,真空管网铺设,真空系统第一层土工布铺设,土工布铺设,土工布缝接,真空系统双层密封土工膜的铺设,真空系统土工膜的密封,出膜连接与真空系统安装,出膜连接,出膜管与真空泵连接,试抽真空,8 质量检验,排水固结法加固地基施工中经常进行的检测项目有孔隙水压力观测、沉降观测、侧向位移观测、地基土物理力学指标检测等。,8 质量检验,预压法竣工验收检验应符合下列规定： （1）排水竖井处理深度范围内和竖井底面以下受压土层，经预压所完成的竖向变形和平均固结度应满足设计要求。,（2）应对预压的地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不应少