地基處理之排水固結(jié)法

1、1第八章第八章 排水固結(jié)法排水固結(jié)法 8.1 8.1 概述概述 排水固結(jié)法是在建筑物建造前，對(duì)天然地基排水固結(jié)法是在建筑物建造前，對(duì)天然地基或?qū)σ言O(shè)置豎向排水體的地基加載預(yù)壓，使或?qū)σ言O(shè)置豎向排水體的地基加載預(yù)壓，使土體固結(jié)沉降基本完成或完成大部分，從而土體固結(jié)沉降基本完成或完成大部分，從而提高地基土強(qiáng)度的一種地基加固方法。提高地基土強(qiáng)度的一種地基加固方法。23 排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)由豎向排水體和水平排水體構(gòu)由豎向排水體和水平排水體構(gòu)成成,主要作用是改變地基的排水邊界條件主要作用是改變地基的排水邊界條件,縮短縮短排水距離和增加孔隙水排出的途徑。當(dāng)軟土排水距離和增加孔隙水排出的途徑。當(dāng)軟土層靠近地表

2、且較薄或土的滲透性好且施工周層靠近地表且較薄或土的滲透性好且施工周期較長(zhǎng)時(shí)期較長(zhǎng)時(shí),可僅在地面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層可僅在地面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層而不設(shè)豎向排水通道而不設(shè)豎向排水通道,使土中的孔隙水在荷載使土中的孔隙水在荷載作用下向上排至砂墊層而產(chǎn)生固結(jié)沉降。若作用下向上排至砂墊層而產(chǎn)生固結(jié)沉降。若軟土層較厚時(shí)軟土層較厚時(shí),為加快排水固結(jié)為加快排水固結(jié),應(yīng)在地基中設(shè)應(yīng)在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體置砂井等豎向排水體,與水平砂墊層一起構(gòu)成與水平砂墊層一起構(gòu)成排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)。 4 加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)是指對(duì)地基施加的荷載。是指對(duì)地基施加的荷載。 排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)總是聯(lián)合使用的。排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)總是

3、聯(lián)合使用的。 目前目前,實(shí)際工程中應(yīng)用較多的排水固結(jié)實(shí)際工程中應(yīng)用較多的排水固結(jié)法有砂井法有砂井(塑料排水板塑料排水板)加載預(yù)壓和砂井加載預(yù)壓和砂井（塑料排水板）真空預(yù)壓。（塑料排水板）真空預(yù)壓。 排水固結(jié)一般適用于飽和軟粘土、吹排水固結(jié)一般適用于飽和軟粘土、吹填土、松散粉土、新近沉積土、有機(jī)質(zhì)土填土、松散粉土、新近沉積土、有機(jī)質(zhì)土及泥炭土地基。應(yīng)用范圍包括路堤、倉庫、及泥炭土地基。應(yīng)用范圍包括路堤、倉庫、罐體、飛機(jī)跑道及輕型建筑物等。罐體、飛機(jī)跑道及輕型建筑物等。 5 8.2 排水固結(jié)的原理排水固結(jié)的原理 排水固結(jié)法的關(guān)鍵在于排出孔隙水，使孔隙減排水固結(jié)法的關(guān)鍵在于排出孔隙水，使孔隙減少及有

4、效應(yīng)力增加，從而產(chǎn)生沉降固結(jié)。少及有效應(yīng)力增加，從而產(chǎn)生沉降固結(jié)。 根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需時(shí)間為根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需時(shí)間為 式中式中t為固結(jié)時(shí)間，為固結(jié)時(shí)間，Tv為時(shí)間因數(shù)，為時(shí)間因數(shù)，Cv為固結(jié)系為固結(jié)系數(shù)，數(shù)，H為排水距離）。固結(jié)時(shí)間與排水距離的平方為排水距離）。固結(jié)時(shí)間與排水距離的平方成正比，縮短排水距離可大大縮短固結(jié)時(shí)間。在地成正比，縮短排水距離可大大縮短固結(jié)時(shí)間。在地基中設(shè)置砂墊層及砂井等（見圖基中設(shè)置砂墊層及砂井等（見圖8.2-2）的目的就是）的目的就是為了增加排水途徑，縮短排水距離，從而加快軟弱為了增加排水途徑，縮短排水距離，從而加快軟弱土層的排水固結(jié)。土層的排水固

5、結(jié)。6 排水固結(jié)法的加荷方式既可采用上述的直接排水固結(jié)法的加荷方式既可采用上述的直接堆載法，也可采用真空抽吸、預(yù)壓，降低地堆載法，也可采用真空抽吸、預(yù)壓，降低地下水位及電滲法。下水位及電滲法。 真空預(yù)壓法是將不透氣的薄膜設(shè)在需要加固真空預(yù)壓法是將不透氣的薄膜設(shè)在需要加固的軟土地基表面的砂墊層上，通過土體中設(shè)的軟土地基表面的砂墊層上，通過土體中設(shè)置的豎向排水體及埋設(shè)于砂墊層中的濾水管置的豎向排水體及埋設(shè)于砂墊層中的濾水管道，將薄膜下土體中的水、氣抽出，從而在道，將薄膜下土體中的水、氣抽出，從而在土體與砂墊層及砂井等豎向排水體之間形成土體與砂墊層及砂井等豎向排水體之間形成壓差壓差,發(fā)生滲流發(fā)生滲流

6、,使土中孔隙壓力不斷降低使土中孔隙壓力不斷降低,有效有效應(yīng)力不斷增加應(yīng)力不斷增加,促使土體固結(jié)沉降。促使土體固結(jié)沉降。78 降低地下水位法是利用井點(diǎn)抽水降低地降低地下水位法是利用井點(diǎn)抽水降低地下水位以增加土的有效應(yīng)力，從而達(dá)到下水位以增加土的有效應(yīng)力，從而達(dá)到加速固結(jié)的目的。降水法最適用于砂性加速固結(jié)的目的。降水法最適用于砂性和軟粘土層中存在砂或粉土的情況。和軟粘土層中存在砂或粉土的情況。 電滲法是在土中插入金屬電極并通過以電滲法是在土中插入金屬電極并通過以直流電，使土中水分由陽極流向陰極。直流電，使土中水分由陽極流向陰極。如將陽極積集的水排除，土體中孔隙水如將陽極積集的水排除，土體中孔隙水就

7、會(huì)減少，有效應(yīng)力增大導(dǎo)致沉降固結(jié)。就會(huì)減少，有效應(yīng)力增大導(dǎo)致沉降固結(jié)。9 8.3 排水固結(jié)法設(shè)計(jì)計(jì)算排水固結(jié)法設(shè)計(jì)計(jì)算 一、設(shè)計(jì)前應(yīng)取得的資料一、設(shè)計(jì)前應(yīng)取得的資料 （1）進(jìn)行場(chǎng)地勘察，查明土層在水平和）進(jìn)行場(chǎng)地勘察，查明土層在水平和豎直方向的分布和變化、透水層的位置及豎直方向的分布和變化、透水層的位置及水源補(bǔ)給條件、地下水深度等。水源補(bǔ)給條件、地下水深度等。 （2）進(jìn)行室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)，確定土的固結(jié)）進(jìn)行室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)，確定土的固結(jié)系數(shù)、孔隙比和固結(jié)壓力關(guān)系、三軸試驗(yàn)系數(shù)、孔隙比和固結(jié)壓力關(guān)系、三軸試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度等。抗剪強(qiáng)度等。 （3）進(jìn)行原位十字板剪切試驗(yàn)，確定各）進(jìn)行原位十字板剪切試驗(yàn)，確定各土

8、層十字板抗剪強(qiáng)度。土層十字板抗剪強(qiáng)度。10 二、堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì)二、堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì) 堆載預(yù)壓法處理地基的設(shè)計(jì)應(yīng)包括下列內(nèi)容：堆載預(yù)壓法處理地基的設(shè)計(jì)應(yīng)包括下列內(nèi)容： (一）一） 選擇塑料排水帶或砂井，確定其斷面尺寸、選擇塑料排水帶或砂井，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；間距、排列方式和深度；（二）（二） 確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大小、荷載分確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大小、荷載分級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間；級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間； （三）（三） 計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)、抗滑計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)、抗滑穩(wěn)定性和變形穩(wěn)定性和變形11 （一）選擇塑料排水帶或砂井，確定其斷面尺寸、選擇塑料排水

9、帶或砂井，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；間距、排列方式和深度； （1）排水豎井分普通砂井、袋裝砂井和塑料排）排水豎井分普通砂井、袋裝砂井和塑料排水帶。普通砂井直徑可取水帶。普通砂井直徑可取 300 500mm，袋裝砂，袋裝砂井直徑可取井直徑可取 70120mm。塑料排水帶的當(dāng)量換算。塑料排水帶的當(dāng)量換算直徑可按下式計(jì)算：直徑可按下式計(jì)算： 式中式中 dp塑料排水帶當(dāng)量換算直徑塑料排水帶當(dāng)量換算直徑 （mm）；）；b塑料排水帶寬度塑料排水帶寬度 （mm）；）；塑料塑料排水帶厚度排水帶厚度 （mm）。）。)(2bdp12 （2） 排水豎井的平面布置可采用等邊三角排水豎井的平面布置可采用等邊

10、三角形或正方形排列。豎井的有效排水直徑形或正方形排列。豎井的有效排水直徑 de與與間距間距 L的關(guān)系為：的關(guān)系為： 等邊三角形排列等邊三角形排列 de =1 05L 正方形排列正方形排列 de =1 13L （3） 排水豎井的間距可根據(jù)地基土的固結(jié)特排水豎井的間距可根據(jù)地基土的固結(jié)特性和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定。性和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定。設(shè)計(jì)時(shí)，豎井的間距可按井徑比設(shè)計(jì)時(shí)，豎井的間距可按井徑比 n選用選用 （n=de/dw， dw為豎井直徑，對(duì)塑料排水帶可為豎井直徑，對(duì)塑料排水帶可取取dw =dp）。塑料排水帶或袋裝砂井的間距可）。塑料排水帶或袋裝砂井的間距可按按 n=15

11、 22選用，普通砂井的間距可按選用，普通砂井的間距可按 n=6 8選用。選用。13 （4） 排水豎井的深度應(yīng)根據(jù)建筑物對(duì)排水豎井的深度應(yīng)根據(jù)建筑物對(duì)地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定。地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定。 (A) 對(duì)以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，對(duì)以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，豎井深度至少應(yīng)超過最危險(xiǎn)滑動(dòng)面豎井深度至少應(yīng)超過最危險(xiǎn)滑動(dòng)面 2 .0m。 (B) 對(duì)以變形控制的建筑，豎井深度應(yīng)對(duì)以變形控制的建筑，豎井深度應(yīng)根據(jù)在限定的預(yù)壓時(shí)間內(nèi)需完成的變形根據(jù)在限定的預(yù)壓時(shí)間內(nèi)需完成的變形量確定。豎井宜穿透受壓土層。量確定。豎井宜穿透受壓土層。14 （二）（二） 確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大

12、小、荷確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大小、荷載分級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間；載分級(jí)、加載速率和預(yù)壓時(shí)間； (1) 預(yù)壓荷載大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。對(duì)于預(yù)壓荷載大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。對(duì)于沉降有嚴(yán)格限制的建筑，應(yīng)采用超載預(yù)壓法沉降有嚴(yán)格限制的建筑，應(yīng)采用超載預(yù)壓法處理，超載量大小應(yīng)根據(jù)預(yù)壓時(shí)間內(nèi)要求完處理，超載量大小應(yīng)根據(jù)預(yù)壓時(shí)間內(nèi)要求完成的變形量通過計(jì)算確定，并宜使預(yù)壓荷載成的變形量通過計(jì)算確定，并宜使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向應(yīng)力大于建筑物下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向應(yīng)力大于建筑物荷載引起的相應(yīng)點(diǎn)的附加應(yīng)力。荷載引起的相應(yīng)點(diǎn)的附加應(yīng)力。 (2)預(yù)壓荷載頂面的范圍應(yīng)等于或大于建筑物預(yù)壓荷載頂面的范圍應(yīng)

13、等于或大于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的范圍?；A(chǔ)外緣所包圍的范圍。15 (3) 加載速率應(yīng)根據(jù)地基土的強(qiáng)度確定。加載速率應(yīng)根據(jù)地基土的強(qiáng)度確定。當(dāng)天然地基土的強(qiáng)度滿足預(yù)壓荷載下地當(dāng)天然地基土的強(qiáng)度滿足預(yù)壓荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)，可一次性加載，否基的穩(wěn)定性要求時(shí)，可一次性加載，否則應(yīng)分級(jí)逐漸加載，待前期預(yù)壓荷載下則應(yīng)分級(jí)逐漸加載，待前期預(yù)壓荷載下地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載下地地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)方可加載?；姆€(wěn)定性要求時(shí)方可加載。16 （三）（三） 計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)、抗滑穩(wěn)定計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)、抗滑穩(wěn)定性和變形性和變形 (1)一級(jí)或多級(jí)等速加載

14、條件下，當(dāng)固結(jié)時(shí)間為一級(jí)或多級(jí)等速加載條件下，當(dāng)固結(jié)時(shí)間為 t時(shí)，時(shí)，對(duì)應(yīng)總荷載的地基平均固結(jié)度可按下式計(jì)算：對(duì)應(yīng)總荷載的地基平均固結(jié)度可按下式計(jì)算： 式中式中 t時(shí)間地基的平均固結(jié)度；時(shí)間地基的平均固結(jié)度；qi第第 i級(jí)荷載的加級(jí)荷載的加載速率載速率 （kPa/d）；）；p各級(jí)荷載的累加值各級(jí)荷載的累加值 （kPa）；）；Ti-1，Ti分別為第分別為第 i級(jí)荷載加載的起始和終止時(shí)間級(jí)荷載加載的起始和終止時(shí)間 （從零（從零點(diǎn)起算）點(diǎn)起算） （d），當(dāng)計(jì)算第），當(dāng)計(jì)算第 i級(jí)荷載加載過程中某時(shí)間級(jí)荷載加載過程中某時(shí)間 t的固結(jié)的固結(jié)度時(shí)，度時(shí)， Ti改為改為 t；、參數(shù)，根據(jù)地基土排水固結(jié)條件參

15、數(shù)，根據(jù)地基土排水固結(jié)條件按表按表 5 2 7采用。對(duì)豎井地基，表中所列采用。對(duì)豎井地基，表中所列為不考慮涂抹和井阻為不考慮涂抹和井阻影響的參數(shù)值。影響的參數(shù)值。)()(111iiTTtniiiiteeeTTpqUU1718 (2) 當(dāng)排水豎井采用擠土方式施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)排水豎井采用擠土方式施工時(shí)，應(yīng)考慮涂抹對(duì)土體固結(jié)的影響。當(dāng)豎井的考慮涂抹對(duì)土體固結(jié)的影響。當(dāng)豎井的縱向通水量縱向通水量 qw與天然土層水平向滲透系與天然土層水平向滲透系數(shù)數(shù) kh的比值較小，且長(zhǎng)度又較長(zhǎng)時(shí)，尚的比值較小，且長(zhǎng)度又較長(zhǎng)時(shí)，尚應(yīng)考慮井阻影響。應(yīng)考慮井阻影響。 (3) 對(duì)排水豎井未穿透受壓土層之地基，對(duì)排水豎井未穿透受壓

16、土層之地基，應(yīng)分別計(jì)算豎井范圍土層的平均固結(jié)度應(yīng)分別計(jì)算豎井范圍土層的平均固結(jié)度和豎井底面以下受壓土層的平均固結(jié)度，和豎井底面以下受壓土層的平均固結(jié)度，通過預(yù)壓使該兩部分固結(jié)度和所完成的通過預(yù)壓使該兩部分固結(jié)度和所完成的變形量滿足設(shè)計(jì)要求。變形量滿足設(shè)計(jì)要求。19 (4) 預(yù)壓荷載大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。預(yù)壓荷載大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。對(duì)于沉降有嚴(yán)格限制的建筑，應(yīng)采用超對(duì)于沉降有嚴(yán)格限制的建筑，應(yīng)采用超載預(yù)壓法處理，超載量大小應(yīng)根據(jù)預(yù)壓載預(yù)壓法處理，超載量大小應(yīng)根據(jù)預(yù)壓時(shí)間內(nèi)要求完成的變形量通過計(jì)算確定，時(shí)間內(nèi)要求完成的變形量通過計(jì)算確定，并宜使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效并宜使預(yù)壓荷載下受壓

17、土層各點(diǎn)的有效豎向應(yīng)力大于建筑物荷載引起的相應(yīng)點(diǎn)豎向應(yīng)力大于建筑物荷載引起的相應(yīng)點(diǎn)的附加應(yīng)力。預(yù)壓荷載頂面的范圍應(yīng)等的附加應(yīng)力。預(yù)壓荷載頂面的范圍應(yīng)等于或大于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的范圍。于或大于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的范圍。20 (5) 加載速率應(yīng)根據(jù)地基土的強(qiáng)度確定。加載速率應(yīng)根據(jù)地基土的強(qiáng)度確定。當(dāng)天然地基土的強(qiáng)度滿足預(yù)壓荷載下地當(dāng)天然地基土的強(qiáng)度滿足預(yù)壓荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)，可一次性加載，否基的穩(wěn)定性要求時(shí)，可一次性加載，否則應(yīng)分級(jí)逐漸加載，待前期預(yù)壓荷載下則應(yīng)分級(jí)逐漸加載，待前期預(yù)壓荷載下地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載下地地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)方可加載?；?/p>

18、的穩(wěn)定性要求時(shí)方可加載。21 (6) 計(jì)算預(yù)壓荷載下飽和粘性土地基中某點(diǎn)的抗剪計(jì)算預(yù)壓荷載下飽和粘性土地基中某點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮土體原來的固結(jié)狀態(tài)。對(duì)正常固結(jié)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮土體原來的固結(jié)狀態(tài)。對(duì)正常固結(jié)飽和粘性土地基，某點(diǎn)某一時(shí)間的抗剪強(qiáng)度可按下飽和粘性土地基，某點(diǎn)某一時(shí)間的抗剪強(qiáng)度可按下式計(jì)算：式計(jì)算： ft= f 0 +zUttan cu 式中式中 ft t 時(shí)刻，該點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度時(shí)刻，該點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度 （kPa）；）； f 0 地基土的天然抗剪強(qiáng)度地基土的天然抗剪強(qiáng)度 （kPa）；）； z 預(yù)壓荷載引起的該點(diǎn)的附加豎向應(yīng)力預(yù)壓荷載引起的該點(diǎn)的附加豎向應(yīng)力 （kPa）；）； Ut 該點(diǎn)

19、土的固結(jié)度；該點(diǎn)土的固結(jié)度； cu 三軸固結(jié)不排水壓縮試驗(yàn)求得的土的內(nèi)摩擦角三軸固結(jié)不排水壓縮試驗(yàn)求得的土的內(nèi)摩擦角 （ 0）；）；22 (7) 預(yù)壓荷載下地基的最終豎向變形量可按下式計(jì)預(yù)壓荷載下地基的最終豎向變形量可按下式計(jì)算：算： 式中式中 sf最終豎向變形量最終豎向變形量 （m）；）；e0i第第 i層中點(diǎn)土自重應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的孔隙比，由室內(nèi)固結(jié)試層中點(diǎn)土自重應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的孔隙比，由室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)驗(yàn) e-p曲線查得；曲線查得；e1i第第 i層中點(diǎn)土自重應(yīng)力與層中點(diǎn)土自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和所對(duì)應(yīng)的孔隙比，由室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)附加應(yīng)力之和所對(duì)應(yīng)的孔隙比，由室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn) e-p曲線查得；曲線查得；hi第第 i

20、層土層厚度層土層厚度 （m）；）；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)數(shù)，對(duì)正常固結(jié)飽和粘性土地基可取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)數(shù)，對(duì)正常固結(jié)飽和粘性土地基可取 =1.1 1.4。荷載較大、地基土較軟弱時(shí)取較大值，。荷載較大、地基土較軟弱時(shí)取較大值，否則取較小值。變形計(jì)算時(shí)，可取附加應(yīng)力與土自否則取較小值。變形計(jì)算時(shí)，可取附加應(yīng)力與土自重應(yīng)力的比值為重應(yīng)力的比值為 0 1的深度作為受壓層的計(jì)算深度。的深度作為受壓層的計(jì)算深度。23 (8) 預(yù)壓法處理地基必須在地表鋪設(shè)與排預(yù)壓法處理地基必須在地表鋪設(shè)與排水豎井相連的砂墊層，砂墊層厚度不應(yīng)小水豎井相連的砂墊層，砂墊層厚度不應(yīng)小于于500mm。砂墊層砂料宜用中粗砂，粘粒。砂墊層砂料宜用中粗砂，

21、粘粒含量不宜大于含量不宜大于 3%，砂料中可混有少量粒，砂料中可混有少量粒徑小于徑小于 50mm的礫石。砂墊層的干密度應(yīng)的礫石。砂墊層的干密度應(yīng)大于大于 1 5g/cm3，其滲透系數(shù)宜大于，其滲透系數(shù)宜大于 1 10-2cm/s。在預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)設(shè)置排水溝，在預(yù)。在預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)設(shè)置排水溝，在預(yù)壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂墊層相連的排水盲溝。壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂墊層相連的排水盲溝。24 三、真空預(yù)壓法設(shè)計(jì)三、真空預(yù)壓法設(shè)計(jì) 真空預(yù)壓法處理地基必須設(shè)置排水豎井。真空預(yù)壓法處理地基必須設(shè)置排水豎井。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： （一）（一）豎井?dāng)嗝娉叽?、間距、排列方式和豎井?dāng)嗝娉叽?、間距、排列方式和深度的選擇；深度的選

22、擇； （二）預(yù)壓區(qū)面積和分塊大?。徽婵疹A(yù)壓（二）預(yù)壓區(qū)面積和分塊大?。徽婵疹A(yù)壓工藝；工藝； （三）要求達(dá)到的真空度和土層的固結(jié)度；（三）要求達(dá)到的真空度和土層的固結(jié)度； （四）真空預(yù)壓和建筑物荷載下地基的變（四）真空預(yù)壓和建筑物荷載下地基的變形計(jì)算；形計(jì)算； （五）真空預(yù)壓后地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算（五）真空預(yù)壓后地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算等。等。25 設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （1）排水豎井的間距可按堆載法選用。）排水豎井的間距可按堆載法選用。（2）砂井的砂料應(yīng)選用中粗砂，其滲透）砂井的砂料應(yīng)選用中粗砂，其滲透系數(shù)應(yīng)大于系數(shù)應(yīng)大于 1 10-2cm/s。 （3）真空預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)）真空預(yù)壓區(qū)邊

23、緣應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)輪廓線，每邊增加量不得小于輪廓線，每邊增加量不得小于 3 0m。每。每塊預(yù)壓面積宜盡可能大且呈方形。塊預(yù)壓面積宜盡可能大且呈方形。 （4）真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)穩(wěn)定地保）真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)穩(wěn)定地保持在持在650mmHg以上，且應(yīng)均勻分布，豎以上，且應(yīng)均勻分布，豎井深度范圍內(nèi)土層的平均固結(jié)度應(yīng)大于井深度范圍內(nèi)土層的平均固結(jié)度應(yīng)大于 90%。26 （5）當(dāng)建筑物的荷載超過真空預(yù)壓的壓力，且建）當(dāng)建筑物的荷載超過真空預(yù)壓的壓力，且建筑物對(duì)地基變形有嚴(yán)格要求時(shí)，可采用真空筑物對(duì)地基變形有嚴(yán)格要求時(shí)，可采用真空堆載堆載聯(lián)合預(yù)壓法，其總壓力宜超過建筑物的荷載。聯(lián)合預(yù)壓法，其總壓力宜超

24、過建筑物的荷載。 （6） 對(duì)于表層存在良好的透氣層或在處理范圍內(nèi)對(duì)于表層存在良好的透氣層或在處理范圍內(nèi)有充足水源補(bǔ)給的透水層時(shí)，應(yīng)采取有效措施隔斷有充足水源補(bǔ)給的透水層時(shí)，應(yīng)采取有效措施隔斷透氣層或透水層。透氣層或透水層。 （7）真空預(yù)壓地基最終豎向變形同前，其中）真空預(yù)壓地基最終豎向變形同前，其中 可可取取 0.8 0.9。真空。真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法以真空預(yù)壓為堆載聯(lián)合預(yù)壓法以真空預(yù)壓為主時(shí)，主時(shí)， 可取可取 0.9。 （8） 真空預(yù)壓所需抽真空設(shè)備的數(shù)量，可按加固真空預(yù)壓所需抽真空設(shè)備的數(shù)量，可按加固面積的大小和形狀、土層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以一套設(shè)備可面積的大小和形狀、土層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以一套設(shè)備可抽真

25、空的面積為抽真空的面積為 1000 1500m2確定。確定。27 1、加載預(yù)壓的計(jì)算步驟、加載預(yù)壓的計(jì)算步驟 由于軟粘土地基抗剪強(qiáng)度低，不能快速加由于軟粘土地基抗剪強(qiáng)度低，不能快速加載，必須分級(jí)施加，待上一級(jí)荷載作用下載，必須分級(jí)施加，待上一級(jí)荷載作用下地基強(qiáng)度可隨下一級(jí)荷載時(shí)，才能施加下地基強(qiáng)度可隨下一級(jí)荷載時(shí)，才能施加下一級(jí)荷載。在進(jìn)行具體計(jì)算時(shí)，可先擬定一級(jí)荷載。在進(jìn)行具體計(jì)算時(shí)，可先擬定一個(gè)初步加載計(jì)劃，然后校核這一加荷計(jì)一個(gè)初步加載計(jì)劃，然后校核這一加荷計(jì)劃下地基的穩(wěn)定性和沉降。劃下地基的穩(wěn)定性和沉降。 （1）利用天）利用天然地基土的抗剪強(qiáng)度，計(jì)算第一級(jí)容許施然地基土的抗剪強(qiáng)度，計(jì)算

26、第一級(jí)容許施加的荷載加的荷載 p1。一般可采用以下幾個(gè)公式估。一般可采用以下幾個(gè)公式估算：算：28 斯開普頓極限荷載半經(jīng)驗(yàn)公式：斯開普頓極限荷載半經(jīng)驗(yàn)公式： 式中：式中：k 安全系數(shù)，取安全系數(shù)，取1.11.5；Cu 天然地基土的不排水抗剪強(qiáng)度天然地基土的不排水抗剪強(qiáng)度(kPa)；d基礎(chǔ)埋置深度基礎(chǔ)埋置深度(m)；A、B分別為基礎(chǔ)分別為基礎(chǔ)的長(zhǎng)邊和短邊的長(zhǎng)邊和短邊(m)；r 基底標(biāo)高以上土基底標(biāo)高以上土的重度的重度kN/m3。29 對(duì)飽和軟粘土，可采用下式：對(duì)飽和軟粘土，可采用下式： 對(duì)長(zhǎng)條形填土，可采用對(duì)長(zhǎng)條形填土，可采用Fellenius公式：公式： （2）計(jì)算第一級(jí)荷載作用下地基強(qiáng)度增長(zhǎng)

27、值；）計(jì)算第一級(jí)荷載作用下地基強(qiáng)度增長(zhǎng)值；30 式中：式中：f1p1作用下，經(jīng)過一段時(shí)間，作用下，經(jīng)過一段時(shí)間，地基中某點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度；地基中某點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度；f0地基土地基土的天然抗剪強(qiáng)度，由十字板剪切試驗(yàn)測(cè)的天然抗剪強(qiáng)度，由十字板剪切試驗(yàn)測(cè)定；定；fc該點(diǎn)由于固結(jié)而增長(zhǎng)的強(qiáng)度，該點(diǎn)由于固結(jié)而增長(zhǎng)的強(qiáng)度，通常取固結(jié)度為通常取固結(jié)度為70%；土體由于剪土體由于剪切蠕動(dòng)而引起強(qiáng)度衰減的折減系數(shù)，可切蠕動(dòng)而引起強(qiáng)度衰減的折減系數(shù)，可取取0.750.9 ,剪切力大取低值，反之取高剪切力大取低值，反之取高值。值。31 （3）計(jì)算）計(jì)算p1作用下達(dá)到設(shè)計(jì)要求的固結(jié)度作用下達(dá)到設(shè)計(jì)要求的固結(jié)度所需時(shí)間。達(dá)到某

28、一固結(jié)度所需要的時(shí)間所需時(shí)間。達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間可根據(jù)固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系求得（見本節(jié)可根據(jù)固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系求得（見本節(jié)有關(guān)部分），時(shí)間求出來后，就可確定第有關(guān)部分），時(shí)間求出來后，就可確定第二級(jí)荷載開始施加的時(shí)間。二級(jí)荷載開始施加的時(shí)間。32（3）計(jì)算1p作用下達(dá)到設(shè)計(jì)要求的固結(jié)度所需時(shí)間。達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間可根據(jù)固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系求得（見本節(jié)有關(guān)部分） ，時(shí)間求出來后，就可確定第二級(jí)荷載開始施加的時(shí)間。 （4）根據(jù)第一級(jí)荷載作用下得到的地基強(qiáng)度，計(jì)算第二級(jí)所能施加的荷載 p2。 2p可近似按下式估算： kpf1252. 5 (8.3-5) 再求出2p作用下，地基固結(jié)度達(dá) 7

29、0%時(shí)的強(qiáng)度及所需時(shí)間，然后計(jì)算第三級(jí)荷載的開始施加時(shí)間及荷載大小，依次計(jì)算出各級(jí)荷載的開始施加時(shí)間及荷載大小。 （5）以上步驟就形成一個(gè)初步加荷計(jì)劃，應(yīng)對(duì)每一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，若不滿足穩(wěn)定性要求，應(yīng)調(diào)整加荷計(jì)劃。 （6）計(jì)算預(yù)壓荷載作用下地基的最終沉降量和預(yù)壓期間的沉降量。這樣就可確定預(yù)壓荷載的卸除時(shí)間。經(jīng)預(yù)壓后所剩余的沉降量，應(yīng)在建筑的容許沉降量范圍內(nèi)。 332、超載預(yù)壓 超載預(yù)壓的超載量應(yīng)根據(jù)預(yù)定時(shí)間內(nèi)要求消除的變形量通過計(jì)算確定，并宜使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向壓力等于或大于建筑荷載引起的相應(yīng)點(diǎn)的壓力。 采用超載預(yù)壓可縮短預(yù)壓時(shí)間(見圖 8.3-1)， 在建筑物荷載作

30、用下地基不會(huì)產(chǎn)生主固結(jié)變形，而且可減少次固結(jié)變形。超載大小應(yīng)使地基主固結(jié)度滿足下式： fsfRSSu (8.3-6) 式中：fS地基土在設(shè)計(jì)永久荷載作用下主固結(jié)最終沉降量；fsS地基土在永久荷載和超載作用下主固結(jié)最終沉降量。 34 35對(duì)于雙面排水粘土層，在超載作用下，即使地基固結(jié)度達(dá)到Ru，但由于粘土滲透性不好，地基土中還存在孔隙水壓力，卸荷后，在建筑物作用下，還將繼續(xù)固結(jié)沉降。因此，為消除超載卸荷后繼續(xù)發(fā)生固結(jié)沉降，應(yīng)使超載維持到土層中間固結(jié)度滿足下列要求： sffpppu)2/1 ( (8.3-7) 式中：)2/1 (u土層中間固結(jié)度, fp設(shè)計(jì)永久荷載；sp超載。 對(duì)于有機(jī)質(zhì)粘土、泥炭土等，次固結(jié)沉降較大，采用超載法有助于消除次固結(jié)沉降，這是固結(jié)度應(yīng)滿足下式： fssfRSSSu (8.3-8) 式中：Ss有機(jī)質(zhì)土次固結(jié)沉降量(mm)， 計(jì)算見本節(jié)有關(guān)部分。 一般超載量為設(shè)計(jì)荷載的 0%20%。 3加載范圍：加載范圍不應(yīng)小于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的范圍。 36 37 38 39本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：一、簡(jiǎn)述排水固結(jié)系統(tǒng)及排水固一、簡(jiǎn)述排水固結(jié)系統(tǒng)及排水固結(jié)法分類。結(jié)法分類。40二、試述排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)內(nèi)容。二、試述排水固結(jié)法的設(shè)計(jì)內(nèi)容。 （一）堆載預(yù)壓法處理地基的