第10講-排水固結(jié)(2)

1、排水固結(jié)排水固結(jié)1 概概 述述2 加加 固固 原原 理理3 設(shè)設(shè) 計計 計計 算算4 施施 工工 方方 法法5 現(xiàn)現(xiàn) 場場 監(jiān)監(jiān) 測測 4.3 4.3 砂井地基固結(jié)度的計算砂井地基固結(jié)度的計算1瞬時加荷條件下砂井地基固結(jié)度的計算 19401942年，巴倫（Barron）根據(jù)太沙基固結(jié)理論，提出砂井的設(shè)計計算方法。 砂井固結(jié)理論假定：1.每個砂井有效影響范圍為一直徑為de的圓柱體，圓柱體中的土體中水向砂井滲流，圓柱邊界無滲流；2.砂井地基表面受均布荷載作用，地基中的附加應力分布不隨深度而變化；3.荷載是一次施加上去的，即加荷開始時，外荷載全為孔隙水壓力；4.整個壓密過程中，地基土的滲透系數(shù)不變；

2、5.井壁上面受砂井施工的涂抹作用影響不計。固結(jié)微分方程：)1(2222rurruczuctuHv根據(jù)卡里羅理論：任意一點的孔隙水壓力u有如下關(guān)系：000uuuuuuzr用固結(jié)度表示為：)1)(1 (1zrrzUUU豎向排水的平均固結(jié)度：徑向排水平均固結(jié)度：)8exp(1HrTFU2eHHdtcT2222413ln1nnnnnFweddn 井徑比 )4exp(8122vzTU2HtcTvv總固結(jié)度（大于30%時）：trzeU 122248HcFdcveH故)1 (8ln12rzUt28考慮井阻和涂抹作用時：rsnFFFFkw、kh、ks砂井砂、地基土和砂井涂抹土層的滲透系數(shù)；s涂抹比，砂井涂抹后

3、的直徑ds與砂井直徑dw之比；L豎井深度；qw豎井縱向通水量。whrshsnqkLFskkFnnF4ln115,43)ln(22施工方法施工方法一、豎向排水體施工一、豎向排水體施工（1）砂井施工）砂井施工 砂井施工一般先在地基中成孔，再在孔內(nèi)灌砂形成砂井。砂井施工一般先在地基中成孔，再在孔內(nèi)灌砂形成砂井。 砂井的實際灌砂量不得小于計算值的砂井的實際灌砂量不得小于計算值的95%。砂袋放入孔內(nèi)。砂袋放入孔內(nèi)至少應高出孔口至少應高出孔口200mm。 砂井成孔施工方法有振動沉管法、射水法、螺旋鉆成孔法砂井成孔施工方法有振動沉管法、射水法、螺旋鉆成孔法和爆破法和爆破法。（2）袋裝砂井施工）袋裝砂井施工

4、錘擊打入法、水沖法、靜力壓入法、鉆孔法和振動貫入法等。錘擊打入法、水沖法、靜力壓入法、鉆孔法和振動貫入法等。 錘擊打入法施工過程為：打入成孔套管；套管到達規(guī)定錘擊打入法施工過程為：打入成孔套管；套管到達規(guī)定標高；在套管內(nèi)放下砂袋；拔套管，袋裝砂井施工完畢。標高；在套管內(nèi)放下砂袋；拔套管，袋裝砂井施工完畢。 鋪設(shè)水平排水墊層、設(shè)置豎向排水體、施加固結(jié)壓力。鋪設(shè)水平排水墊層、設(shè)置豎向排水體、施加固結(jié)壓力。（3）塑料排水帶施工塑料排水帶施工履帶式插帶機施工現(xiàn)場履帶式插帶機施工現(xiàn)場 塑料排誰帶塑料楔塑料帶固定架塑料排誰帶塑料帶固定架圓樁尖塑料排誰帶a）混凝土圓形樁尖）混凝土圓形樁尖 b）倒梯形樁尖）倒

5、梯形樁尖 c）楔形固定樁尖）楔形固定樁尖木樁導管樁尖塑料排誰帶a）定位并打入小木樁；）定位并打入小木樁；b）將塑料帶通過導管從管靴穿出，對準樁位；）將塑料帶通過導管從管靴穿出，對準樁位；c）插入塑料）插入塑料帶至設(shè)計深度；帶至設(shè)計深度；d）拔出插管；）拔出插管；e）剪斷塑料帶，地面以上預留）剪斷塑料帶，地面以上預留2030cm；f）移位，對樁位四周形成的空隙用砂回填，將預留的塑料帶疊埋入砂墊層中）移位，對樁位四周形成的空隙用砂回填，將預留的塑料帶疊埋入砂墊層中二、二、 水平排水墊層施工水平排水墊層施工 地基表層硬殼層，采用機械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂堆，然后地基表層硬殼層，采用機械分堆攤鋪法

6、，即先堆成若干砂堆，然后用機械或人工攤平。用機械或人工攤平。 當硬殼層承載力不足時，采用順序推進攤鋪法。當硬殼層承載力不足時，采用順序推進攤鋪法。 當軟土地基表面很軟，如新沉積或新吹填不久的超軟地基，要改善當軟土地基表面很軟，如新沉積或新吹填不久的超軟地基，要改善地基表面的持力條件，使其能上施工人員和輕型運輸工具。地基表面的持力條件，使其能上施工人員和輕型運輸工具。 超軟地基持力條件很差，采用人工或輕便機械順序推進鋪設(shè)。超軟地基持力條件很差，采用人工或輕便機械順序推進鋪設(shè)。 三、三、 預壓荷載施工預壓荷載施工 加載過程中進行豎向變形、邊樁水平位移及孔隙水壓力等項目的監(jiān)測，加載過程中進行豎向變形

7、、邊樁水平位移及孔隙水壓力等項目的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測資料控制加載速率。根據(jù)監(jiān)測資料控制加載速率。 對豎井地基，最大豎向變形量每天不應超過對豎井地基，最大豎向變形量每天不應超過15mm，對天然地基，最大，對天然地基，最大豎向變形量每天不應超過豎向變形量每天不應超過10mm；邊樁水平位移每天不應超過；邊樁水平位移每天不應超過5mm。 （1）利用建筑物自重加壓）利用建筑物自重加壓 （2）堆載預壓法）堆載預壓法 （3）真空預壓法）真空預壓法 1）排水通道施工）排水通道施工 先在軟基表面鋪設(shè)砂墊層和在土體中埋設(shè)袋裝砂井或塑料排水帶。先在軟基表面鋪設(shè)砂墊層和在土體中埋設(shè)袋裝砂井或塑料排水帶。 2）膜下管道施工

8、）膜下管道施工 真空管路的連接應嚴格密封，在真空管路中應設(shè)置止回閥和截門。真空管路的連接應嚴格密封，在真空管路中應設(shè)置止回閥和截門。 濾水管應設(shè)在砂墊層中，其上覆蓋厚度濾水管應設(shè)在砂墊層中，其上覆蓋厚度100200mm的砂層。的砂層。 濾水管采用鋼管或塑料管，外包尼龍紗或土工織物等濾水材料。水濾水管采用鋼管或塑料管，外包尼龍紗或土工織物等濾水材料。水平向分布濾水管可采用條狀、梳齒狀及羽毛狀等，濾水管布置宜形成平向分布濾水管可采用條狀、梳齒狀及羽毛狀等，濾水管布置宜形成回路。回路。112233 1.真空壓力分布管；真空壓力分布管；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、韌性好、抗穿刺能力強不透氣材料，如線）采用抗老化性能好、韌性好、抗穿刺能力強不透氣材料，如線性聚乙烯等專用薄膜。性聚乙烯等專用薄膜。 （2）熱合時宜采用兩條熱合縫的平搭接，搭接長度應大于）熱合時宜采用兩條熱合縫的平搭接，搭接長度應大于15mm。 （3）宜鋪設(shè)）宜鋪設(shè)3層，覆蓋膜周邊可采用挖溝折鋪、平鋪并用粘土覆蓋壓層，覆蓋膜周邊可采用挖溝折鋪、平鋪并用粘土覆蓋壓邊，圍埝溝內(nèi)覆水以及膜上全面覆水等方法進行密封。邊，圍埝溝內(nèi)覆水以及膜上全面覆水等方法進行密封。 密封膜鋪密封膜鋪3層理由：最下一層和砂墊層相接觸，膜容易被刺破，最上層理由：最下一層和砂墊層相接觸，膜容易被刺破，

10、最上一層膜易老化、刺破等，而中間一層膜是最安全最起作用的一層膜。一層膜易老化、刺破等，而中間一層膜是最安全最起作用的一層膜。 4）抽氣設(shè)備選用）抽氣設(shè)備選用 射流真空泵，空抽時必須達到射流真空泵，空抽時必須達到95kPa以上的真空吸力，每塊預壓區(qū)至以上的真空吸力，每塊預壓區(qū)至少應設(shè)置兩臺真空泵。少應設(shè)置兩臺真空泵。 5）管路連接）管路連接 真空管路的連接點應嚴格進行密封，以保證密封膜的氣密性。真空管路的連接點應嚴格進行密封，以保證密封膜的氣密性。 為避免膜內(nèi)真空度在停泵后很快降低，在真空管路中應設(shè)置止回閥和為避免膜內(nèi)真空度在停泵后很快降低，在真空管路中應設(shè)置止回閥和截門。當預計停泵時間超過截門

11、。當預計停泵時間超過24h時，則應關(guān)閉截門。時，則應關(guān)閉截門。天津港軟基處理采用真空預壓法施工現(xiàn)場天津港軟基處理采用真空預壓法施工現(xiàn)場 a）密封膜分層鋪設(shè)）密封膜分層鋪設(shè) b）膜上全面覆水后真空泵抽氣）膜上全面覆水后真空泵抽氣四、真空四、真空-堆載預壓法施工堆載預壓法施工 粘性土，當膜下真空度穩(wěn)定地達到粘性土，當膜下真空度穩(wěn)定地達到80kPa后，抽真空后，抽真空10d左右可進行左右可進行上部堆載施工，即邊抽真空，邊連續(xù)施加堆載。上部堆載施工，即邊抽真空，邊連續(xù)施加堆載。 對高含水量的淤泥類土，當膜下真空度穩(wěn)定地達到對高含水量的淤泥類土，當膜下真空度穩(wěn)定地達到80kPa后，一般后，一般抽真空抽真

12、空2030d可進行堆載施工；若荷載大時應分級施加?？蛇M行堆載施工；若荷載大時應分級施加。 在進行上部堆載之前，必須在密封膜上鋪設(shè)防護層，以保護密封膜在進行上部堆載之前，必須在密封膜上鋪設(shè)防護層，以保護密封膜的氣密性。的氣密性。 防護層可采用土工編織布或無紡布等，其上鋪設(shè)防護層可采用土工編織布或無紡布等，其上鋪設(shè)100300mm厚的砂厚的砂墊層，然后再進行堆載。墊層，然后再進行堆載。 堆載時宜采用輕型運輸工具，以免損壞密封膜，并密切觀察膜下真孔堆載時宜采用輕型運輸工具，以免損壞密封膜，并密切觀察膜下真孔度變化，發(fā)現(xiàn)漏氣及時處理。度變化，發(fā)現(xiàn)漏氣及時處理。工藝流程為：工藝流程為： 質(zhì)量檢驗質(zhì)量檢驗三、質(zhì)量檢驗三、質(zhì)量檢驗 （1）排水豎井處理深度范圍內(nèi)和豎井底面