第5章 排水固结法课件.ppt

加固机理2概述1第5章 排水固结法施工方法4设计与计算3工程实例6施工观测与质量检验5 排水固结法是对天然地基，或在地基中设置竖向排水体，然后利用建筑物自身重量分级逐渐加载，或在建筑物建筑前，在场地进行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时地基土强度逐步提高的方法。5.1 概述5.2 加固机理12堆载预压加固机理堆载预压加固机理真空预压加固机理真空预压加固机理 土在某一压力作用下，地基土中的总应力 由孔隙水压力u和有效应力 组成，即： 此时土体的固结度可表述为：5.2.1 堆载预压加固机理 真空预压的原理主要反映在以下几个方面：（1）薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载（2）地下水位降低，相应增加附加应力（3）封闭气泡排出，土的渗透性加大5.2.2 真空预压加固机理5.3 设计与计算12设计原则设计原则加载预压法设计加载预压法设计3真空预压法设计真空预压法设计尽量缩短地基处理时间；尽量加快地基固结沉降速度；充分增强地基土强度；注意安全 加载预压法的设计应包括以下内容：选择竖向排水体，确定其尺寸、间距、排列方式和深度确定预压荷载的大小、范围、速率和预压时间计算地基的固结度、强度增长进行稳定性和变形计算5.3.1 设计原则5.3.1 设计原则5.3.1 设计原则接上图接上图（1）砂井设计砂井直径和间距 砂井的直径和间距，主要取决于黏性土层的固结特性和施工期限的要求。5.3.2 加载预压法设计砂井排列5.3.2 加载预压法设计砂井长度砂井布置范围排水砂垫层砂料（2）砂井地基固结度的计算瞬时加荷条件下砂井地基固结度的计算 三维固结轴对称的固结微分方程在圆柱坐标中可以表示为：5.3.2 加载预压法设计用分离变量法求解式（5-4），即分解为：a. 径向排水平均固结度5.3.2 加载预压法设计b. 竖向排水平均固结度当 时，5.3.2 加载预压法设计c. 总平均估计度d. 砂井未打穿整个受压土层的平均固结度计算逐级加荷条件下地基固结度的计算太沙基修正法a. 改进的高木俊介法5.3.2 加载预压法设计修正后的平均固结度为：（3）预压荷载计算利用天然地基土的抗剪强度，计算第一级容许施加的荷载允许施加的荷载a.斯开普敦极限荷载半经验公式b.对饱和软黏土c. 对长条形填土5.3.2 加载预压法设计计算第一级荷载作用下地基强度增长值计算 作用下达到设计要求的固结度所需时间根据第一级荷载作用下得到的地基强度，计算第二级所能施加的荷载以上步骤就形成一个初步加荷计划，应对每一级荷载下地基的稳定性进行验算，若不满足稳定性要求，应调整加荷计划计算预压荷载作用下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量5.3.2 加载预压法设计（4）地基土强度增长计算 地基中某一时刻土的抗剪强度可用下式表示：有效应力法 强度增长值的估算可采用式：地基土某点强度可表示为：有效固结压力法 对于正常固结饱和软黏土，其抗剪强度为：5.3.2 加载预压法设计由于固结而增长的强度可表示为：（5）沉降计算 当软土很厚，荷载为均布时：5.3.2 加载预压法设计经验计算法 对于多级加荷任一时刻地基沉降量的计算可用下式计算：三点推算法 这一方法是根据现场实测沉降曲线进行推算5.3.2 加载预压法设计（6）稳定性分析地基强度沿深度增加时的稳定分析方法确定强度变化规律a. 稳定性分析5.3.2 加载预压法设计抗滑稳定安全系数为：滑动力矩为：抗滑力矩：应用有效固结压力强度指标的稳定分析方法5.3.2 加载预压法设计 真空预压法的设计内容包括：竖向排水体的设计、要达到的膜下真空度和土层的固结度、预压区面积和分块大小、地基变形计算、真空预压后地基土强度的增长计算等。（1）竖向排水体设计 一般采用袋装砂井和塑料排水带。（2）真空度及平均固结度（3）预压面积及分块大小（4）地基变形计算5.3.3 真空预压法设计5.4 施工方法12水平排水垫层的施工水平排水垫层的施工竖向排水体的施工竖向排水体的施工3预压荷载的施工预压荷载的施工（1）垫层材料（2）水平排水系统设置（3）垫层厚度（4）垫层施工（5）施工要点5.4.1 水平排水垫层的施工（1）砂井施工砂井材料施工顺序施工工艺 砂井施工一般是先成孔，再灌砂形成砂井。 砂井成孔的方法有套管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法，其中以套管法和射水法应用较广泛。（2）袋装砂井施工袋装砂井的发展和应用袋装砂井的直径5.4.2 竖向排水体的施工袋子材料的选择袋装砂井的施工施工要点（3）塑料带排水法施工 根据两种排水体与周围土接触面积相等的原理，换算直径为：5.4.2 竖向排水体的施工塑料排水板的结构塑料排水带的性能塑料排水带施工a. 施工机械5.4.2 竖向排水体的施工b. 导管靴与桩尖 打设塑料带的导管靴有圆形和矩形两种。桩尖因导管靴断面不同而异，其作用是在施工过程中防止淤泥进入管内，防止回带及锚定塑料带等。c. 施工工艺施工要点5.4.2 竖向排水体的施工（1）利用建筑物自重加压（2）堆载预压施工工艺施工要点施工控制（3）真空预压施工施工工艺施工设备 施工设备包括真空泵和一套膜内、外管路a. 真空泵5.4.3 预压荷载的施工b. 膜外管路c. 膜内管路d. 膜内、外管路的连接5.4.3 预压荷载的施工密封系统 密封系统由密封膜、密封沟和辅助密封措施组成密封膜密封方式a. 施工要点5.4.3 预压荷载的施工5.5 施工观测与质量检验12施工观测施工观测质量检验质量检验（1）地基土的物理力学性能指标检验（2）孔隙水压力观测观测仪器观测点布置资料应用计算固结度用u/p值控制加荷速率a. 用u/p曲线控制加荷速率5.5.1 施工观测（3）沉陷观测观测点布置资料应用5.5.1 施工观测（4）边桩水平位移观测 施工过程中，如果加荷过快，荷载接近地基当时的极限承载力，地基土会发生较大的侧向位移。因此，在加荷过程中，严格控制坡脚边桩水平位移，是控制加荷速率的重要手段之一。（5）真空度观测（6）地基土物理力学指标检测5.5.1 施工观测 对于稳定性控制的重要工程，应在预压区内选择有代表性的地点预留孔位，对于堆载预压法在堆载不同阶段、对真空预压法在抽真空结束后，进行不同深度的十字板抗剪强度试验、静力触探和取土进行室内试验，其位置与数量与加固前相对应，以验算地基的抗滑稳定性，并检验地基的处理效果。 对于一般工程，应在预压结束后进行十字板、静力触探或钻孔取土进行室内试验。十字板、静力触探或钻孔取土孔数量应能说明工程情况，同时应满足每个加固区在每个阶段或某种时间不应少于2个的要求。5.5.2 质量检验详见教材P103-P108。5.6 工程实例Thank youThank you