地基處理新技術(shù)3排水

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1、排水固結(jié)技術(shù)DrainConsolidation地基處理NewTechnicalofSoilImprovement1概述排水固結(jié)法能解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題。可使地基的沉降在預(yù)壓期間基本完成或大部分完成，保證建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時可增加地基土的抗剪強(qiáng)度，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)根據(jù)排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的不同，排水固結(jié)法可分為堆載預(yù)壓法、砂井(包括袋裝砂井、塑料排水板等)堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降低地下水位法和電滲法。排水固結(jié)法的種類堆載預(yù)壓法和砂井堆載預(yù)壓法唯一的區(qū)別在于：前者的排水系統(tǒng)以

2、天然地基土層本身為主；而后者在天然地基中還人為地增設(shè)了諸如砂井等排水系統(tǒng)。1.1排水固結(jié)法的原理加固軟土層豎向排水體排水墊層水平排水盲溝堆載預(yù)壓法就是用填上等外加荷載來增加總應(yīng)力σ并使超靜孔隙水壓力u消散從而增加有效應(yīng)力σ’的方法。降低地下水位和電滲排水法是總應(yīng)力不變,減少孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力σ’的方法。排水固結(jié)法的原理1.3排水固結(jié)法的應(yīng)用范圍用于處理軟粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解決兩個問題沉降問題穩(wěn)定問題沉降問題(settlementproblems)采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實測沉降-時間曲線對比采用豎向排水固結(jié)與不采用豎向排水固結(jié)的實測沉降-時間曲

3、線對比不排水-等載預(yù)壓排水-超載預(yù)壓排水的沉降曲線穩(wěn)定問題(stabilizationproblems)地基間歇式加荷的應(yīng)力路徑豎向排水提高邊坡穩(wěn)定性系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)材料WickDrainssandgravel系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)VerticalWickDrainsVerticalWickDrainsHorizontalDrains水平排水體HorizontalDrains水平排水體系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)堆載橋頭高填土堆載預(yù)壓場地高填土堆載預(yù)壓臨時填土堆載預(yù)壓VacuumConsolidation系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)真空預(yù)壓FLASH預(yù)壓法是以事先完成的沉降和由于固結(jié)

4、使地基強(qiáng)度增長的兩個要素為目標(biāo)的，這種加固方法成立的背景，是以具有飽和粘性土地基由于固結(jié)而增加強(qiáng)度，以及所謂一旦地基固結(jié)沉降，即使卸掉荷載實際上也不恢復(fù)原來狀態(tài)這兩種條件而構(gòu)成的。2堆載預(yù)壓法設(shè)計計算2.1堆載預(yù)壓的計算步驟1.利用地基的天然抗剪強(qiáng)度計算第一級容許施加的荷載p1。對長條梯形填土，可根據(jù)Fellenius公式估算，即：2.計算第一級荷載下地基強(qiáng)度增長值。通常假設(shè)地基的固結(jié)度為70％，然后計算出強(qiáng)度增長量；η為考慮剪切蠕變的強(qiáng)度折減系數(shù)。3.計算p1作用下達(dá)到所定固結(jié)度所需要的時間。達(dá)到某一固結(jié)度所需時間可根據(jù)固結(jié)度與時間的關(guān)系求得。這一步計算的目的是確定第一級荷載停歇的時間，

5、亦即第二級荷載開始施加的時間。4.根據(jù)第2步所得到的地基強(qiáng)度τf1計算第二級所能施加的荷載p2，即同樣求出在p2作用下地基固結(jié)度達(dá)70％時的強(qiáng)度以及所需時間，然后計算第三級所能施加的荷載。依次可計算出以后各級荷載和停歇時間，初步的加荷計劃也就確定下來。5.對按以上步驟確定的加荷計劃進(jìn)行每一級荷載下地基的穩(wěn)定性驗算。如穩(wěn)定性不滿足，則調(diào)整加荷計劃。6.計算預(yù)壓荷載下地基的最終沉降量和預(yù)壓期間的沉降量。這一項計算的目的在于確定預(yù)壓荷載卸除的時間，這時地基在預(yù)壓荷載下所完成的沉降量已達(dá)設(shè)計要求，所剩留的沉降為建筑物所允許。2.2超載預(yù)壓實際工程中還往往采用超載預(yù)壓方法來消除主固結(jié)沉降，以縮短預(yù)壓

6、時間。預(yù)壓期間任一時刻地基沉降量可表示為：上式可用于：(1)確定所需的超載壓力值ps以保證在使用荷載pf作用下預(yù)期的總沉降量在給定的時間內(nèi)完成；(2)確定在給定超載下達(dá)到預(yù)定沉降量所需要的時間。為了消除永久性荷載下的固結(jié)沉降，只要將超載保持到時間tsR時刻，以使超載作用下，地基的固結(jié)沉降量等于永久荷載下的最終固結(jié)沉降，即ssR＝sf，為了消除超載卸除以后繼續(xù)發(fā)生的主固結(jié)沉降，超載應(yīng)維持到使上層中間部位的固結(jié)度Uz（f+s）達(dá)到下式要求：超載預(yù)壓的標(biāo)準(zhǔn)該方法要求將超載保持到pf作用下所有點都完全固結(jié)為止，這時土層的大部分將處于超固結(jié)狀態(tài)。因此，這是一個安全度較大的方法，它預(yù)估的ps值或超載時

7、間都大于實際所需的值。對于有機(jī)質(zhì)粘土、泥炭上等，其次固結(jié)沉降是重要的，采用超載預(yù)壓法對減小永久荷載下的次固結(jié)沉降有一定效果。超載預(yù)壓排水與動力置換相結(jié)合3砂井排水固結(jié)設(shè)計計算丹尼爾.莫蘭（Daniel.E.Moran）最早（1925年）將垂直砂井用于土的深層加固，1926年獲得專利。SandDrains3.1砂井設(shè)計砂井地基的設(shè)計工作即為選擇適當(dāng)?shù)纳熬L度、直徑、間距、以及形成有效的砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，