第8章__排水固结法
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排水固结法施工(地大版)
范。
砂井或塑料排水板施工
定位放线
根据方案确定砂井或塑料排水板的间距和位 置，进行定位放线。
砂井或塑料排水板安装
将砂井或塑料排水板插入孔中，确保其位置 准确、垂直度符合要求。
钻孔
使用钻机按定位放线的位置钻孔，孔径和深 度应符合设计要求。
填充滤料
在砂井或塑料排水板周围填充滤料，以保持 排水通道的畅通。
砂井材料应进行质量检验，确保符合 相关标准和设计要求。
砂井材料的粒径和级配应符合设计要 求，以保证排水通道的畅通和排水效 果。
塑料排水板材料
塑料排水板是排水固结法中常用的材料，其材质、规格和质量应符合设计要求。
塑料排水板的抗拉强度、耐久性和耐腐蚀性等性能指标应符合相关标准和设计要求。
在使用过程中，应定期检查塑料排水板的完好性和功能性，及时更换损坏或失效的 排水板。
排水固结法的历史与发展
历史
排水固结法的起源可以追溯到20世纪初，但直到20世纪中叶 ，随着土力学和工程地质学的发展，该方法才逐渐得到广泛 应用。
发展
近年来，随着新型排水材料的研发和施工技术的改进，排水 固结法的应用范围和效果得到了进一步拓展和提升。同时， 数值模拟和信息化施工技术的应用也为排水固结法的发展提 供了有力支持。
其他辅助材料
其他辅助材料包括滤布、砂垫层、 粘土等，其质量和性能应符合设
计要求。
辅助材料应存放在干燥、通风的 地方，避免潮湿、霉变和污染。
在使用前应对辅助材料进行检查， 确保无破损、变质或污染等情况。
施工设备与工具
施工设备包括打桩机、振动沉 桩机、挖掘机、压实机等，应 根据工程需要进行选择和配置。
施工工具包括铁锹、铁锤、测 量仪器等，应具备足够的强度 和精度，以确保施工质量和安 全。
砂井或塑料排水板施工
定位放线
根据方案确定砂井或塑料排水板的间距和位 置，进行定位放线。
砂井或塑料排水板安装
将砂井或塑料排水板插入孔中，确保其位置 准确、垂直度符合要求。
钻孔
使用钻机按定位放线的位置钻孔，孔径和深 度应符合设计要求。
填充滤料
在砂井或塑料排水板周围填充滤料，以保持 排水通道的畅通。
砂井材料应进行质量检验，确保符合 相关标准和设计要求。
砂井材料的粒径和级配应符合设计要 求，以保证排水通道的畅通和排水效 果。
塑料排水板材料
塑料排水板是排水固结法中常用的材料，其材质、规格和质量应符合设计要求。
塑料排水板的抗拉强度、耐久性和耐腐蚀性等性能指标应符合相关标准和设计要求。
在使用过程中，应定期检查塑料排水板的完好性和功能性，及时更换损坏或失效的 排水板。
排水固结法的历史与发展
历史
排水固结法的起源可以追溯到20世纪初，但直到20世纪中叶 ，随着土力学和工程地质学的发展，该方法才逐渐得到广泛 应用。
发展
近年来，随着新型排水材料的研发和施工技术的改进，排水 固结法的应用范围和效果得到了进一步拓展和提升。同时， 数值模拟和信息化施工技术的应用也为排水固结法的发展提 供了有力支持。
其他辅助材料
其他辅助材料包括滤布、砂垫层、 粘土等，其质量和性能应符合设
计要求。
辅助材料应存放在干燥、通风的 地方，避免潮湿、霉变和污染。
在使用前应对辅助材料进行检查， 确保无破损、变质或污染等情况。
施工设备与工具
施工设备包括打桩机、振动沉 桩机、挖掘机、压实机等，应 根据工程需要进行选择和配置。
施工工具包括铁锹、铁锤、测 量仪器等，应具备足够的强度 和精度，以确保施工质量和安 全。
排水固结法
2 堆载预压法设计计算
逐级加载条件下固结度计算 改进太沙基法假定：
2 堆载预压法设计计算
2.1 堆载预压的计算步骤
1. 利用地基的天然抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p1。 一般可按斯开普顿极限荷载的半经验公式作初步估算：
p1
1 K
5 cu (1
0.2
B)(1 0.2 A
D) D
B
对饱和的软黏土，可按下式估算，即：
3．砂井排列
正三角形排列
正方形排列
排水路径
l
de
l
de
正方形排列时： de
4 l 1.13l
4. 砂井的布置范围:
不小于建筑物基础外缘的范围。
5. 砂垫层 在砂井顶面应铺设排水砂垫层，以连接砂井，引出从上层排入砂井的 渗流水。砂垫层的厚度不小于0.5m(水下砂垫层厚度为1.0m左右)。如砂 料缺乏，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层。预压区边缘应设 排水沟，预压区内应设与砂垫层相连的排水盲沟，间距不宜大于20m
2 堆载预压法设计计算
预压期间沉降量的计算：
sT Ut s f
其中 Ut 为地基平均固结度在竖向排水情况下，采用太
沙基固结理论计算；对于布置竖向排水体的地基，采用 沙井固结理论。
2 堆载预压法设计计算
逐级加载条件下固结度计算 改进太沙基法假定： （1）每一级荷载所引起的固结过程是独立 的，与上一级荷载引起的固结度无关；
实际工程中还往往采用超载预压方法来消除主固结沉降，以缩短预压 时间。预压期间任一时刻地基沉降量可表示为：
st sd Ut sc ss
上式可用于：(1)确定所需的超载压力值ps以保证在使用荷载pf作用下 预期的总沉降量在给定的时间内完成； (2)确定在给定超载下达到预 定沉降量所需要的时间。
排水固结法
排水固结法一般适用于饱和软黏土、吹填土、松散粉土、新近沉积土、有机质土及泥炭土地基。
流程
1、砂垫层施工
砂垫层的功能就是在预压施工中，从土体进入垫层的渗透水快速排出，达到土层固结的作用。砂垫层质量将 对加固效果与预压时间起到决定性的作用。选用级配相应的中粗砂，作为砂垫层材料，可确保砂垫层具有良好的 渗透性。在施工应用中，应确保其含泥量在5%以下，不能混入杂质与有机质。在确定砂垫层厚度时，应及时排出 土层内的渗透水，一般控制在30厘米到50厘米之间，可以起到持力层的作用。
一般情况是预压荷载与建筑物荷载相等，但有时为了减少再次固结产生的障碍，预压荷载也可大于建筑物荷 载，一般预压荷载的大小约为建筑物荷载的1.3倍，特殊情况则可根据工程具体要求来确定。
为了加速堆载预压地基固结速度，常与砂井法同时使用，称为砂井堆载预压法。
沙井法适用于渗透性较差的软弱粘性土，对于渗透性良好的砂土和粉土，无需用砂井排水固结处理地基；含 水平夹砂或粉砂层的饱和软土，水平向透水性良好，不用砂井处理地基也可获得良好的固结效果。
即通过电渗作用可逐渐排出土中水。在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳 极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利 用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。
降水预压法和电渗排水法目前应用还比较少。
排水固结法适用于处理饱和和软弱土层，但对渗透性极Байду номын сангаас的泥炭土要慎重对待。
按照采用的各种排水技术措施的不同，排水固结法可分为以下几种方法。
方法
堆载预压法 真空预压法
降水预压法 电渗排水法
在建筑场地临时堆填土石等，对地基进行加载预压，使地基沉降能够提前完成，并通过地基土固结提高地基 承载力，然后卸去预压荷载建造建筑物，以消除建筑物基础的部分均匀沉降，这种方法就成为堆载预压法。
流程
1、砂垫层施工
砂垫层的功能就是在预压施工中，从土体进入垫层的渗透水快速排出，达到土层固结的作用。砂垫层质量将 对加固效果与预压时间起到决定性的作用。选用级配相应的中粗砂，作为砂垫层材料，可确保砂垫层具有良好的 渗透性。在施工应用中，应确保其含泥量在5%以下，不能混入杂质与有机质。在确定砂垫层厚度时，应及时排出 土层内的渗透水，一般控制在30厘米到50厘米之间，可以起到持力层的作用。
一般情况是预压荷载与建筑物荷载相等，但有时为了减少再次固结产生的障碍，预压荷载也可大于建筑物荷 载，一般预压荷载的大小约为建筑物荷载的1.3倍，特殊情况则可根据工程具体要求来确定。
为了加速堆载预压地基固结速度，常与砂井法同时使用，称为砂井堆载预压法。
沙井法适用于渗透性较差的软弱粘性土，对于渗透性良好的砂土和粉土，无需用砂井排水固结处理地基；含 水平夹砂或粉砂层的饱和软土，水平向透水性良好，不用砂井处理地基也可获得良好的固结效果。
即通过电渗作用可逐渐排出土中水。在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳 极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利 用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。
降水预压法和电渗排水法目前应用还比较少。
排水固结法适用于处理饱和和软弱土层，但对渗透性极Байду номын сангаас的泥炭土要慎重对待。
按照采用的各种排水技术措施的不同，排水固结法可分为以下几种方法。
方法
堆载预压法 真空预压法
降水预压法 电渗排水法
在建筑场地临时堆填土石等，对地基进行加载预压，使地基沉降能够提前完成，并通过地基土固结提高地基 承载力，然后卸去预压荷载建造建筑物，以消除建筑物基础的部分均匀沉降，这种方法就成为堆载预压法。
地基处理方法之排水固结法
饱和软黏土地基在荷载作 用下，孔隙中的水被慢慢排出， 孔隙体积慢慢减小，地基发生 固结变形，同时，随着超静水 卸荷膨胀曲线 压力逐渐消散，有效应力逐渐 提高，地基土的强度逐渐增长。
孔隙比 e
孔隙体 积 颗粒体积
n re de rw dw —井径比
查表5-7
24
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
25
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
固结度计算（砂井）
排水板
dw
2(b
)
dw
dw
de
26
27
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
土层越厚，固结时间越长
10
二 排水固结法的原理
11
二 排水固结法的原理
堆载预压
真空预压
12
降水预压
12
地基处理方法－排水固结法
内容提要
一、概述 二、排水固结法的原理 三、排水固结法的设计与计算 四、施工工艺 五、效果检验及加荷速率的控制 六、工程实例
13
三 排水固结法的设计与计算
设计目的： 设计前的准备：
荷载下不同时间的固结度，就可推算地基土强度的增长，从而 可进行各级荷载下地基的稳定性分析，并确定相应的加载计划。 ➢ 由固结度可推算加荷预压期间地基的沉降量，确定预压的期限 ➢ 竖井地基的固结理论假设荷载是瞬时施加的
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
三维渗流固结问题
cvz
kz (1 e0 )
wa
孔隙比 e
孔隙体 积 颗粒体积
加载 卸载 再加载，e比e小得多
abc
孔隙比 e
孔隙体 积 颗粒体积
n re de rw dw —井径比
查表5-7
24
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
25
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
固结度计算（砂井）
排水板
dw
2(b
)
dw
dw
de
26
27
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
土层越厚，固结时间越长
10
二 排水固结法的原理
11
二 排水固结法的原理
堆载预压
真空预压
12
降水预压
12
地基处理方法－排水固结法
内容提要
一、概述 二、排水固结法的原理 三、排水固结法的设计与计算 四、施工工艺 五、效果检验及加荷速率的控制 六、工程实例
13
三 排水固结法的设计与计算
设计目的： 设计前的准备：
荷载下不同时间的固结度，就可推算地基土强度的增长，从而 可进行各级荷载下地基的稳定性分析，并确定相应的加载计划。 ➢ 由固结度可推算加荷预压期间地基的沉降量，确定预压的期限 ➢ 竖井地基的固结理论假设荷载是瞬时施加的
1、竖井排水法－竖井地基固结度的计算
三维渗流固结问题
cvz
kz (1 e0 )
wa
孔隙比 e
孔隙体 积 颗粒体积
加载 卸载 再加载，e比e小得多
abc
最新008第8章-排水固结《地基处理新技术》
真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜 内外形成气压差，使粘土层产生固结压力。即是在总应力 不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方 法。真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结， 称为负压固结。
竹筋砂包堤
深 最高潮位2.38m 圳 河
最低潮位-1.55m
密封沟
排水板
抽真空装置
系 压法时 排水体 管、真空泵排水系统
统
土工聚合物排水带(垫)、排水主滤管、 尚 处 试 验
真空泵排水系统等
阶段
8.2.2 堆பைடு நூலகம்预压法原理
堆载预压法是在建筑物建造以前，对建筑场地进行加 载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的 方法。
在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出， 孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超 静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐 增长。
在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力 (简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。
8.2.3 真空预压法原理
在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设 垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄 膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空 装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。
人
回填粘土 薄膜
滤管
工
填
土
回填砂
淤泥
原泥面
图 图66bb:竹 竹筋 筋砂 砂包 包围堤 堤示 示意 意图 图
河口潮间带岸坡造陆示意图
8.3 设计计算
排水固结法的设计，实质上就是进行排 水系统和加压系统的设计，使地基在受压过 程中排水固结、强度相应增加以满足逐渐加 荷条件下地基稳定性的要求，并加速地基的 固结沉降，缩短预压的时间。
竹筋砂包堤
深 最高潮位2.38m 圳 河
最低潮位-1.55m
密封沟
排水板
抽真空装置
系 压法时 排水体 管、真空泵排水系统
统
土工聚合物排水带(垫)、排水主滤管、 尚 处 试 验
真空泵排水系统等
阶段
8.2.2 堆பைடு நூலகம்预压法原理
堆载预压法是在建筑物建造以前，对建筑场地进行加 载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的 方法。
在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出， 孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超 静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐 增长。
在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力 (简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。
8.2.3 真空预压法原理
在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设 垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄 膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空 装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。
人
回填粘土 薄膜
滤管
工
填
土
回填砂
淤泥
原泥面
图 图66bb:竹 竹筋 筋砂 砂包 包围堤 堤示 示意 意图 图
河口潮间带岸坡造陆示意图
8.3 设计计算
排水固结法的设计，实质上就是进行排 水系统和加压系统的设计，使地基在受压过 程中排水固结、强度相应增加以满足逐渐加 荷条件下地基稳定性的要求，并加速地基的 固结沉降，缩短预压的时间。
8排水固结
8.2. 加固机理
3、总应力σ、有效应力σ ＇、孔隙水压力ｕ三者间关系 什么是有效应力
当荷载作用于饱和土体时，这些荷载是由土颗粒和孔隙
水共同承担的。通过土粒间接触点传递的粒间应力称有
效应力；通过孔隙水传递的应力称为孔隙水压力。
σ＇＝σ－ｕ
此时的固结度U表示为： σ＇
U＝ σ＇＋ｕ
ｕ↘0 u=1 完全固结
Vertical Wick Drains
芯板：聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)混合掺配制 截面：芯板为并联十字型而组成口琴状。 滤膜 ：长纤热扎无纺布，渗水性能极为优
袋装砂井
插板机
3. 排水固结的适用范围 适用于各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土
地基。 4. 排水固结的应用条件
必须有预压荷载
铺设滤水管
竖向与水平排水管的连接方式
• 1.理论上, 真空预压法可产生的最大荷载为：
• (A)50kPa (B)75kPa (C)80kPa (D)100kPa (E)120kPa 【解】理论上，当地基达到完全真空时，可产生1个大气压即
100kPa的预压荷载。
2.工程实际中, 真空预压法可产生的最大荷载约为： (A)50kPa (B)70kPa (C)85kPa (D)100kPa
先堆成若干砂堆，然后用推土机或人工摊平。
• （2）当硬壳层承载力不足时，可采用顺序推进铺筑 法。
• （3）若地基表面非常软，先要改善地基表面的持力 条件，可先在地基表面铺设筋网层，再铺砂垫层。
• (1).砂井施工
• 要求：连续和密实，防止颈缩；减小扰动；长度直径 间距满足。
• 砂井的灌砂量：实际灌砂量需达95%。 • 位置允许偏差：直径；垂直度：1.5%。
排水固结法
排水固结法排水固结法即指给地基预先施加荷载,为加速地基中水分的排出速率,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道,使得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。
该法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。
同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。
实际上，排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。
排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。
如果只增加固结压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行。
通过计算确定回填的堆载计划、地基处理分区和施工要求，既经济合理，又满足了施工工期的要求。
排水固结法作为处理软粘土地基的有效方法，在工程上得到广泛的应用。
采用排水固结法可同时解决沉降和稳定问题。
使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差，且加速地基土抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。
排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。
设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的通路，缩短排水途径，它由竖向的排水井和水平向的排水垫层构成。
由塑料芯板和滤膜外套组成的塑料排水板作为竖向排水通道在工程上的应用日益增加，塑料排水板可在工厂制作，运输方便，尤其适合象三门这样的缺乏砂源的地区使用，可同时节省投资。
加压系统，即是施加起固结作用的荷载，土中的孔隙水因产生压差而渗流使土固结。
排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差，不会自然排出，地基也就得不到加固。
如果只施加固结压力，不缩短土层的排水距离，这不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，土的强度不能及时提高，各级加载也就不能顺利进行。
排水固结法
第四章 排水固结法排水固结法：是利用天然在地基土层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用建筑物自重使土体中孔隙水逐渐排出、土体逐渐固结，地基土逐渐压密，强度逐步提高的方法，或者利用井点降水，利用插入土中的通电电极使土中水发生渗流以达到区域土体自重应力的增加，从而使土体逐渐压密的方法。
排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎪⎩⎪⎨⎧联合法电渗法降低地下水位法真空法堆载法加压系统砂垫层水平排水体塑料排水带袋装砂井普通砂井竖向排水体排水系统排水固结 排水系统：主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。
该系统是由水平排水层和竖向排水体构成。
可以由在土中打设的砂井、袋装砂井、或塑料排水带等竖向排水体同地面铺设的砂石垫层构成；也可以利用天然地基中夹粉砂薄层的“千层糕”状土；当软土层较薄，或土的渗透性较好时，而施工工期允许时，可仅在地表铺设一定厚度的砂垫层作为排水系统。
加压系统：起固结作用的荷载，使地基土的固结压力增加而产生固结。
根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为：堆载预压法；砂井（袋装砂井、塑料排水带）堆载预压法；真空（砂井、袋装砂井、塑料排水带）预压法；堆载——真空预压法、降水预压法和电渗法。
降水预压法和电渗法费用较高，在我国工程应用极少。
堆载预压法和砂井预压法的区别：堆载预压法是利用天然地基作为排水系统，其固结排水过程是一维排水过程；而砂井预压法则是在地基中设置了竖向排水体，其固结排水过程为三维排水过程。
如果饱和软土较薄（〈5m 〉或固结系数较大（s cm c v /1022->）或土层内为“千层糕”状土时，则不需要很长时间就可获得较好的预压效果；反之，饱和粘土层比较深厚（10m ），而固结系数又较小（s cm c v /1023-<），则排水固结所需的时间很长，堆载预压的地基就受到了限制，则宜在软土中设置竖向排水体。
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8 排水固结法
8.1 概述 8.2 加固原理 8.3 设计计算 8.4 施工方法 8.5 现场观测及堆载速率控制
08:30
1
8.1 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。
等边三角形 正方形
2、间距l ——可按井径比n选用。
n＝de/dw 塑料排水带或袋装砂井n＝15～22；
普通砂井n＝6～8 20
井阻和涂抹作用
在实际砂井施工中，由于沉管对周围土体的扰动和重 塑作用，在砂井周围形成了一个“涂抹区”，使该区 内土渗透性降低，压缩性增大。
在土中水向砂井渗流过程中，砂料对渗流产生的阻力 也会影响土层的固结速率。井阻和涂抹作用对固结速 率的影响有时十分显著。比如宁波机场袋装砂井场地， 在堆载205天后，考虑井阻与涂抹作用影响的地基实际 平均固结度仅为按理想砂井地基计算的固结度0.81倍。
z —预压荷载引起的地基附加竖向应力；
U
t
c
u
—地基土平均固结度； —由固结不排水剪切试验得到的内摩擦角。
8.3.3 砂井固结度的计算 — 地基平均固结度 U t 计算是砂井地基设计中的一个重要内
容，通过固结度计算可以推出地基强度的增长，确定适应 地基强度增长的加荷计划。固结度与砂井布置、排水边界 条件、固结时间以及地基固结系数有关。
—
—
U rz 1 (1U r )(1U z )
—总固结度
—
将均式固（结度8-1U7—）rz 和为（：8U-18rz）带1入上 式 e后，t 则得 U rz≥30%的砂井平
8
2
8 ch F d22
2cv
4H 2
Tv
cvzt H2
Th
cht
d
2 e
n re de rw dw
—井径比
17
求砂井的井径比n
u t
cvr
u r
1 rΒιβλιοθήκη 2u r 2其中cvz
kz (1 e0 )
wa
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kr (1 e0 )
wa
15
u
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t u t
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1 r
—
2u UZ
r 2
1
8
2
exp( 2Tv
/ 4)
（8-17）
—
（8-18）
（8-19）
（8-20）
16
求总固结度
—
U
rz
，得到
—
21
瞬时加荷条件下砂井地基固结度计算（考虑涂抹和井阻影响）
qw
kw
d
2 w
4
22
2、逐渐加荷条件下地基固结度计算
砂井固结度的计算分为2种理论：一、瞬时加荷条件 下砂井地基固结度的计算；二、逐渐加荷条件下地基 固结度的计算。
1、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算（P104） 三维渗流固结问题
u t
cv
u r
1 r
2u r 2
2u z 2
可以分解成两个方向的固结问题叠加（ Carrillo ）
u t
cvz
2u z 2
2、总沉降量计算
地基土的总沉降量一般包括瞬时沉降、固结沉降 和次固结沉降三部分。
瞬时沉降是在荷载作用下由于土的畸变所引起， 并在荷载作用下立即发生的。
固结沉降是由于孔隙水的排出而引起土体积减小 所造成的，占总沉降的主要部分。
次固结沉降则是由于超静水压力消散后，在恒值 有效应力作用下土骨架的徐变所致。对于一般粘性土 ，数值不大，但如果是塑性指数较大时，正常固结的 软粘土，尤其是有机土，次固结沉降就不能忽略。
8.3设计计算
• 1、排水系统：确定竖向排水体断面尺寸、间距、 排列方式和深度；
• 2、加载系统设计：预压荷载大小、荷载分级、加 载速率和预压时间；
• 3、地基变形计算
• 4、地基承载力验算
• 5、检测系统设计：监测内容、监测方法、监测点 布置、监测标准。
8.3.1沉降计算 1、建筑物使用期间的沉降计算 对于预压荷载与建筑物自身荷载分离的工程，建
在忽略次固结沉降的情况下，规范规定预压固结法
地基最终沉降采用经验公式：
s
s
n i 1
e0i e1i 1 e0i
hi
— s经验系数。正常固结饱和粘性土1.1~1.4。
e0i -第i层土中自重应力与附加应力之和对应的
孔隙比，由固结试验e-p曲线查得。
10
3、预压期沉降量计算
预压期间的沉降量可按照预压期固结度采用下式进
筑物荷载作用下地基的总沉降量可按照《建筑地基基 础设计规范》中给出的天然地基沉降计算方法即分层 总和法计算，但其中的地基土的压缩模量要根据预压 处理后的土的压缩试验获得。
对于预压荷载即建筑物的自重的情况，预压处理 后荷载并不移除，此时，建筑物在使用期的沉降量s 为总沉降量 减s去预压期T内沉降量sT。
砂井 dw
dw
de 1.05l 等边三角形 de
de 1.13l 正方形
18
一、选择砂井或塑料排水带，确定其断面尺寸、 间距、排列方式和深度；
1、dw：（原则上越密越好） 普通砂井 300～500mm；
袋装砂井 70～120mm。
塑料排水带
2(b ) dw
19
de 1.05l de 1.13l
行计算：
_
sT U s s
—U_s地基平均固结度。
08:30
11
8.3.2 承载力计算
处理后地基承载力可根据斯开普顿极限荷载的 半经验公式作为初步估算，即：
f
1 K
5•
cu
1
0.2
B A
1
0.2
D B
D
K —安全系数；
D—基础埋置身度（m）；
A、B—分别是基础的长边和短边（m）；
—基础标高以上土的重度（KN/m3）；
08:30
2
排水系统
排水加固法
加压系统
竖向
横向
堆载法 降低地下水位法 真空法 电渗法 联合法
适用于饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、填 海（湖）造田。－－含水量、压缩性高，强度、 渗透性低。
08:30
3
8.2 加固机理
图8-1
图8-1
8.2.1堆载预压法原理 8.2.2真空预压法原理 8.2.3降低地下水位法 8.2.4电渗法原理
cu —处理后地基土不排水抗剪强度（kPa）。
对于饱和软粘性土也可采用下式估算：
f 5.14cu D
K
对长条形填土，可根据Fellenius公式估算：
f 5.52cu K
排水预压处理后地基土的不排水抗剪强度Cu可采
用下式估算：
_
cu cu0 Z •Ut tancu
ccuu
—t时刻该点土的抗剪强度； 0—地基土的天然抗剪强度；
8.1 概述 8.2 加固原理 8.3 设计计算 8.4 施工方法 8.5 现场观测及堆载速率控制
08:30
1
8.1 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。
等边三角形 正方形
2、间距l ——可按井径比n选用。
n＝de/dw 塑料排水带或袋装砂井n＝15～22；
普通砂井n＝6～8 20
井阻和涂抹作用
在实际砂井施工中，由于沉管对周围土体的扰动和重 塑作用，在砂井周围形成了一个“涂抹区”，使该区 内土渗透性降低，压缩性增大。
在土中水向砂井渗流过程中，砂料对渗流产生的阻力 也会影响土层的固结速率。井阻和涂抹作用对固结速 率的影响有时十分显著。比如宁波机场袋装砂井场地， 在堆载205天后，考虑井阻与涂抹作用影响的地基实际 平均固结度仅为按理想砂井地基计算的固结度0.81倍。
z —预压荷载引起的地基附加竖向应力；
U
t
c
u
—地基土平均固结度； —由固结不排水剪切试验得到的内摩擦角。
8.3.3 砂井固结度的计算 — 地基平均固结度 U t 计算是砂井地基设计中的一个重要内
容，通过固结度计算可以推出地基强度的增长，确定适应 地基强度增长的加荷计划。固结度与砂井布置、排水边界 条件、固结时间以及地基固结系数有关。
—
—
U rz 1 (1U r )(1U z )
—总固结度
—
将均式固（结度8-1U7—）rz 和为（：8U-18rz）带1入上 式 e后，t 则得 U rz≥30%的砂井平
8
2
8 ch F d22
2cv
4H 2
Tv
cvzt H2
Th
cht
d
2 e
n re de rw dw
—井径比
17
求砂井的井径比n
u t
cvr
u r
1 rΒιβλιοθήκη 2u r 2其中cvz
kz (1 e0 )
wa
cvr
kr (1 e0 )
wa
15
u
2u
t u t
cvz z2
u
cvr
r
1 r
—
2u UZ
r 2
1
8
2
exp( 2Tv
/ 4)
（8-17）
—
（8-18）
（8-19）
（8-20）
16
求总固结度
—
U
rz
，得到
—
21
瞬时加荷条件下砂井地基固结度计算（考虑涂抹和井阻影响）
qw
kw
d
2 w
4
22
2、逐渐加荷条件下地基固结度计算
砂井固结度的计算分为2种理论：一、瞬时加荷条件 下砂井地基固结度的计算；二、逐渐加荷条件下地基 固结度的计算。
1、瞬间加荷条件下砂井地基固结度计算（P104） 三维渗流固结问题
u t
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2u z 2
可以分解成两个方向的固结问题叠加（ Carrillo ）
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2、总沉降量计算
地基土的总沉降量一般包括瞬时沉降、固结沉降 和次固结沉降三部分。
瞬时沉降是在荷载作用下由于土的畸变所引起， 并在荷载作用下立即发生的。
固结沉降是由于孔隙水的排出而引起土体积减小 所造成的，占总沉降的主要部分。
次固结沉降则是由于超静水压力消散后，在恒值 有效应力作用下土骨架的徐变所致。对于一般粘性土 ，数值不大，但如果是塑性指数较大时，正常固结的 软粘土，尤其是有机土，次固结沉降就不能忽略。
8.3设计计算
• 1、排水系统：确定竖向排水体断面尺寸、间距、 排列方式和深度；
• 2、加载系统设计：预压荷载大小、荷载分级、加 载速率和预压时间；
• 3、地基变形计算
• 4、地基承载力验算
• 5、检测系统设计：监测内容、监测方法、监测点 布置、监测标准。
8.3.1沉降计算 1、建筑物使用期间的沉降计算 对于预压荷载与建筑物自身荷载分离的工程，建
在忽略次固结沉降的情况下，规范规定预压固结法
地基最终沉降采用经验公式：
s
s
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e0i e1i 1 e0i
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— s经验系数。正常固结饱和粘性土1.1~1.4。
e0i -第i层土中自重应力与附加应力之和对应的
孔隙比，由固结试验e-p曲线查得。
10
3、预压期沉降量计算
预压期间的沉降量可按照预压期固结度采用下式进
筑物荷载作用下地基的总沉降量可按照《建筑地基基 础设计规范》中给出的天然地基沉降计算方法即分层 总和法计算，但其中的地基土的压缩模量要根据预压 处理后的土的压缩试验获得。
对于预压荷载即建筑物的自重的情况，预压处理 后荷载并不移除，此时，建筑物在使用期的沉降量s 为总沉降量 减s去预压期T内沉降量sT。
砂井 dw
dw
de 1.05l 等边三角形 de
de 1.13l 正方形
18
一、选择砂井或塑料排水带，确定其断面尺寸、 间距、排列方式和深度；
1、dw：（原则上越密越好） 普通砂井 300～500mm；
袋装砂井 70～120mm。
塑料排水带
2(b ) dw
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de 1.05l de 1.13l
行计算：
_
sT U s s
—U_s地基平均固结度。
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8.3.2 承载力计算
处理后地基承载力可根据斯开普顿极限荷载的 半经验公式作为初步估算，即：
f
1 K
5•
cu
1
0.2
B A
1
0.2
D B
D
K —安全系数；
D—基础埋置身度（m）；
A、B—分别是基础的长边和短边（m）；
—基础标高以上土的重度（KN/m3）；
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排水系统
排水加固法
加压系统
竖向
横向
堆载法 降低地下水位法 真空法 电渗法 联合法
适用于饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、填 海（湖）造田。－－含水量、压缩性高，强度、 渗透性低。
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8.2 加固机理
图8-1
图8-1
8.2.1堆载预压法原理 8.2.2真空预压法原理 8.2.3降低地下水位法 8.2.4电渗法原理
cu —处理后地基土不排水抗剪强度（kPa）。
对于饱和软粘性土也可采用下式估算：
f 5.14cu D
K
对长条形填土，可根据Fellenius公式估算：
f 5.52cu K
排水预压处理后地基土的不排水抗剪强度Cu可采
用下式估算：
_
cu cu0 Z •Ut tancu
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—t时刻该点土的抗剪强度； 0—地基土的天然抗剪强度；