地基处理方法之排水固结法
排水固结法施工(地大版)
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。
排水固结法地大
03
排水固结法的实施步骤
准备工作
现场调查
对施工场地进行详细调查，了 解地质条件、水文气象等环境
因素。
制定方案
根据调查结果，制定详细的排 水固结法施工方案。
清理场地
对施工区域内的杂物、障碍物 进行清理，确保施工顺利进行 。
设备与材料准备
根据方案需要，准备相应的排 水固结法施工设备和材料。
布置排水系统
对土质有一定要求
对于一些渗透性较差的土质，排水固结效果可能不太理想。
可能引起地面隆起或侧向变形
在排水过程中，如果土体中的水压力过大，可能会导致地面隆起或侧 向变形。
改进方向
优化排水系统设计
通过优化排水系统的设计，提高排水效率， 减少排水通道堵塞的可能性。
采用复合排水固结法
将排水固结法与其他地基处理方法相结合， 以提高处理效果。
案例二：某建筑工地的地基处理
总结词：有效加固
详细描述：某建筑工地在施工前对软弱地基进行处理，采用排水固结法进行加固，显著提高了地基的承载力和稳定性，保证 了建筑工程的安全和质量。
案例三：某工业园区的土壤改良
总结词
改善土壤质量
详细描述
某工业园区为了改善土壤质量，采用排水固结法进行土壤改良，有效提高了土壤的渗透性和强度，为 园区的可持续发展提供了保障。
排水固结法的应用领域
软土地基处理
排水固结法广泛应用于软土地基 处理，如河流、湖泊、沼泽等地
区的土体加固。
填海工程
在填海工程中，由于填海材料的压 缩性较大，排水固结法可以有效地 提高填海区域的承载力和稳定性。
地下工程
在地下工程中，如地铁、隧道等， 排水固结法可以用于提高地基的承 载力和稳定性。
排水固结法的原理
排水固结法的原理排水固结法是一种通过排水来加速土壤固结并降低地基沉降的工程处理方法。
它的原理是通过有效排水将地下水位降低，使土壤颗粒间的水分压力减小，从而引起土壤的固结。
在土壤中存在两种主要的水分：排水介质和吸力水。
排水介质是土壤中间隙的水分，它能够排除土壤中的多余水分，并通过排水系统排出。
吸力水则是被土壤颗粒固定的水分，它对土壤的稳定性和固结性质有重要影响。
排水固结法的原理可以分为排水阶段和固结阶段。
在排水阶段，采用合理的排水系统将排水介质从土壤中排出，降低土壤中的含水率和地下水位。
此时，土壤颗粒间的吸力水通过毛细作用逐渐被抽离，土壤颗粒之间的接触力得到增加，土壤团粒变得更加紧密。
排水过程中也会带走一部分颗粒与水经过筛网，这种淘洗作用将土壤中的粉状颗粒带走，使土壤结构的稳定度增加。
随着排水的进行，土壤中吸力水的减少使得土壤的孔隙压缩，颗粒之间的接触力增大，土壤的固结效应逐渐显现。
在水分排出后，土壤中存在若干气体和颗粒间的有机物、胶体物等杂质。
这些物质在排水后容易与土壤颗粒结合并沉积，从而进一步增加土壤的密实度。
在固结阶段，土壤的有效应力逐渐增加，土壤的压实程度也逐渐增大。
土壤的孔隙随着颗粒之间的接触而消失，土壤的导水能力进一步减小，使地下水位进一步下降。
同时，土壤的体积也逐渐减小，从而引起地基的沉降。
排水固结法的原理是基于排水和土壤固结之间的紧密联系。
通过排水可以有效地减小土壤中的水分压力，改变土壤的物理性质，使土壤颗粒间的接触力增大，从而加快土壤的固结过程。
通过控制排水的速度和水位的降低，可以实现对土壤的有效固结和地基沉降的控制。
需要注意的是，排水固结法的应用需要充分考虑地下水对地基的保护作用。
如果地下水起到承压支撑地基的作用，过快地排水可能会导致地基下沉和破坏。
因此，在进行排水固结处理时，需进行合理的排水方案设计和施工监控，以确保地基的安全稳定。
地基处理工程施工—排水固结法(地基与基础工程施工)
知识点4.3.2排水固结法分类一、按照荷载施加方法的不同，可分为一、按照荷载施加方法的不同，可分为::堆载预压、真空预压排水固结法分类堆载预压真空预压在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度提高。
加载预压加水预压是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。
真空--堆载联合预压法真空加压系统砂垫层塑料排水带袋装砂井普通砂井水平排水体竖向排水体降低地下水法真空法堆载法电渗法排水固结法排水系统在堆载预压法和真空预压法，都需要设置竖向排水体。
普通砂井普袋装砂井大样塑料排水板4.3.3施工工艺流程知识点4.3.3知识点1铺设水平排水砂垫层3施加固结压力目录2竖向排水体施工施工工艺流程要保证排水固结法的加固效果，从施工角度考虑，主要应重视以下三个环节虑，主要应重视以下三个环节:: Array➢铺设水平垫层➢设置竖向排水体➢施加固结压力01铺设水平排水砂垫层输入文本一、铺设水平排水砂垫层（一）材料：渗水好的砂料、常用级配良好的中粗砂厚度。
30~50cm厚度。
（二）厚度：一般应选用30~50cm（二）厚度：一般应选用：机械分堆摊铺、堆成若干砂堆然后用推土（三）垫层施工（三）垫层施工：机或人工摊平02竖向排水体施工输入文本二、竖向排水体施工03施加固结压力输入文本三、施加固结压力（一）堆载加压注意事项：1.堆载预压的材料2.堆载面积3.超软地基的堆载预压4.加荷速率4.3.1排水固结法的概念和知识点4.3.1知识点适用范围1排水固结法概念3应用目录2适用范围排水固结法的概念和适用范围依据土的固结理论，黏性士固结所需时间与排水距离的平方成正比。
01排水固结法概念输入文本一、排水固结法概念排水固结法亦称预压法，是利用地基土排水固结的特性，通过增设各种排水体（排水垫层、砂井、塑料排水带等），并施加预压荷载，以加速饱和软黏土固结过程的一种软土地基处理方法。
排水固结法
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。
排水固结法原理,方法及适用范围什么
排水固结法原理，方法及适用范围什么排水固结法原理，方法及适用范围什么？3,排水固结法其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。
在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。
排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。
排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是##地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。
加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。
为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。
(1)堆载预压法在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，到达预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载,再建造建筑物。
临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。
为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。
如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。
适用于软粘土地基。
(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。
砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。
适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
(3)真空预压法在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。
适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
(4)真空-堆载联合预压法当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。
适用于软粘土地基。
(5)降低地下水位法通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。
排水固结法
地基中某一点在某时刻的抗剪强度τf可表示为：
f f 0 fc f
f f 0 fc f
式中 τf0——地基中某点在加荷之前的天然地基 抗剪强度。用十字板或无侧限抗压强 度试验、三轴不排水剪切试验测定； △τfc——由于排水固结而增长的抗剪强度； △τfτ——由于剪切蠕动而引起的抗剪强度衰 减量。
8 Ch
2C v
8 2
8Ch 2 F(n )d e 2C v 4H 2
——续表
序号 条件 平均固结度计算公式 α β 备注
L LH
4
砂井未贯穿 受压土层
U U rz (1 )U z 1 8 e 2
8 Ch F ( n )d e t 2
8 2
式中
△σz——预压荷载引起的该点的竖向附 加应力。
排水固结的设计理论着重于：
（1）逐渐加载条件下固结度的修正计算；
（2）地基强度增长的预计和与其相应的稳定性
分析方法；
（3）最终沉降量与沉降随时间发展的推算以及
根据现场观测资料反算土的力学性质指标等。
（二）真空预压加固机理 真空预压法是以大气压力作为预压荷载。先在
的排出使由于形成了超孔隙水压力使得水得以排出，地
基产生固结，因而称为正固结。
2.地基土抗剪强度增长值的预估 当软弱地基天然强度较低时，必须限制加载速
率以利用前期荷载使地基排水固结，提高强度来适
应下一级加载，避免由于荷载过大地基强度不足引
起地基土失稳。因此，在进行设计时，需要预测抗
剪强度在加载过程中的增长情况，以便合理确定预
加固机理2——提高土体强度：
预压后，土体
抗剪强度τf
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。
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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
cef
fgc
压缩曲线
8
二 排水固结法的原理
加载，卸载，再加载过程说明：
超固结土 正常固结 9
二 排水固结法的原理
土层的排水固结效果与排水边界条件有关 竖向排水固结：
土层中的孔隙水向上、下面透水层排出而使土层发生固结。
根据固结理论，黏 性土固结所需的时 间和排水距离的平 方成正比。
19
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井的深度
深浅管交错布 置，浅管贯穿 淤泥层
皖江城市带某市政道路
20
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井的排列
d0
不透水层
21
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－排水砂垫层 ➢ 在竖井顶面应铺设一定厚度的排水砂垫层以连通竖井，引出从
真空预压
6
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
7
二 排水固结法的原理
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 压力逐渐消散，有效应力逐渐 卸荷膨胀曲线 提高，地基土的强度逐渐增长。
我国广泛分布着海相、湖相、河相沉积的软弱黏性土层： ➢含水量大、压缩性高、强度低、透水性差、不少情况河埋相藏沉积深厚
海相沉积 湖相沉积
3
4
一 概述
排水固结法由排水系统和加压系统两个主要部分组成。 ➢ 加压系统：为地基提供必要的固结压力而设置的，地基土层
因产生附加压力而发生排水固结。 ➢ 排水系统：为了改善地基原有的天然排水系统的边界条件，
增加孔隙水排出路径，缩短排水距离，从而加速地基土的排 水固结进程。
适用条件： 淤泥质土、淤泥 和冲填土等饱和 粘性土地基。
5
一 概述
施加固结压力的荷载，依据施加工艺的不同一般可分为三大类： ➢堆载预压：实体荷载或以建筑物自身重量作为预压荷载 ➢真空预压：对被加固软基抽真空形成大气压差作为预压荷载 ➢降水预压：降低被加固软基范围地下水位以重度差为预压荷载 堆载预压
28
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
29
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
30
三 排水固结法的设计与计算
2、预压法之堆载预压
31
三 排水固结法的设计与计算
2、预压法之堆载预压
32
三 排水固结法的设计与计算
2、预压法之堆载预压－强度增长
1、竖井排水法－竖井的类型
普通砂井
袋装砂井
18
塑料排水带 18
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法－竖井的直径和间距 ➢砂井直径和间距主要取决于：黏性土层的固结特性、工期要求 ➢原则上以采用“细而密”的方案为好 ➢工程上常用的普通砂井直径为30~50cm ➢普通大直径砂井，工程上常用间距一般为砂井直径的6-8倍 ➢袋装砂井我国常用7cm，井距1~1.5m，等边三角形布置 ➢塑料排水带设计计算方法与砂井相同，一般换算成圆柱体
cvr
kr (1 e0 )
wa
23
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
求解，得到
Ut 1 (1U zt )(1Urt ) —固结度
其中
U zt f (Tv ) U rt f (Tr , n)
TvBiblioteka cvzt H2Tr
cvr t
d
2 e
增加井径dw 与减小间距 de哪个有效？
14
三 排水固结法的设计与计算
15
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法
待加固地层 典型的砂井地基工程剖面图
16
三 排水固结法的设计与计算
1、竖井排水法
累计沉降(mm)
500
400
300
测点1
200
测点2
测点3
100
测点4
0 0 5 10 15 20 25 30 35
沉降天数(天) 17
三 排水固结法的设计与计算
地基处理方法－排水固结法
1
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
2
一 概述
排水固结法是对天然地基，或先在地基设置砂井（袋装砂井 或塑料排水带）等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐 渐加载，或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中的孔 隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降时，同时强度逐渐提高的方 法。
土层排入井中的渗流水 ➢ 砂垫层应有足够的厚度和良好的透水性，以减小对水流的阻力 ➢ 砂垫层的厚度一般为0.4m左右（水下砂垫层厚1m左右） ➢ 当砂垫层面积较大时，应在砂垫层底部设置纵横向排水盲沟，
使渗流水尽快排出预压区外
22
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 ➢ 固结度的计算是竖井地基设计中的一个很重要内容，知道各级