土木基础工程课件第五章地基处理(第三讲

2020/4/2
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二、袋装砂井和塑料排水板预压法
用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或施 工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能保持 砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。 近年来普通在砂井的基础上，出现了以袋装砂井 和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井 不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结， 节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。
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多孔单一结构型塑料排水板
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复合结构塑料排水板
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塑料排水板
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塑料排水板施工
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施工后的塑料排水板
三、天然地基堆载预压法
天然地基堆载预压法是在建筑物施工前，用与设 计荷载相等(或略大)的预压荷载(如砂、土、石等重 物)堆压在天然地基上使地基软土得到压缩固结以 提高其强度(也可以利用建筑物本身的重量分级缓 慢施工)，减少施工后的沉降量，待地基承载力、 变形达到设计预期要求后，将预压荷载撤除，在经 预压的地基上修建建筑物。
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3）砂井排列：
砂井的平面布置可采取正方形或梅花形，在大面积 荷载作用下，认为每个砂井均起独立排水作用。为了 简化计算，将每个砂井平面上的排水影响面积以等面 积的圆来代替，可得一根砂井的有效排水圆柱体的直
径de和砂井间距l的关
2 3 l 1.05l
正方形布置
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砂井堆载预压
1.砂井
1）砂井的直径和间距： 砂井的直径和间距主要取决于土的固结特性和施
工期的要求。从原则上讲，为达到相同的固结度，缩 短砂井间距比增加砂井直径效果要好，即以“细而密” 为佳，不过，考虑到施工的可操作性，普通砂井的直 径为300-500mm。砂井的间距可根据地基土的固结 特征和预定时间内所要求达到的固结度确定，间距可 按为直径的6-8倍选用。砂井的间距可按井径比（n） 选用，n按下式确定：
n=de/dw
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2）砂井深度： 砂井深度主要根据土层的分布、地基中的附加应力
大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。当 软土不厚（一般为10-20m）时，尽量要穿过软土层 达到砂层；当软土过厚（超过20m）,不必打穿粘土， 可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对 以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过最危 险滑动面2.0m以上。
排水固结法加固软土地基是一种比较成熟、应用 广泛的方法，它可以解决以下两个方面问题：
1．沉降问题：使地基的沉降在加载预压期间大部 分或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生较大的 沉降。
原理：在建筑场地上先加一个和上部结构相同 的压力进行加载预压使土层固结，然后卸除荷载， 再施工建筑物，可以使地基沉降减少，如进行超 载预压(预压荷载大于建筑物荷载)效果将更好，但 预压荷载不应大于地基土的容许承载力。
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袋装砂井的设计理论、计算方法基本与普通砂井 相同，它的施工已有相应的定型埋设机械，与普通 砂井相比，优点是：施工工艺和机具简单、用砂量 少；它间距较小，排水固结效率高，井径小，成孔 时对软土扰动也小，有利于地基土的稳定，有利于 保持其连续性。
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袋装砂井
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(一)袋装砂井预压法
目前国内应用的袋装砂井直径一般为70-120mm， 间距为1.0m-2.0m(井径比n约取15-20)。砂袋可采用 聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织制成，应具有足够 的抗拉强度、耐腐蚀、对人体无害等特点。装砂后砂 袋的渗透系数不应小于砂的渗透系数。灌入砂袋的砂 应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证 伸入砂垫层至少300mm，并不得卧倒。
为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应铺 设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度 一般为0.5 m-1 m。
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3.地基固结度
在双面排水或者固结土层中应力均匀分布的单面
排水条件下，土层竖向平均固结度（
Uz
）可按
下式计算：
Uz
1
8
2
exp(
2Cvt
4H 2
)
如果考虑逐级加荷，则时间t 从加荷历时的 一半起算；如为双面排水，H 取土层厚度 的一半。
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2．稳定问题：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。
原理：饱和软粘土地基在荷载作用下，孔隙中 的水慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发 生固结变形。同时，随着超静孔隙水压力逐渐 消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐 增长。
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土层的排水固结效果和它的排水边界条件有 关，粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成 正比，土层越厚，加固延续的时间越长。为加速 土层的固结，最有效的方法是先增加土层的排水 途径，缩短排水距离。然后分级加载预压(也可 利用建筑物本身重)，使软土中孔隙加快排出水， 地基土固结沉降加快完成，强度也得到相应提高， 当土质条件较好时，也可在天然地基上直接加载 预压。
(二)塑料排水板预压法 塑料排水板预压法是将塑料排水板用插板机插入
加固的软土中，然后在地面加载预压，使土中水沿 塑料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加 速固结。
塑料板排水与砂井比较具有如下优点： 1，塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排 水效果稳定； 2．塑料板重量轻，便于施工操作； 3．施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施 工速度快，工程费用便宜。
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de
4 l 1.128l
4）砂井的布置范围：由于在基础以外一定的范围内 仍然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比 基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外增加24m。 5）砂料：砂料宜用中、粗砂，必须保证良好的透水 性，含泥量不应超过3%，渗透系数应大于10-3cm/s。 2.砂垫层
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一、砂井堆载预压法 二、袋装砂井和塑料排水板预压法 三、天然地基堆载预压法 四、真空预压法和降水位预压法
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一、砂井堆载预压法
软粘土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的 历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中 孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道 (砂井、袋装砂井或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水 砂垫层如下图所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改 善地基渗透性能。