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。
科技创新与应用Ｉ ２ｏ１４年第１７期 水利科技
关于塑料排水板排水固结法在填海造地工
程地基处理的应用
修建辉
（厦门长广设计咨询有限公司，福建厦门３６１０００）
摘要：港口工程中软土地基处理方法种类繁多，文章结合具体的工程实践，总结出对于淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性软土 地基处理中，塑料排水板排水固结法是软土地基处理较为适宜、经济及合理的方法之一。 关键词：塑料排水板；软基加固；排水固结法
前言
填海造地是人类向海洋拓展生存和发展空间的一条主要途径，
也是国际社会常用的解决土地瓶颈问题的重要手段。在我国沿海一
些地区，人多地少，随着近几年国内社会经济快速发展，建设用地日
趋紧张。同时国家实行土地宏观调控，严把建设用地，因此填海造地
成了缓解土地资源紧缺的主要方式。目前，较良好的基岩、砂砾质等
海岸线大多为港口及旅游用地等综合岸线；淤泥质等海岸线为人类 向海洋索取土地资源的有效途径，即填海造地项目大多为滩涂区
域。
莆田兴化港区涵江作业区后方临港产业园陆域形成一期工程
位于兴化湾南岸湾顶，江口与三江口之间东侧的滩涂海域。本项目
填海造地充分利用塑料排水板排水固结法进行大范围进行围堰软
基及路基软基加固处理。根据实践，塑料排水板排水固结法在粘性
软土地基处理中从技术上和经济上考虑，采用排水板是经济、有效、
可行的方法之一。塑料排水板排水固结法以其施工简单易行、加固
效果好和经济利益明显等特点在软基处理上得到较为广泛的应用。
我国东南沿海和内陆广泛分布着海相、湖相以及河相沉积的软弱黏
性土层，这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差且
不少情况埋藏深厚，因此塑料排水板排水固结法在填海造地类似地
质工程中在软基处理中占有不可或缺的地位。
１排水固结法地基处理的应用
港工建筑物地基处理常用方法有换填法、排水固结法、轻型真
空井点法、强夯法、振冲法、水系深层水泥搅拌法等。
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。
1 4.2.2 排水固结
1、概述
排水固结法是对天然地基，或先在地基中设置砂井(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，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。所以上述两个系统，在设计时总是联系起来考虑的。
排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服次固结可利用超载的方法。真空预压法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。降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很软弱的粘土地基。
2、加固机理
(1)堆载预压加固机理
预压法是在建筑物建造以前，在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，地基土强度就逐渐增长。
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。如地基内某点的总应力增量为，有效应力增量为，孔隙水压力增量为u，则三者满足以下关系：
超孔隙水压力速效排水固结法 在沿海地基处理中的应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｑｕｉｃｋ—Ａｃｔｉｎｇ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ Ｅｘｃｅｓｓ Ｐｏｒｅ Ｗａｔｅｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｏ Ｃｏａｓｔａｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 方磊夫杨如盆乔建军 厦门建发股份有限公司３６１０００ 摘要：结合上海某工程地基处理，分析了沿海地区超孔隙水压力速效排水固结法的可行性，系统研究了其在沿海软土地基 中的具体应用。通过试验和方案比选，论证了超孑Ｌ隙水压力速效排水固结法在该地区的优势，并指出砂垫层铺设、土方回 填、施打塑料排水板及强夯施工等应达到的技术要求与措施。检测结果表明，超孑Ｌ隙水压力速效排水固结法明显地改善了 软土层的排水固结过程，达到预期的加固效果，其技术可靠、经济合理、能够缩短工期，可以在沿海软土地区推广。 关键词：沿海软土地区 地基处理超孔隙水压力速效排水固结法塑料排水板 强夯法 中图分类号：ＴＵ７５３．８ ，文献标识码 Ｂ 【文章编号】１００４—１００１（２０１２）０２—０１２１—０２ １工程概况 某仓储物流中心位于上海临港物流园区奉贤分区 Ａ０９０２－Ｂ地块，占地面积１００ ０００ ｍ ，建筑面积９３ ０００ ｍ ， 其中仓库建筑面积６３ ０００ ｍ ，室外道路４０ ０００ ｍ ，室外道 路地面承载力设计值不小于９０ ｋＰａ。地基变形一般，仓库室 内地面比室外抬高１．４ ｍ，室内地面承载力设计值不小于 １３０ ｋＰａ。 ２场地条件 场地地面自然海拔标高为３．３ ｍ左右，勘探范围内土 层均为第四纪沉积土。高（中）压缩性，低承载力，湿度为饱 和。场地内浅层地下水属潜水，地下水位在自然地面下 ０．５ ｍ～１．５ ｍ，大气补水或径流。 设计场地面海拔标高为４．８ ｍ，室内地面相对标高 ±Ｏ．００ ｍ，相当海拔标高为６．５０ ｍ。自然地面上有人工回填 １．Ｏ ｍ～１．８ ｍ厚的粉质黏土层。本层回填土原设计要求分 成碾压密实，压实系数不小于０．９４。后因采用超孔隙水压力 速效排水固结法地基处理方案，未进行碾压。 ３地基处理方案比选 ３．１ 场地分析 根据地质报告及场地后期回填情况，原场地地面以下 作者简介：方磊夫（１９７４一），男，本科，工程师，工程管理部总经理。 作者地址：厦门市思明区鹭江道海光大厦２０楼（３６１０００）。 收稿日期：２０１１—１２—０８ ’ ６ ｍ～７ ｍ范围内土质均较差，不能满足设计要求，必须进 行人工处理。原场地地面以下６ ｍ～７ ｍ为③－２灰色砂质粉 土夹层，较厚，约７．５ ｍ～１０．５ ｍ，并且土的力学性能较好， 是现有给定的地面荷载下理想的地基处理基础，其下虽有 较差的③ｑ灰色淤泥质粉质黏土和④灰色淤泥质粉质黏 土，但本层土底到处理后的地面已间隔１３ ｍ～１５ ｍ，可不 再考虑其下的软弱土层处理。问题的关键是如何处理③ 灰色砂质粉土夹层以上部分，此部分深度约６ ｍ～７ ｍ，有 较松散的新近回填粉土，加上原场地表面是素回填土，还有 ③一 灰色淤泥质粉质黏土土质情况较差，必须经过人工处 理。处理的目的是增加地基的承载力，减少地基的沉降量。 ３．２方案比选 可供选择的方案有：水泥土搅拌桩法、强夯置换法、堆 载预压法、砂石桩法、超孔隙水压力速效排水固结法等。具 体实施方法为： （１）水泥土搅拌桩法：搅拌桩 ８００ ｍｍ，深７．Ｏ ｍ， １．５ ｍ边长等边三角形满布，水泥掺入比１５％。 （２）强夯置换法：硬质填充料定点强夯，夯点５ ｍ ｘ ５ ｍ方形，墩体深度６ ｍ～７ ｍ，累计夯沉量不小于９ ｍ，墩顶 后满布设５００ ｍｍ厚压实砂石垫层。硬质填充体增加了处 理层土的透水性，水平方向具有挤土效应。 （３）堆载预压法：塑料排水板深度７ ｍ，１．２ ｍ边长等 边三角形满布，利用回填的粉土层和顶部后布的砂石层，设 置水平排水通道；上部堆土、石等，高度按设计要求。 （４）砂石柱法： ４００ ｍｍ，深７．０ ｍ，１．４ ｍ×１．４ ｍ方形 满布，内填充级配砂石，振动压实；桩顶满布５００ ｍｍ厚压实 砂石垫层。 ｌｌ￣Ｈ＇ｒ第３４卷第２期『１２１
