地基处理方法预压法课件.ppt
3.3 预压法（排水固结法）,一、 概述,1.预压法：在建筑物建造前对建筑场地进行预压，使土体中的水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高。,2.预压法组成（1）加压系统：加载预压、真空预压；（2）排水系统：水平排水系统和竖向排水系统。3.预压法分类（1）按加压系统分：加载预压法和真空预压法；（2）按排水系统分：a.普通堆载预压法：无竖向排水系统，只有水平排水系统b.砂井堆载预压法c.袋装砂井堆载预压法d.塑料排水板堆载预压法,竖向排水系统,砂垫层,3.3 预压法（排水固结法）,3.3 预压法（排水固结法）,二、 普通堆载预压法,普通堆载预压：在地基表面分级堆土或其他荷载，使地基土压实、沉降固结，提高地基强度，减少沉降量；待达到预定标准再卸载，建造建筑物。,（一）特点和适用范围1.特点（1）不设竖向排水体；（2）使用材料、机具简单，方法直接，施工操作方便；（3）堆载预压需要一定的时间，对深厚的饱和软土，排水固结所需的时间很长；同时需要大量堆载材料，因此在使用上受到一定的限制。2.适用：软土层较薄，土的渗透性较好，施工期允许较长时的地基加固处理。当预计的压缩时间过长时，则应改用砂井堆载预压法、袋装砂井堆载预压法或塑料排水板堆载预压。,二、 普通堆载预压法,（二）堆载材料1.堆载材料一般以散料为主，如采用施工场地附近的土、砂、石子、砖、石块等；2.堤坝、路基的预压可以采用堤坝、路基填土本身作为堆载；3.大型油罐、水池的地基，常以充水对地基进行预压。,（三）施工要点1.预压荷载的大小应根据设计要求确定，一般宜取等于或略大于建筑物基底压力。有时为了加速压缩过程、减少建(构)筑物使用期间的沉降，可采用比建(构)筑物重量大1020的超载进行预压。2.为了保证建筑范围内的地基得到均匀加固，堆载的顶面宽度应不小于建筑物的底面宽度，底面应适当扩大。,3.3 预压法（排水固结法）,二、 普通堆载预压法,（三）施工要点3.大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业。对超软土地基的堆载预压第一级荷载宜用轻型机械或人工作业。4. 加荷大小：不得超过地基的极限荷载。 加荷方式：当需施加大荷载时，应采取分级加荷，并注意控制每级加载量的大小和加荷速率。 堆载控制指标：地基最大下沉量不宜超过10mm/d；水平位移不宜大于4mm/d；孔隙水压力不超过预压荷载所产生应力的50-60。,3.3 预压法（排水固结法）,二、 普通堆载预压法,（三）施工要点5.预压时间（卸载条件）：地面总沉降量达到预压荷载下计算最终沉降量的80以上；理论计算的地基总固结度达80以上；地基沉降速度已降到0.51.0mm/d。6.在地下预埋孔隙水压计，监测堆载过程中地基土中孔隙水压力的变化；在堆载区周边的地表设置位移观测桩，在地下安装倾斜仪或其他观测仪器，监测堆载过程中地基土水平位移和垂直位移情况。,3.3 预压法（排水固结法）,三、 砂井堆载预压法,砂井堆载预压：以砂井为竖向排水体、砂垫层作为水平排水体构成排水系统，在砂垫层上部堆载作为加压系统的预压法,3.3 预压法（排水固结法）,三、 砂井堆载预压法,（一）特点和适用范围1.特点（1）加速饱和软粘土的排水固结，使沉降及早完成和稳定(下沉速度可加快2.02.5倍)；（2）可大大提高地基的抗剪强度和承载力，防止地基土滑动破坏；（3）施工机具、方法简单，就地取材，可缩短施工期限，降低造价。 2.适用：适用于透水性低的饱和软弱粘性土加固；常用于机场跑道、工业建筑、油罐、水池、水工结构、路堤、堤坝、码头岸坡等工程的地基处理。对于泥炭等有机沉积地基则不适用。,3.3 预压法（排水固结法）,三、 砂井堆载预压法,（二）砂井与砂垫层1.砂井的布置和范围,3.3 预压法（排水固结法）,三、 砂井堆载预压法,（二）砂井与砂垫层1.砂井的布置和范围（1）一根砂井的有效排水圆柱体的直径de和砂井间距s的关系可按如下取用：等边三角形布置 de = 1.05s正方形布置 de = 1.13s（2）砂井的布置范围宜比建筑物基础的轮廓线向外增大约24m，以加速基础外地基土的固结，有利于提高地基的稳定性和减小侧向变形以及由此引起的沉降。,3.3 预压法（排水固结法）,三、 砂井堆载预压法,（二）砂井与砂垫层2.砂井的直径和间距（1）砂井直径和间距，主要取决于粘性土层的固结特性和施工期限的要求。（2）实践证明，为加速土层固结，缩小井距比增大砂井直径效果好很多，所以砂井直径和间距宜细而密，固结效果较好。（3）井径不宜过大或过小，过大不经济，过小则在施工时易造成灌砂率不足、缩颈或砂井不连续等质量问题。砂井常用直径为300500mm。（4）砂井的间距一般由井径比n = de / dw = 68确定(de为每个砂井的有效影响范围的直径；dw为砂井的直径)，常用井距为砂井直径的67倍。,3.3 预压法（排水固结法）,三、 砂井堆载预压法,（二）砂井与砂垫层3.砂井的深度（1）砂井深度应根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。（2）对以地基抗滑稳定性控制的工程，砂井深度至少应超过最危险滑动面2m。（3）对以沉降控制的建筑物，如压缩土层厚度不大，砂井宜贯穿压缩土层；对深厚的压缩土层，砂井深度应根据在限定的预压时间内应消除的变形量确定，若施工设备条件达不到设计深度，则可采用超载预压等方法来满足工程要求。4.砂垫层砂井顶面应铺设排水砂垫层，以连通各个砂井将水排到场地以外。砂垫层厚度一般为0.30.5m，水下施工时，砂垫层厚度一般为1m左右。为节约用砂，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层，砂沟的高度一般为0.51.0m，砂沟的宽度取砂井直径的2倍。,3.3 预压法（排水固结法）,三、 砂井堆载预压法,（三）机具设备与材料（1）机具设备：主要有桩机和桩管。桩机可采用振动沉桩机、锤击沉桩机或静压沉桩机等；桩管外径与井直径相同，桩管下端装有自由脱落的混凝土桩靴或带活瓣式桩靴，活瓣用草圈或铁圈约束，呈圆锥形。配套机具有吊斗，机动翻斗车等。（2）材料：砂井使用的砂宜用中、粗砂，垫层可用中、细砂或砾砂，砂含泥量不大于3。一般不宜使用粉砂。,3.3 预压法（排水固结法）,（四）施工要点1.施工工艺：先用打桩机将桩管沉入地基中预定深度，然后在桩管内灌入砂料，再边振动边将桩管徐徐拔出；或用桩锤，边锤击边拔管，每拔升3050cm，再复打桩管，以捣实挤密形成砂柱，如此往复，使拔管与冲击交替重复进行，直至砂充填井孔内，桩管拔出。也可二次打入桩管灌砂，形成扩大砂井。砂井还可以采用水冲法成孔。2.拔管速度：为了避免管内砂随管带上，保证砂井的连续性，拔管速度宜控制在1-1.5m/min。3.振动沉管效率高，同时可起捣实砂子作用，但振动力以30-70kN为宜，不宜过大，以免过分扰动土体。4.当桩管内进泥水时，可先在桩管内装入2-3斗砂将活门压住，堵塞缝隙。,三、 砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（四）施工要点5.砂井施工顺序应从外围或两侧向中间进行，如砂井间距较大可逐排进行。砂井施工后基坑表层会产生松动隆起，应进行压实。6.砂井的长度、直径和间距应满足设计要求；砂井位置的允许偏差为该井的直径，垂直度的允许偏差为1.5。7.应保证达到要求的灌砂密实度，砂井自上而下保持连续，不出现缩颈、断颈，且不扰动砂井周围土的结构。砂井的灌砂量，应按井孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算，其实际灌砂量(不包括水重)不得少于计算的95。对灌砂量未达到设计要求的砂井，应在原位将桩管打入灌砂复打一次。,三、 砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（四）施工要点8.施工期间应进行现场测试，包括：边桩水平位移观测：主要用于判断地基的稳定性，决定安全的加荷速率，要求边桩位移速率应控制在35mm/d；地面沉降观测：主要控制地基沉降速度，要求最大沉降速率不宜超过10mm/d；孔隙水压力观测：用于计算土体固结度、强度及强度增长，分析地基的稳定，从而控制堆载速率，防止堆载过多、过快而导致地基破坏。,三、 砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,四、 袋装砂井堆载预压法,袋装砂井堆载预压：在普通砂浆堆载预压法基础上改良和发展的一种新方法。,普通堆载预压法的弊端：1)砂井成孔方法易使井周围土扰动，使透水性减弱(即涂抹作用)，或使砂井中混入较多泥砂，或难使孔壁直立；2)砂井不连续或缩颈、断颈、错位现象很难完全避免；,3)成井设备笨重，不便在很软弱地基上进行大面积施工； 4)砂井采用大截面完全是施工的需要，而从排水要求出发并不需要，造成材料浪费；5)造价相对比较高。,3.3 预压法（排水固结法）,第3章 预压法（排水固结法）,四、 袋装砂井堆载预压法,袋装砂井堆载预压：在普通砂浆堆载预压法基础上改良和发展的一种新方法。,第3章 预压法（排水固结法）,四、 袋装砂井堆载预压法,袋装砂井堆载预压：在普通砂浆堆载预压法基础上改良和发展的一种新方法。,（一）特点及适用范围1.特点：1)能保证砂井的连续性，不易混入泥砂，或使透水性减弱；2)打设设备实现了轻型化，比较适应在软弱地基上施工；3)采用小截面砂井，用砂量大为减少；4)施工速度快，工程造价大大降低。2.适用范围：同砂井堆载预压，适用于透水性低的饱和软弱黏性土的加固。,四、 袋装砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（二）构造及布置(1) 直径和间距：袋装砂井直径根据所承担的排水量和施工工艺要求决定，一般采用70100mm；砂井的间距一般由井径比n = de/dw = 1520确定(de为每个砂井的有效影响范围的直径；dw为砂井的直径)。(2) 袋装砂井长度：袋装砂井长度，应比砂井孔深度长50cm，放入井孔后可露出地面，以埋入排水砂垫层中。(3)袋装砂井布置：与普通砂井一样，袋装砂井可按三角形或正方形布置。由于袋装砂井直径小，间距小，因此加固同样土所需打设袋装砂井的根数较普通砂井多。,四、 袋装砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（三）机具设备与材料要求1.机具设备（1）成孔设备：可采用各种导管式的振动打设机械，有履带臂架式、步履臂架式、轨道门架式、吊机导架式等打设机械；也常采用专用的打设机械，如EHZ8型袋装砂井打设机，一次能打设两根砂井，其技术性能见表2-5。（2）钢管：钢管内径宜略大于袋装砂井的直径，以减小施工过程中对地基的扰动。,四、 袋装砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（三）机具设备与材料要求2.材料要求（1）砂袋：袋装砂井的装砂袋，应具有良好的透水、透气性，装砂不易漏失，并有足够的抗拉强度，能承受袋内装砂自重和弯曲所产生的拉力；同时应有一定的耐腐蚀、抗老化性能，又要便于加工制作、价格低廉。一般采用聚丙烯编织布或玻璃丝纤维布、黄麻片、再生布等。（2）砂：袋装砂井的砂一般采用中、细砂，含泥量不大于3。,四、 袋装砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（四）施工要点（1）施工工艺：先用振动、锤击或静压方式把井管沉入地下，然后向井管中放入预先装好砂料的圆柱形砂袋，最后拔起井管将砂袋充填在孔中形成砂井。也可先将管沉入土中放入袋子(下部装少量砂或吊重)，然后依靠振动锤的振动灌满砂，最后拔出套管。如图2-7所示。,四、 袋装砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（四）施工要点（2）袋中装砂宜用风干砂，不宜采用湿砂，以免干燥后体积减小，造成袋装砂井缩短，而与砂垫层不搭接等质量事故；（3）在施工时应避免聚丙烯编织袋曝晒老化；（4）定位要准确，砂井要有较好的垂直度，以确保排水距离与理论计算一致；（5）在砂袋入口处的导管口应装设滚轮，下放砂袋要仔细，防止砂袋破损漏砂；（6）施工中要经常检查桩尖与导管口的密封情况，避免管内进泥过多，造成井阻，影响加固深度；（7）确定袋装砂井施工长度时，应考虑袋内砂体积减小、砂袋在井内的弯曲、超深以及伸入砂垫层内的长度等因素。避免砂袋全部沉入孔内，造成与排水砂垫层不连接，影响排水效果。,四、 袋装砂井堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,五、 塑料排水板堆载预压法,塑料排水板堆载预压：将带状塑料排水板用插板机将其插入软弱土层中作为垂直排水体系，与砂垫层或土工织物组成排水体系，在加压系统作用下，土中孔隙水沿塑料板的沟槽上升逸出地面，从而加速了软土地基的沉降固结过程。图2-8为典型的塑料排水板堆载预压地基工程的剖面。,3.3 预压法（排水固结法）,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,3.3 预压法（排水固结法）,第3章 预压法（排水固结法）,3.3 预压法（排水固结法）,（一）特点及适用范围1.特点：1)塑料排水板单孔过水面积大，排水畅通；2)质量轻，强度高，耐久性好；其排水沟槽截面不易因受土压力作用而压缩变形；3)排水板采用机械埋设，效率高，管理简单，可缩短地基加固周期；特别适用于大面积超软弱地基土上进行机械化施工；4)加固效果与袋装砂井相同，承载力可提高70100，经100d固结度可达80；5)加固费用比袋装砂井堆载预压法可节省10左右。2.适用范围：与砂井堆载预压、袋装砂井堆载预压相同。,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（二）塑料排水板及其选用1.组成：由芯板和滤膜组成，芯板为两面有沟槽的板体，渗流水通过滤膜渗入到沟槽内，再通过沟槽从排水垫层中排出。（1）芯板类型：a.槽型排水板：多采用聚丙烯或聚乙烯塑料板芯；b.多孔型板：采用耐腐蚀的涤纶丝无纺布制作。（2）滤膜：一般采用耐腐蚀的涤纶衬布。,3.3 预压法（排水固结法）,第3章 预压法（排水固结法）,3.3 预压法（排水固结法）,2.排水板性能：,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（二）塑料排水板及其选用2.排水板性能：（1）塑料排水板应有良好的透水性，有足够的湿润抗拉强度和抗弯曲能力。整个排水板反复对折5次应不致断裂。,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（2）塑料排水板的排水性能主要取决于截面周长，而很少受其截面积的影响。塑料排水板设计时，把塑料排水板换算成相当直径的砂井，根据两种排水体与周围土接触面积相等的原理，当量换算直径Dp可按下式计算：,3.3 预压法（排水固结法）,（三）施工机具设备1.主要设备：主要设备为插板机，基本上可与袋装砂井打设机械共用，只须将圆形导管改为矩形导管。每次可同时插设两根塑料排水板。,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,2.工艺、参数确定：对于目前国内常用的两用打设机械，其振动打设工艺、锤击振动力大小，可根据每次打设根数、导管截面大小、入土长度、地基土质及其均匀程度等具体确定。对一般均匀软粘土地基，振动锤击振力可参见表2-7选用。,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（四）塑料排水板用桩尖1.桩尖作用：防止打设塑料板时淤泥进入导管内，并对塑料带起锚固作用，避免拨出。,五、 塑料排水板堆载预压法,2.桩尖形式：打设塑料排水板的导管有圆形和矩形两种，其桩尖也不同，桩尖常用形式有圆形、倒梯形和倒梯楔形三种。 （1）混凝土圆形桩尖,3.3 预压法（排水固结法）,五、 塑料排水板堆载预压法,（2）倒梯形绑扎连接桩尖：多为塑料制品，也可用薄金属板制作，用于矩形导管，与排水板采用绑扎连接。,3.3 预压法（排水固结法）,五、 塑料排水板堆载预压法,（3）倒梯形楔挤压连接桩尖：多为塑料制品，也可用薄金属板制作，用于矩形导管，固定排水板比较简单。,3.3 预压法（排水固结法）,（五）施工要点1. 施工工艺流程：定位将塑料排水板通过导管从管下端穿出将塑料板与桩尖连接，导管下端贴紧桩尖并对准桩位打设导管同时插入塑料排水板拔管剪断塑料排水板。如图2-14所示。,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,2.应严格控制塑料排水板布置间距和打设深度。3.在转盘和打设过程中应避免损坏塑料板滤膜，防止淤泥进入板芯堵塞输水孔，影响塑料板的排水效果。4.板与桩尖连接要牢固，防止拔管时脱离，将板带出。如塑料板拔起超过2m以上，应进行补打。5.桩尖平端与导管下端要连接紧密，防止错缝，以免在打设过程中淤泥进入导管，增加对塑料板的阻力，或将塑料板拨出。,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（五）施工要点6.塑料排水板需接长时，为减小板与导管的阻力，应在滤水膜内平搭连接，搭接长度200mm以上，以保证输水畅通和足够的搭接强度。连接方法如图2-15所示。,五、 塑料排水板堆载预压法,3.3 预压法（排水固结法）,六、 真空预压法,真空预压：大气压力为预压载荷，在软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层，在垫层内埋设渗水管道，再在其上覆盖一层塑料薄膜或橡胶布，四周密封好与大气隔绝，渗水管道与真空泵连通进行抽气，使透水材料保持较高的真空度，使孔隙水中产生负的孔隙水压力，将土中孔隙水和空气逐渐吸出，土体固结。真空预压法必须设置砂井、袋装砂井或塑料排水板等竖向排水系统，加速孔隙水排出。,3.3 预压法（排水固结法）,六、 真空预压法,膜压表,3.3 预压法（排水固结法）,（一）特点及适用范围1.特点：（1）不需要堆载，省去了加载和卸载工序，节省大量堆载材料、能源和运输费用，同时也缩短了加固施工工期。（2）真空法所产生的负压使地基土的孔隙水加速排出，可缩短固结时间；同时由于孔隙水排出，渗流速度的增大，地下水位降低，由渗流力和降低水位引起的附加应力也随之增大，提高了加固效果。（3）孔隙渗流水的流向及渗流力引起的附加应力均指向被加固土体，土体在加固过程中的侧向变形很小，真空预压可一次加足，地基不会发生剪切破坏而引起地基失稳，可有效缩短总的排水固结时间。（4）适用于超软粘性土地基、边坡、码头岸坡等地基稳定性要求较高的工程地基加固，土愈软，加固效果愈明显。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（一）特点及适用范围1.特点：（5）负压可通过管路送到任何场地，适应性强，因而真空预压法还适用于无法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄的工程进行地基处理。（6）所用设备和施工工艺比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积使用。（7）无噪声、无振动、无污染，可做到文明施工。2.适用范围：真空预压法适用于饱和均质粘性土及含薄层砂夹层的粘性土，特别适于新淤填土、超软土地基的加固。对于在加固范围内有足够水源补给的透水层又没有采取隔断水源补给措施时，不宜采用真空预压法。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（二）机具设备和材料要求1.机具设备：（1）真空泵：一般宜用射流真空泵，它由射流箱和离心泵组成。真空泵的设置应根据预压面积大小、真空泵效率以及工程经验确定，每块预压区宜设两台真空泵。 （2）配套设备：集水罐、真空滤水管、真空管、止回阀、阀门、真空表、密封薄膜等 。真空滤水管采用钢管或塑料管材，应能承受足够的径向压力而不变形。滤水管上梅花形布置滤水孔，孔径一般为810mm，孔间距50mm；管上缠绕直径3mm的铁丝，外包尼龙窗纱布一层，最外面再包一层渗透性好的编织布或土工纤维或棕皮，如图2-17所示。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（二）机具设备和材料要求2.密封膜：应采用抗老化性能好、韧性好、抗穿刺能力强的不透气材料。常用聚氯乙烯薄膜作为密封膜。密封膜热合时宜用两条热合缝平搭接，搭接长度应大于15mm。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（三）施工要点1. 工艺流程：地质调查排水设计排水砂垫层施工打设竖向排水体埋设真空分布管铺设密封膜安装真空泵、连接管路抽真空观测检验效果。真空预压法布置如图2-18所示。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（三）施工要点2.真空预压法的竖向排水系统可采用普通砂井、袋装砂井或塑料排水板，其设置方法与砂井(袋装砂井、塑料排水板)堆载预压法中的设置方法相同。3.在砂垫层中埋设水平分布的滤管，滤管一般采用条形或鱼刺形布置(见图2-19)，铺设距离要适当，使真空度在整个加固区内分布均匀，在滤管上部应有100200mm厚的砂覆盖层。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（三）施工要点4.在砂垫层上密封薄膜，为确保薄膜的密封性，一般采用3层聚氯乙烯薄膜，按先后顺序同时铺设，在离基坑线外缘2m开挖深0.80.9m的沟槽，将薄膜的周边放入沟槽内，用粘土或粉质粘土回填压实密封不漏气，或采用板桩覆水封闭。经验证明，膜上全面覆水较好，既保证薄膜的密封性又减缓薄膜的老化。密封方法如图2-20。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,（三）施工要点（5）当处理区内有充足水源补给的透水层时，应采用封闭式板桩墙加沟内覆水或其他密封措施隔断透水层。（6）当面积较大，宜分区预压，区与区间隔距离以26m为佳。（7）应做好真空度、地面沉降量、水平位移、孔隙水压力和地下水位的现场测试工作，掌握变化情况，作为检验和评价预压效果的依据。并随时分析，如发现异常，应及时采取措施，以免影响最终加固效果。（8）真空预压结束后，应清除砂槽和腐植土层，避免在地基内形成水平渗水暗道。,六、 真空预压法,3.3 预压法（排水固结法）,结 束！,3.3 预压法（排水固结法）,
