水工建筑物地基处理 ——软弱地基处理 ——预压法  授课对象：水工专业2003级 任课教师：王润英 时间：2006年4月~2006年5月 授课内容及安排 第六节  预压法（排水固结法） 一、概述 二、堆载预压法 三、真空预压法 四、低位真空预压法 五、土地资源生态再生技术  1、问题的提出 2、常规预压法与土地资源再生 3、低位真空预压法与土地资源再生 预压法——概述  1、预压法的加固原理 2、预压法的适用条件 3、预压法的分类 4、预压系统的组成及各部分的功用 预压法——概述  1、加固原理： 对天然地基，或先在地基中设置砂井、塑料排水板等竖向排水设施， 然后利用建筑物本身重量分级加载，或在建筑物建造之前，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。 预压法——概述  加固作用： （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至于产生不利的沉降和沉降差。 （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。 预压法——概述  2、适用条件： 总的来讲，预压法适用于： 在持续荷载下土的体积会发生很大压缩变形且抗剪强度会持续增长的土类的地基处理，如：淤泥、淤泥质土、新吹填的饱和软土。 预压法——概述  3、预压法的分类： （1）按预压荷载的大小来分： 预压荷载 使用荷载→欠载预压法 预压荷载=使用荷载→等载预压法 预压荷载 使用荷载→超载预压法 （2）按预压荷载种类来分： 堆载预压法：荷载为堆载 真空预压法：荷载为真空负压 降水预压法 预压法——概述  真空预压法：荷载为真空负压 传统真空预压法：水平滤网设在软土之上的砂层中间 低位真空预压法：水平滤网设在软土之下        预压法——概述  4、组成及各部分的作用及适用范围： （1）组成 ①排水系统:  竖向排水井：普通/袋装砂井、塑料排水板 水平排水层：砂垫层、水平滤管网 ②加压系统： 堆载、真空预压、降低地下水位等 预压法——概述  （2）各部分的作用： ①排水系统： 改变地基原有的排水边界条件，缩短排水路径，加速软土固结; ②加压系统： 对地基施加预压或真空负压，使地基土中的大部分孔隙水在预压荷载作用下排出，土颗粒被压缩，地基土得以固结。 预压法——堆载预压法  1、适用条件 2、堆载预压法设计 （1）竖向排水体设计 （2）确定加载的数量、范围、速率和预压时间 （3）计算地基的固结度、强度增长、抗滑稳定和变形 （4）工法的质量控制 预压法——堆载预压法——适用条件  除了预压法的总的适用条件外，还有： （1）要有价格便宜的堆载； （2）要有足够长的预压时间。 堆载预压法——竖向排水体设计  ①选择竖向排水体 ②确定竖向排水体的设计参数： （a）直径 （b）间距s （c）深度L 堆载预压法——竖向排水体设计  选择砂井或塑料排水袋等竖向排水体; 若软土层厚度不大或软土层含较多薄粉砂夹层，预计固结速率能满足工期要求，可不设置竖向排水体; 对于深厚的软粘土地基，为了加速软土地基的固结过程，提高预压效果，一般常在地基内设置竖向排水体。 堆载预压法——竖向排水体设计  普通砂井直径取300~500mm； 袋装砂井直径取70~100mm； 塑料排水板的当量换算直径 堆载预压法——竖向排水体设计 间距s： 间距根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。通常按井径比n=de/dw确定： 普通砂井的间距s按n=6~8采用，常用2~4m； 袋装砂井的间距s按n=15~20采用，一般为1~2m； 塑料排水带的间距s按n=15~20采用，实际工程中，常取在1.0~1.5m之间。 堆载预压法——竖向排水体设计 de为一根砂井的有效排水圆柱体的直径; 砂井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列; 等边三角形布置：de=1.05s 正方形布置：de=1.13s  堆载预压法——竖向排水体设计 深度L： 根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求及软土层深度确定: 软土层不厚： L可由软土层厚度决定而贯穿软土； 软土层较厚： L应根据结构对变形和稳定的要求决定； 软土层很厚（ 20m）： 由于此时的径向平均固结效应已很小，故穿越软土的意义不大，可采用超载预压解决。 堆载预压法——确定堆载  ①堆载的大小： 按照结构对变形的要求，工程上一般采用： 对变形要求不高的工程，采用等载预压，与建筑物基底压力大小相同，堆载高度  堆载预压法——确定堆载  ②堆载范围 不应小于建筑物基础边缘所包围的范围； ③加载速率 应与地基土增长的强度相适应，对加载的各阶段应进行抗滑稳定分析； ④制定分级预压计划。 堆载预压法——确定堆载 分级预压计划的制定的步骤： 首先根据场地的野外十字板剪切试验资料，经统计，得出Sv沿深度的变化规律：Sv=A+BZ Sv=A+BZ得到后，根据计算或参考邻近场地同类地基现场监测资料，确定最不利局部失稳的位置（如：此位置在基底以下深度为h处）； 计算第一级堆载的大小、速率及时间； 计算第一级加载结束时地基的平均固结度； 估算第二级荷载及其它各级荷载； 绘制出p~t加荷计划图。 堆载预压法——确定堆载 取h/2深度处的土的抗剪强度作为估算施加第一级荷载p1的初始抗剪强度Cu0，若为长条形荷载（如坝、堤、路基荷载） 堆载预压法——确定堆载 计算第一级加载结束时地基的平均固结度 ： 堆载预压法——确定堆载 估算第二级荷载 ： 第一级加载结束，间歇一段时间后到施加第二级荷载前，此时地基土的抗剪强度将增加到Cu1： 堆载预压法——确定堆载 ⑥根据    和每级加载时间Ti及加载后的间歇时间，即可绘制出p~t加荷计划图。  堆载预压法——固结度计算 固结度：在某一固结应力下，经某一时间t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度，任一深度z处经过时间t后的固结度为： 堆载预压法——固结度计算 荷载一次到位时的固结度计算： 当地基抗剪强度较高而堆载较小时，堆载预压荷载可一次到位，否则要分级加载； ①竖向平均固结度： 堆载预压法——固结度计算 分级加载时的固结度计算： 在实际工程中，荷载往往是分级施加的，任意t时刻的固结度按JGJ79-91的P12的公式计算：   堆载预压法——沉降计算 ①对于预压荷载下的最终沉降量，先按单向压缩分层总和法计算： 堆载预压法——地基稳定分析 设有塑料排水板的地基，由于有良好的排水条件，故在做稳定分析时，还应考虑在预压荷载作用下土体产生固结引起土的强度增长的影响：  堆载预压法——地基稳定分析 堆载预压法——工法的质量控制 实际工程中，应通过现场原位测试来保证工法的质量。现场观测主要包括： 沉降观测； 边桩位移测定； 孔隙水压力控制； 有条件的工程，还需做现场静力触探和十字板剪切试验； 卸载时间确定。 预压法——真空预压法  1、基本原理 2、主要优点（和堆载预压法相比） 3、适用条件 4、施工工序 5、沉降计算 真空预压法——基本原理  在软土上铺设一层0.4~0.5m中粗砂透水层； 打设砂井或塑料排水板，在砂垫层内应铺设排水滤管网； 再在其上覆盖2~3层真空膜； 最后借助真空泵（射流泵）抽气，因而在膜内形成大气压差； 由于砂垫层和竖向排水系统与地基土界面存在这一压差，土中的孔隙水发生向竖井的渗流，使孔隙水压力不断降低，有效应力不断提高而使土体逐渐固结。 真空预压法——

预压法——教学.ppt