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  wysywg4321 2006-01-30 00:00:00

  排水固結(jié)法即指給地基預先施加荷載，為加速地基中水分的排出速率，同時在地基中設置豎向和橫向的排水通道，使得土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時強度逐步提高的方法。該法常用于解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題，可使地基的沉降在加載預壓期間基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時，可增加地基土的抗剪強度，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。實際上，排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。排水系統(tǒng)是一種手段，如沒有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒有壓力差就不會自然排出，地基也就得不到加固。如果只增加固結(jié)壓力，不縮短土層的排水距離，則不能在預壓期間盡快地完成設計所要求的沉降量，強度不能及時提高，加載也不能順利進行。通過計算確定回填的堆載計劃、地基處理分區(qū)和施工要求，既經(jīng)濟合理，又滿足了施工工期的要求。 排水固結(jié)法作為處理軟粘土地基的有效方法，在工程上得到廣泛的應用。采用排水固結(jié)法可同時解決沉降和穩(wěn)定問題。使地基的沉降在加載預壓期間大部分或基本完成，建筑物在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差，且加速地基土抗剪強度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。 排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。設置排水系統(tǒng)主要在于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的通路，縮短排水途徑，它由豎向的排水井和水平向的排水墊層構(gòu)成。由塑料芯板和濾膜外套組成的塑料排水板作為豎向排水通道在工程上的應用日益增加，塑料排水板可在工廠制作，運輸方便，尤其適合象三門這樣的缺乏砂源的地區(qū)使用，可同時節(jié)省投資。加壓系統(tǒng)，即是施加起固結(jié)作用的荷載，土中的孔隙水因產(chǎn)生壓差而滲流使土固結(jié)。 排水系統(tǒng)是一種手段，如沒有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒有壓力差，不會自然排出，地基也就得不到加固。如果只施加固結(jié)壓力，不縮短土層的排水距離，這不能在預壓期間盡快地完成設計所要求的沉降量，土的強度不能及時提高，各級加載也就不能順利進行。所以，排水系統(tǒng)和加載系統(tǒng)在設計時總是需要結(jié)合起來考慮。 根據(jù)沉降變形分析計算，采用塑料排水板堆載預壓法處理軟弱土層，要求將各處理區(qū)場地整平后，在灘涂面上鋪設一層土工布和0.8m厚的碎石墊層，再插打塑料排水板。塑料排水板采用SPB-IB型標準排水板，寬度100mm，厚度為4mm，呈梅花形布置，間距1.5m。排水板的深度應穿透淤泥層的底面，如圖1所示。各地基處理分區(qū)所需的塑料排水板見表2。 圖1 塑料排水板布置圖 表2 各地基處理分區(qū)塑料排水板表 地基處 理分區(qū) 處理區(qū)平面 面積(ha) 塑料排水板 數(shù)量(根) 處理區(qū)場高(m) T3-2 6.50 33358 約0~4.2 T1-2 7.77 39876 約-1.0~2.0 T2-1-2 20.48 105104 約-1.0~2.5 合計 34.75 178338 為適應地基處理區(qū)和直接回填區(qū)地基的變形，防止在分界線處因地基固結(jié)程度相差較大而引起的地基開裂和承載力突變，在處理區(qū)內(nèi)靠近直接回填區(qū)約20m的范圍內(nèi)，塑料排水板的間距從1.5m過渡到2.0m，其打設深度亦可適當減小。 4堆載計劃的確定 根據(jù)土層特性，計算其在堆載回填預壓荷載下的沉降變形量，進而估計達一定固結(jié)度的時間及堆載預壓后地基強度增長量，以此來評價地基條件，并提出合理的回填堆載計劃及地基處理方案。 因施工面較大，故假定大面積堆載。堆載回填材料為開挖山體的土石方，計算中取巖石堆密度r=17.0kN/m3，回填層平均高度7.0m。軟弱土層（包括淤泥層和淤泥質(zhì)軟粘土）計算層厚14.0m（廠區(qū)南側(cè)灘涂），固結(jié)系數(shù)Ch=Cv=2×10-3cm2/s，Cu=10.0kPa（十字板剪切試驗），三軸固結(jié)不排水剪土的內(nèi)摩擦角jcu=10.0°。 4.1Z終沉降計算結(jié)果 回填高度為7.0m時，預壓荷載下地基的Z終變形為： =1.50m 式中：Sf--Z終豎向變形量； e0i--第i層中點土自重壓力所對應的孔隙比； e1i--第i層中點土自重壓力和附加壓力之和所對應的孔隙比； hi--第i層土層厚度； x--經(jīng)驗系數(shù)，1.1~1.4，荷載較大，地基土較軟弱時取較大值。 4.2不采取處理措施的情況 根據(jù)費連紐斯(Fellenius)公式，天然地基容許施加的diyi級荷載P1： =42.83kPa 其中：Cu--天然地基的不排水抗剪強度，由現(xiàn)場原位十字板剪切試驗結(jié)果測定。 K--安全系數(shù)。 在P1荷載作用下，固結(jié)度U=70%時提高以后地基強度為Cu1： 式中：h--為考慮剪切蠕變的強度折減系數(shù)； Ut--地基平均固結(jié)度； --預壓荷載引起的附加豎向壓力； 相應的所需時間t： =12.11yr 由以上計算可知，在允許的P1荷載作用下，達到70%固結(jié)度所需的時間長達12.11年之久，無法滿足施工工期的要求，而且地基抗剪強度增長不大，僅為37.6%。 堆載厚7.0m，預壓5年后地基固結(jié)度和強度的增長為17.44kPa，故地基抗剪強度僅提高7.44kPa左右。 結(jié)論分析：  在7.0m厚堆載下預壓5年后， 軟弱土層固結(jié)度僅達44.7%， 不 能滿足施工時沉降固結(jié)的要求；  直接堆載7.0m厚土層， 荷載P0=119kPa＞42.83kPa（diyi級容許施加荷載）， 地基將發(fā)生剪切 破壞；  由以上兩點可知， 必須進行地基處理?？紤]到工程特點、地基條件及施工期等各種因素， 采用預壓排水固結(jié)法處理， 排水系統(tǒng)采用塑料排水板。 4.3采取預壓排水固結(jié)措施的地基簡化方法計算 i. 采用標ii. 準型塑料排水板（寬度b=100mm，iii. 厚度d=4mm）排水，iv. 排水板施工長度打穿軟粘土層，v. 即長度為14.0m。則塑料排水板的換算直徑： =66.2mm。 vi. 塑料排水板等邊三角形布置，vii. 間距l(xiāng)=1.5m，viii. 則等效圓直徑： =1.575m。 ix. 計算中進行了一些簡化，x. 不xi. 考慮軟弱土層的豎向排水固結(jié)，xii. 只考慮向內(nèi)徑向排水固結(jié)。 diyi級容許荷載P1=42.83kPa（堆載厚度H1=2.52m）作用下地基Z終沉降量S1=0.65m。達到90%固結(jié)度時的沉降量S1′=0.59m，提高后的地基不排水抗剪強度Cu1=15.12kPa，所需時間計算（此處忽略豎向排水引起的固結(jié)度）： =23.8 t1=0.273yr=3.28mo 重復以上計算，結(jié)果列于表3。 表3 簡化法計算固結(jié)沉降量 由表3可知，加三級荷載共12.46m厚，大于7.0m（廠平要求需達到的計算回填厚度）和1.50m（Z終沉降量）之和。按Z終回填厚度8.50m計算的抗剪強度Cu=29.64kPa。 在插打塑料排水板的情況下，分三級加荷，總堆載高度8.50m，經(jīng)過0.82年，沉降量為1.50m，固結(jié)度達90%，地基的抗剪強度可由原來10.0kPa的提高到29.64kPa。 4.4改進高木俊介法計算 改進高木俊介法計算是地基處理規(guī)范推薦采用的方法。塑料排水板的形式和布置如上所述，考慮分級等速加載的條件下，t時間對應總荷載的地基平均固結(jié)度Ut： 式中： --第i級荷載的加載速率； --各級荷載的加載速率； --分別為第i級荷載加載的終止和起始時間（從零點起算）。 采用改進高木俊介法計算固結(jié)沉降量的結(jié)果列于表4，相應的地基承載力安全系數(shù)如表5。 表4 改進高木俊介法計算固結(jié)沉降量 表5 施工期加載地基承載力安全裕度 雖然上表中地基承載力的Z小安全裕度偏小，Z低值為1.0，但考慮到大面積的回填區(qū)，由于土層的相互鎮(zhèn)壓作用，地基不會滑動。且該值是一個瞬時值，由于塑料排水板良好的排水作用，孔隙水壓力消散較快，地基土固結(jié)，相應的承載力也會增長。所以，有理由認為地基是安全的。 4.5兩種計算方法的總結(jié)和比較 采用簡化方法與按規(guī)范所用的計算結(jié)果兩者基本一致，如表6所示。 表6 簡化方法與規(guī)范推薦方法計算結(jié)果比較 項 目 達90%固結(jié)度時間 （天） Z小安 全系數(shù) 加 載 方 式 Z終沉降 （m） 簡化方法 300（三級） 1.2 分級瞬時 1.50 規(guī)范推薦方法 370（四級） 1.0 分級等速 1.74 4.6堆載方案 根據(jù)工程地質(zhì)條件和回填后場地的用途不同，堆載回填區(qū)分成三類：承載回填區(qū)、控制回填區(qū)、一般回填區(qū)。承載回填區(qū)作為建筑物、構(gòu)筑物承載地基的回填，如T1-2區(qū)?？刂苹靥顓^(qū)作為施工現(xiàn)場區(qū)域、施工臨建區(qū)及設備材料堆場的回填，需進行地基處理的T2-1-2和T3-2屬于該區(qū)。一般回填區(qū)為備用場地的回填，主要是不須進行地基處理的區(qū)域。 堆載均采用開山石料回填，填料級配要求良好，粗石料中Z大塊體尺寸為500mm，且不超過每層鋪設厚度的2/3，石料中500mm塊石體積含量不大于20%，回填時要分散布置。T1-2承載回填區(qū)壓實系數(shù)為0.92～0.95，T2-1-2和T3-2控制回填區(qū)壓實系數(shù)為0.9～0.92。 地基處理區(qū)采用塑料排水板堆載預壓法處理軟土地基，Z大堆載高度按8.5m考慮（其中包括回填厚度7m和地基沉降1.5m），分四級加荷，加載厚度分別為2.5m、2.5m、2.5m和1m。加載歷程見圖2，施工加載計劃的每一級之間的時間差均可滿足土石方開挖施工進度的要求。diyi級堆載厚度包括了0.8m碎石濾水墊層。為了便于施工操作，每級又可分2層回填，但每層回填高度不能太大，約1~1.5m。只有diyi級全部填完才可開始填筑第二級。兩級之間在同一固定區(qū)域的回填時間差應大于4~5個月。對回填厚度較小的區(qū)域，Z后一級回填高度須根據(jù)場地自然標高和要求的廠平標高且考慮了回填沉降和找平設計的需要確定。但分級回填荷載的高度仍受2.5m的限制，分級間隔時間也需滿足。 圖2 加載時間歷程 屬于承載回填區(qū)的T1-2區(qū)頂部1.5m的范圍，距建筑物周邊1m以內(nèi)，不得有粒徑超過100mm的石塊；距建筑物5m內(nèi)，粗石料回填層每層鋪筑厚度為0.75m，并將超過500mm粒徑的石塊去除。 5地基處理施工要求 回填施工過程中應符合下列要求： 魚、蝦塘內(nèi)的水應提前排干，并清除表面的淤泥和雜物。在穩(wěn)定山坡上填方，應清除基底上的植被。 填方施工應接近水平地分層回填和壓實，在檢驗其壓實系數(shù)和壓實范圍符合設計要求后，才能進行上層填筑。 按灘涂場地自然坡度，以各施工分區(qū)為單元進行場地整平，按10m×10m的方格網(wǎng)驗收，整平后的加固區(qū)內(nèi)地面高差在±20cm以內(nèi)，整平材料為碎石。 碎石墊層含泥量小于3%，滲透系數(shù)不小于1×10-2cm/s。對于塑料排水板要求豎向排通量＞40×10-6m2/s，排水板的濾膜要求采用中長或長絲無紡布，滲透系數(shù)＞2×10-2cm/s，有效孔徑＜0.006mm，采用自動和粘膠自動包裝。 0.8m厚碎石墊層須采用顆粒級配良好且粒徑≤50mm的碎石或卵石。 回填前，應對填方基底和已完隱蔽工程進行檢查和中間驗收，并作好記錄。在下層密實度經(jīng)檢驗合格后，方可進行上層施工。 不合適的材料禁止用于堆載回填，包括：泥炭、木材、有機物及易腐爛的材料；易自燃的材料；液限超過80以及塑性指數(shù)超過55的粘土、泥漿；含水量大于規(guī)范中此種材料允許Z大值的材料。 如果惡劣的天氣條件影響回填的質(zhì)量，應中止回填，施工單位安排的臨時排水系統(tǒng)或溝坑都應在工作完成后除去。 在工程回填壓實之前，施工單位應選取有代表性的小區(qū)，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，選取對應的施工機械，把經(jīng)級配試驗確定的級配回填料層厚、含水量、碾壓遍數(shù)、碾壓速度等作為參數(shù)，進行試驗，找出Z符合設計要求的合理參數(shù)。 6現(xiàn)場試驗監(jiān)測 為了確保排水固結(jié)法在軟弱地基處理中達到預期的效果，監(jiān)測施工過程中地基的變形和固結(jié)情況，及時控制加載速率和進程，防止地基的剪切破壞和滑動，保證施工安全及施工質(zhì)量，必須在現(xiàn)場對地基的變形、固結(jié)、強度增長等進行現(xiàn)場監(jiān)測與分析，并為今后設計地面建筑物提供必要的地基參數(shù)，以滿足設計要求。 現(xiàn)場試驗監(jiān)測的主要內(nèi)容有：  基底沉降：采用沉降板上接雙套管， 按四等水準測量的標 準進行測量。約每10000m2布置1只沉降板。  地基孔隙水壓力：采用鉆孔預埋鋼弦式孔隙水壓力計并用頻率儀測量。約每20000m2布置1組孔隙水壓力測點， 每組沿深度布置， 監(jiān)測采用塑料排水板處理后地基的超靜孔隙水壓力的消散及地基的固結(jié)情況。  地基分層壓縮變形：采用預埋分層沉降測管及磁性環(huán)， 用電磁式沉降儀進行觀測。約每30000m2布置1只分層沉降測孔， 以了解各土層的變形與固結(jié)情況。  地基側(cè)向位移監(jiān)測：采用預埋測斜管， 用測斜儀進行測量。在處理區(qū)外布置側(cè)向位移測孔，同 時監(jiān)測回填石料對海堤的影響。  現(xiàn)場十字板及取土試驗：采用預埋十字板孔用現(xiàn)場十字板剪切 儀進行測試。約每30000m2布置1組十字板試驗預留孔。沿深度每隔約1.0m剪切 試驗一次。  現(xiàn)場載荷板試驗：載荷板面積2m2， 約每30000m2布置1點現(xiàn)場載荷板試驗， 檢測回填后的基礎承載力。 根據(jù)現(xiàn)場試驗監(jiān)測的內(nèi)容，提出相應的控制標準： a) 在排水碎石墊層上設置的沉降觀測點沉降速率Smax值控制標b) 準：[Smax] ≤10mm/d； c) 在距離堆載坡腳外1m處設置的邊樁的側(cè)向水平位移速率Mmax值控制標d) 準：[Mmax] ≤4mm/d； e) 在地基中不同f) 深度處埋設的孔隙水壓力計的超靜孔隙水壓力系數(shù)Af值控制標g) 準：[Af] ≤0.6； h) 其他監(jiān)測項目控制標i) 準：數(shù)值不j) 出現(xiàn)急劇變化。 在施工期間，若上述控制標準中有一項標準未達到要求，應立即停止填筑。 7結(jié)論及建議 根據(jù)類似工程的監(jiān)測經(jīng)驗，經(jīng)塑料排水板堆載預壓處理，明顯地改善了軟土層的排水固結(jié)過程，使得整個工程得以順利進行。在回填層荷載的作用下，地基土的超靜孔隙水壓力不斷消散，地基土承載力不斷提高。軟弱土層的影響深度主要與上覆荷載及排水板的處理深度有關，從分層沉降、孔隙水壓力及水平位移的測試成果看，主要影響深度在排水板處理深度范圍內(nèi)，對排水板以下地層的影響則較小，土的物理力學指標也從淤泥變成為粘土。 場地內(nèi)地基土經(jīng)排水固結(jié)處理后在兩年的施工期內(nèi)主固結(jié)沉降將完成或接近完成，但由于軟土地基的次固結(jié)特征比較明顯，次固結(jié)變形將是長期的，建議所有在軟土地基上的建筑物均應按規(guī)定設置沉降觀測點，定期觀測，根據(jù)建筑物的變形情況，推算建筑物的次固結(jié)變形發(fā)展規(guī)律，防止建筑物出現(xiàn)險情。 三門核電站本作安全、經(jīng)濟的原則采用排水固結(jié)法對地基進行處理，既節(jié)省投資，又滿足了施工工期緊迫的要求。塑料排水板的施工方便快速，在缺乏砂源的地區(qū)相對價格便宜，且施工工藝成熟，效果顯著而得到廣泛的應用。三門核電站的排水固結(jié)法地基處理方案經(jīng)過專家組的多次評審，得到專家們的充分肯定，認為該方案較突出地考慮了方案的可行性、經(jīng)濟性和施工的可行性：根據(jù)工程地質(zhì)條件及場地使用的要求，分區(qū)基本合理；技術(shù)可靠，經(jīng)濟合理；回填要求可行，在大面積的開挖回填中將發(fā)揮良好的作用。 參考文獻 《地基處理手冊》（第二版），ZG建筑工業(yè)出版社，2000年8月； 《工程地質(zhì)手冊》（第三版），ZG建筑工業(yè)出版社，1992年2月； 錢家歡，《土力學》，河海大學出版社，1988年4月； 劉松玉，《公路地基處理》，東南大學出版社，2001年1月。 殷宗澤、龔曉南，《地基處理工程實例》，ZG水利水電出版社，2000年7月。

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  波波吧距離 2018-03-10 00:00:00

  排水固結(jié)法即指給地基預先施加荷載，為加速地基中水分的排出速率，同時在地基中設置豎向和橫向的排水通道，使得土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時強度逐步提高的方法。該法常用于解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題，可使地基的沉降在加載預壓期間基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時，可增加地基土的抗剪強度，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。實際上，排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。排水系統(tǒng)是一種手段，如沒有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒有壓力差就不會自然排出，地基也就得不到加固。如果只增加固結(jié)壓力，不縮短土層的排水距離，則不能在預壓期間盡快地完成設計所要求的沉降量，強度不能及時提高，加載也不能順利進行。通過計算確定回填的堆載計劃、地基處理分區(qū)和施工要求，既經(jīng)濟合理，又滿足了施工工期的要求。 排水固結(jié)法作為處理軟粘土地基的有效方法，在工程上得到廣泛的應用。采用排水固結(jié)法可同時解決沉降和穩(wěn)定問題。使地基的沉降在加載預壓期間大部分或基本完成，建筑物在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差，且加速地基土抗剪強度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。 排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。設置排水系統(tǒng)主要在于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的通路，縮短排水途徑，它由豎向的排水井和水平向的排水墊層構(gòu)成。由塑料芯板和濾膜外套組成的塑料排水板作為豎向排水通道在工程上的應用日益增加，塑料排水板可在工廠制作，運輸方便，尤其適合象三門這樣的缺乏砂源的地區(qū)使用，可同時節(jié)省投資。加壓系統(tǒng)，即是施加起固結(jié)作用的荷載，土中的孔隙水因產(chǎn)生壓差而滲流使土固結(jié)。 排水系統(tǒng)是一種手段，如沒有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒有壓力差，不會自然排出，地基也就得不到加固。如果只施加固結(jié)壓力，不縮短土層的排水距離，這不能在預壓期間盡快地完成設計所要求的沉降量，土的強度不能及時提高，各級加載也就不能順利進行。所以，排水系統(tǒng)和加載系統(tǒng)在設計時總是需要結(jié)合起來考慮。 根據(jù)沉降變形分析計算，采用塑料排水板堆載預壓法處理軟弱土層，要求將各處理區(qū)場地整平后，在灘涂面上鋪設一層土工布和0.8m厚的碎石墊層，再插打塑料排水板。塑料排水板采用SPB-IB型標準排水板，寬度100mm，厚度為4mm，呈梅花形布置，間距1.5m。排水板的深度應穿透淤泥層的底面，如圖1所示。各地基處理分區(qū)所需的塑料排水板見表2。 圖1 塑料排水板布置圖 表2 各地基處理分區(qū)塑料排水板表 地基處 理分區(qū) 處理區(qū)平面 面積(ha) 塑料排水板 數(shù)量(根) 處理區(qū)場高(m) T3-2 6.50 33358 約0~4.2 T1-2 7.77 39876 約-1.0~2.0 T2-1-2 20.48 105104 約-1.0~2.5 合計 34.75 178338 為適應地基處理區(qū)和直接回填區(qū)地基的變形，防止在分界線處因地基固結(jié)程度相差較大而引起的地基開裂和承載力突變，在處理區(qū)內(nèi)靠近直接回填區(qū)約20m的范圍內(nèi)，塑料排水板的間距從1.5m過渡到2.0m，其打設深度亦可適當減小。 4堆載計劃的確定 根據(jù)土層特性，計算其在堆載回填預壓荷載下的沉降變形量，進而估計達一定固結(jié)度的時間及堆載預壓后地基強度增長量，以此來評價地基條件，并提出合理的回填堆載計劃及地基處理方案。 因施工面較大，故假定大面積堆載。堆載回填材料為開挖山體的土石方，計算中取巖石堆密度r=17.0kN/m3，回填層平均高度7.0m。軟弱土層（包括淤泥層和淤泥質(zhì)軟粘土）計算層厚14.0m（廠區(qū)南側(cè)灘涂），固結(jié)系數(shù)Ch=Cv=2×10-3cm2/s，Cu=10.0kPa（十字板剪切試驗），三軸固結(jié)不排水剪土的內(nèi)摩擦角jcu=10.0°。 4.1Z終沉降計算結(jié)果 回填高度為7.0m時，預壓荷載下地基的Z終變形為： =1.50m 式中：Sf--Z終豎向變形量； e0i--第i層中點土自重壓力所對應的孔隙比； e1i--第i層中點土自重壓力和附加壓力之和所對應的孔隙比； hi--第i層土層厚度； x--經(jīng)驗系數(shù)，1.1~1.4，荷載較大，地基土較軟弱時取較大值。 4.2不采取處理措施的情況 根據(jù)費連紐斯(Fellenius)公式，天然地基容許施加的diyi級荷載P1： =42.83kPa 其中：Cu--天然地基的不排水抗剪強度，由現(xiàn)場原位十字板剪切試驗結(jié)果測定。 K--安全系數(shù)。 在P1荷載作用下，固結(jié)度U=70%時提高以后地基強度為Cu1： 式中：h--為考慮剪切蠕變的強度折減系數(shù)； Ut--地基平均固結(jié)度； --預壓荷載引起的附加豎向壓力； 相應的所需時間t： =12.11yr 由以上計算可知，在允許的P1荷載作用下，達到70%固結(jié)度所需的時間長達12.11年之久，無法滿足施工工期的要求，而且地基抗剪強度增長不大，僅為37.6%。 堆載厚7.0m，預壓5年后地基固結(jié)度和強度的增長為17.44kPa，故地基抗剪強度僅提高7.44kPa左右。 結(jié)論分析：  在7.0m厚堆載下預壓5年后， 軟弱土層固結(jié)度僅達44.7%， 不 能滿足施工時沉降固結(jié)的要求；  直接堆載7.0m厚土層， 荷載P0=119kPa＞42.83kPa（diyi級容許施加荷載）， 地基將發(fā)生剪切 破壞；  由以上兩點可知， 必須進行地基處理。考慮到工程特點、地基條件及施工期等各種因素， 采用預壓排水固結(jié)法處理， 排水系統(tǒng)采用塑料排水板。 4.3采取預壓排水固結(jié)措施的地基簡化方法計算 i. 采用標ii. 準型塑料排水板（寬度b=100mm，iii. 厚度d=4mm）排水，iv. 排水板施工長度打穿軟粘土層，v. 即長度為14.0m。則塑料排水板的換算直徑： =66.2mm。 vi. 塑料排水板等邊三角形布置，vii. 間距l(xiāng)=1.5m，viii. 則等效圓直徑： =1.575m。 ix. 計算中進行了一些簡化，x. 不xi. 考慮軟弱土層的豎向排水固結(jié)，xii. 只考慮向內(nèi)徑向排水固結(jié)。 diyi級容許荷載P1=42.83kPa（堆載厚度H1=2.52m）作用下地基Z終沉降量S1=0.65m。達到90%固結(jié)度時的沉降量S1′=0.59m，提高后的地基不排水抗剪強度Cu1=15.12kPa，所需時間計算（此處忽略豎向排水引起的固結(jié)度）： =23.8 t1=0.273yr=3.28mo 重復以上計算，結(jié)果列于表3。 表3 簡化法計算固結(jié)沉降量 由表3可知，加三級荷載共12.46m厚，大于7.0m（廠平要求需達到的計算回填厚度）和1.50m（Z終沉降量）之和。按Z終回填厚度8.50m計算的抗剪強度Cu=29.64kPa。 在插打塑料排水板的情況下，分三級加荷，總堆載高度8.50m，經(jīng)過0.82年，沉降量為1.50m，固結(jié)度達90%，地基的抗剪強度可由原來10.0kPa的提高到29.64kPa。 4.4改進高木俊介法計算 改進高木俊介法計算是地基處理規(guī)范推薦采用的方法。塑料排水板的形式和布置如上所述，考慮分級等速加載的條件下，t時間對應總荷載的地基平均固結(jié)度Ut： 式中： --第i級荷載的加載速率； --各級荷載的加載速率； --分別為第i級荷載加載的終止和起始時間（從零點起算）。 采用改進高木俊介法計算固結(jié)沉降量的結(jié)果列于表4，相應的地基承載力安全系數(shù)如表5。 表4 改進高木俊介法計算固結(jié)沉降量 表5 施工期加載地基承載力安全裕度 雖然上表中地基承載力的Z小安全裕度偏小，Z低值為1.0，但考慮到大面積的回填區(qū)，由于土層的相互鎮(zhèn)壓作用，地基不會滑動。且該值是一個瞬時值，由于塑料排水板良好的排水作用，孔隙水壓力消散較快，地基土固結(jié)，相應的承載力也會增長。所以，有理由認為地基是安全的。 4.5兩種計算方法的總結(jié)和比較 采用簡化方法與按規(guī)范所用的計算結(jié)果兩者基本一致，如表6所示。 表6 簡化方法與規(guī)范推薦方法計算結(jié)果比較 項 目 達90%固結(jié)度時間 （天） Z小安 全系數(shù) 加 載 方 式 Z終沉降 （m） 簡化方法 300（三級） 1.2 分級瞬時 1.50 規(guī)范推薦方法 370（四級） 1.0 分級等速 1.74 4.6堆載方案 根據(jù)工程地質(zhì)條件和回填后場地的用途不同，堆載回填區(qū)分成三類：承載回填區(qū)、控制回填區(qū)、一般回填區(qū)。承載回填區(qū)作為建筑物、構(gòu)筑物承載地基的回填，如T1-2區(qū)。控制回填區(qū)作為施工現(xiàn)場區(qū)域、施工臨建區(qū)及設備材料堆場的回填，需進行地基處理的T2-1-2和T3-2屬于該區(qū)。一般回填區(qū)為備用場地的回填，主要是不須進行地基處理的區(qū)域。 堆載均采用開山石料回填，填料級配要求良好，粗石料中Z大塊體尺寸為500mm，且不超過每層鋪設厚度的2/3，石料中500mm塊石體積含量不大于20%，回填時要分散布置。T1-2承載回填區(qū)壓實系數(shù)為0.92～0.95，T2-1-2和T3-2控制回填區(qū)壓實系數(shù)為0.9～0.92。 地基處理區(qū)采用塑料排水板堆載預壓法處理軟土地基，Z大堆載高度按8.5m考慮（其中包括回填厚度7m和地基沉降1.5m），分四級加荷，加載厚度分別為2.5m、2.5m、2.5m和1m。加載歷程見圖2，施工加載計劃的每一級之間的時間差均可滿足土石方開挖施工進度的要求。diyi級堆載厚度包括了0.8m碎石濾水墊層。為了便于施工操作，每級又可分2層回填，但每層回填高度不能太大，約1~1.5m。只有diyi級全部填完才可開始填筑第二級。兩級之間在同一固定區(qū)域的回填時間差應大于4~5個月。對回填厚度較小的區(qū)域，Z后一級回填高度須根據(jù)場地自然標高和要求的廠平標高且考慮了回填沉降和找平設計的需要確定。但分級回填荷載的高度仍受2.5m的限制，分級間隔時間也需滿足。 圖2 加載時間歷程 屬于承載回填區(qū)的T1-2區(qū)頂部1.5m的范圍，距建筑物周邊1m以內(nèi)，不得有粒徑超過100mm的石塊；距建筑物5m內(nèi)，粗石料回填層每層鋪筑厚度為0.75m，并將超過500mm粒徑的石塊去除。 5地基處理施工要求 回填施工過程中應符合下列要求： 魚、蝦塘內(nèi)的水應提前排干，并清除表面的淤泥和雜物。在穩(wěn)定山坡上填方，應清除基底上的植被。 填方施工應接近水平地分層回填和壓實，在檢驗其壓實系數(shù)和壓實范圍符合設計要求后，才能進行上層填筑。 按灘涂場地自然坡度，以各施工分區(qū)為單元進行場地整平，按10m×10m的方格網(wǎng)驗收，整平后的加固區(qū)內(nèi)地面高差在±20cm以內(nèi)，整平材料為碎石。 碎石墊層含泥量小于3%，滲透系數(shù)不小于1×10-2cm/s。對于塑料排水板要求豎向排通量＞40×10-6m2/s，排水板的濾膜要求采用中長或長絲無紡布，滲透系數(shù)＞2×10-2cm/s，有效孔徑＜0.006mm，采用自動和粘膠自動包裝。 0.8m厚碎石墊層須采用顆粒級配良好且粒徑≤50mm的碎石或卵石。 回填前，應對填方基底和已完隱蔽工程進行檢查和中間驗收，并作好記錄。在下層密實度經(jīng)檢驗合格后，方可進行上層施工。 不合適的材料禁止用于堆載回填，包括：泥炭、木材、有機物及易腐爛的材料；易自燃的材料；液限超過80以及塑性指數(shù)超過55的粘土、泥漿；含水量大于規(guī)范中此種材料允許Z大值的材料。 如果惡劣的天氣條件影響回填的質(zhì)量，應中止回填，施工單位安排的臨時排水系統(tǒng)或溝坑都應在工作完成后除去。 在工程回填壓實之前，施工單位應選取有代表性的小區(qū)，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，選取對應的施工機械，把經(jīng)級配試驗確定的級配回填料層厚、含水量、碾壓遍數(shù)、碾壓速度等作為參數(shù)，進行試驗，找出Z符合設計要求的合理參數(shù)。 6現(xiàn)場試驗監(jiān)測 為了確保排水固結(jié)法在軟弱地基處理中達到預期的效果，監(jiān)測施工過程中地基的變形和固結(jié)情況，及時控制加載速率和進程，防止地基的剪切破壞和滑動，保證施工安全及施工質(zhì)量，必須在現(xiàn)場對地基的變形、固結(jié)、強度增長等進行現(xiàn)場監(jiān)測與分析，并為今后設計地面建筑物提供必要的地基參數(shù)，以滿足設計要求。 現(xiàn)場試驗監(jiān)測的主要內(nèi)容有：  基底沉降：采用沉降板上接雙套管， 按四等水準測量的標 準進行測量。約每10000m2布置1只沉降板。  地基孔隙水壓力：采用鉆孔預埋鋼弦式孔隙水壓力計并用頻率儀測量。約每20000m2布置1組孔隙水壓力測點， 每組沿深度布置， 監(jiān)測采用塑料排水板處理后地基的超靜孔隙水壓力的消散及地基的固結(jié)情況。  地基分層壓縮變形：采用預埋分層沉降測管及磁性環(huán)， 用電磁式沉降儀進行觀測。約每30000m2布置1只分層沉降測孔， 以了解各土層的變形與固結(jié)情況。  地基側(cè)向位移監(jiān)測：采用預埋測斜管， 用測斜儀進行測量。在處理區(qū)外布置側(cè)向位移測孔，同 時監(jiān)測回填石料對海堤的影響。  現(xiàn)場十字板及取土試驗：采用預埋十字板孔用現(xiàn)場十字板剪切 儀進行測試。約每30000m2布置1組十字板試驗預留孔。沿深度每隔約1.0m剪切 試驗一次。  現(xiàn)場載荷板試驗：載荷板面積2m2， 約每30000m2布置1點現(xiàn)場載荷板試驗， 檢測回填后的基礎承載力。 根據(jù)現(xiàn)場試驗監(jiān)測的內(nèi)容，提出相應的控制標準： a) 在排水碎石墊層上設置的沉降觀測點沉降速率Smax值控制標b) 準：[Smax] ≤10mm/d； c) 在距離堆載坡腳外1m處設置的邊樁的側(cè)向水平位移速率Mmax值控制標d) 準：[Mmax] ≤4mm/d； e) 在地基中不同f) 深度處埋設的孔隙水壓力計的超靜孔隙水壓力系數(shù)Af值控制標g) 準：[Af] ≤0.6； h) 其他監(jiān)測項目控制標i) 準：數(shù)值不j) 出現(xiàn)急劇變化。 在施工期間，若上述控制標準中有一項標準未達到要求，應立即停止填筑。 7結(jié)論及建議 根據(jù)類似工程的監(jiān)測經(jīng)驗，經(jīng)塑料排水板堆載預壓處理，明顯地改善了軟土層的排水固結(jié)過程，使得整個工程得以順利進行。在回填層荷載的作用下，地基土的超靜孔隙水壓力不斷消散，地基土承載力不斷提高。軟弱土層的影響深度主要與上覆荷載及排水板的處理深度有關，從分層沉降、孔隙水壓力及水平位移的測試成果看，主要影響深度在排水板處理深度范圍內(nèi)，對排水板以下地層的影響則較小，土的物理力學指標也從淤泥變成為粘土。 場地內(nèi)地基土經(jīng)排水固結(jié)處理后在兩年的施工期內(nèi)主固結(jié)沉降將完成或接近完成，但由于軟土地基的次固結(jié)特征比較明顯，次固結(jié)變形將是長期的，建議所有在軟土地基上的建筑物均應按規(guī)定設置沉降觀測點，定期觀測，根據(jù)建筑物的變形情況，推算建筑物的次固結(jié)變形發(fā)展規(guī)律，防止建筑物出現(xiàn)險情。 三門核電站本作安全、經(jīng)濟的原則采用排水固結(jié)法對地基進行處理，既節(jié)省投資，又滿足了施工工期緊迫的要求。塑料排水板的施工方便快速，在缺乏砂源的地區(qū)相對價格便宜，且施工工藝成熟，效果顯著而得到廣泛的應用。三門核電站的排水固結(jié)法地基處理方案經(jīng)過專家組的多次評審，得到專家們的充分肯定，認為該方案較突出地考慮了方案的可行性、經(jīng)濟性和施工的可行性：根據(jù)工程地質(zhì)條件及場地使用的要求，分區(qū)基本合理；技術(shù)可靠，經(jīng)濟合理；回填要求可行，在大面積的開挖回填中將發(fā)揮良好的作用。 參考文獻 《地基處理手冊》（第二版），ZG建筑工業(yè)出版社，2000年8月； 《工程地質(zhì)手冊》（第三版），ZG建筑工業(yè)出版社，1992年2月； 錢家歡，《土力學》，河海大學出版社，1988年4月； 劉松玉，《公路地基處理》，東南大學出版社，2001年1月。 殷宗澤、龔曉南，《地基處理工程實例》，ZG水利水電出版社，2000年7月。

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  小小葉子697 2016-01-07 00:00:00

  排水固結(jié)的原理是地基在荷載作用下，通過布置豎向排水井（砂井或塑料排水袋等），使土中的孔隙水被慢慢排出，孔隙比減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，地基土的強度逐漸增長。 　　排水固結(jié)法主要用于解決地基的沉降和穩(wěn)定問題。為了加速固結(jié)，Z有效的辦法就是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，設置豎向排水井（砂井或塑料排水袋），以加速地基的固結(jié)，縮短預壓工程的預壓期，使其在短時期內(nèi)達到較好的固結(jié)效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪強度的增長，使地基承載力提高的速率始終大于施工荷載增長的速率，以保證地基的穩(wěn)定性。 　　排水固結(jié)法適用于處理飽和和軟弱土層，但對滲透性極低的泥炭土要慎重對待。

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