排水固結(jié)法組成

排水固結(jié)法由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組成。排水固結(jié)系統(tǒng)由豎向排水體和水平排水體構(gòu)成，主要作用是改變地基的排水邊界條件，縮短排水距離和增加孔隙水排出的途徑。當(dāng)軟土層靠近地表且較薄、或土的滲透性好且施工周期較長時，可在地面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層，不設(shè)豎向排水通道。土中的孔隙水在外荷載作用下排至砂墊層，從而產(chǎn)生固結(jié)。若軟土層較厚時，為加快排水固結(jié)，應(yīng)在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體，與水平砂墊層一起構(gòu)成排水系統(tǒng)。加壓系統(tǒng)是指對地基施加的荷載布置。

排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)總是聯(lián)合使用的。如果只設(shè)置排水系統(tǒng)，不施加固結(jié)壓力，土中的孔隙水沒有壓差，不會發(fā)生滲透固結(jié)，強度不會提高。如果只施加固結(jié)壓力，不設(shè)置排水體，孔隙水就很難排出來，地基土的固結(jié)沉降就需要較長的時間。因此，要保證排水固結(jié)法的加固效果，從施工角度考慮，主要做好以下三個環(huán)節(jié)：鋪設(shè)水平墊層、設(shè)置豎向排水體和施加固結(jié)壓力。

排水固結(jié)法一般適用于飽和軟黏土、吹填土、松散粉土、新近沉積土、有機質(zhì)土及泥炭土地基。

排水固結(jié)法堆載預(yù)壓法

在建筑場地臨時堆填土石等，對地基進(jìn)行加載預(yù)壓，使地基沉降能夠提前完成，并通過地基土固結(jié)提高地基承載力，然后卸去預(yù)壓荷載建造建筑物，以消除建筑物基礎(chǔ)的部分均勻沉降，這種方法就成為堆載預(yù)壓法。

一般情況是預(yù)壓荷載與建筑物荷載相等，但有時為了減少再次固結(jié)產(chǎn)生的障礙，預(yù)壓荷載也可大于建筑物荷載，一般預(yù)壓荷載的大小約為建筑物荷載的1.3倍，特殊情況則可根據(jù)工程具體要求來確定。

為了加速堆載預(yù)壓地基固結(jié)速度，常與砂井法同時使用，稱為砂井堆載預(yù)壓法。

沙井法適用于滲透性較差的軟弱粘性土，對于滲透性良好的砂土和粉土，無需用砂井排水固結(jié)處理地基；含水平夾砂或粉砂層的飽和軟土，水平向透水性良好，不用砂井處理地基也可獲得良好的固結(jié)效果。

排水固結(jié)法真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓指的是砂井真空預(yù)壓。即在粘土層上鋪設(shè)砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對砂墊及砂井進(jìn)行抽氣，產(chǎn)生負(fù)壓，使地下水沿豎向排水路徑排出地表，加速地基排水固結(jié)。亦即真空預(yù)壓是在總壓力不變的條件下，使孔隙水壓力減小、有效應(yīng)力增加而使土體壓縮和強度增長。

排水固結(jié)法降水預(yù)壓法

即用水泵抽出地基地下水來降低地下水位，減少孔隙水壓力，使有效應(yīng)力增大，促進(jìn)地基加固。

降水預(yù)壓法特別適用于飽和粉土及飽和細(xì)砂地基。

排水固結(jié)法電滲排水法

即通過電滲作用可逐漸排出土中水。在土中插入金屬電極并通以直流電，由于直流電場作用，土中的水從陽極流向陰極，然后將水從陰極排除，而不讓水在陽極附近補充，借助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來提高地基承載力或邊坡的穩(wěn)定性。

降水預(yù)壓法和電滲排水法目前應(yīng)用還比較少。

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（砂井或塑料排水帶等），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)，最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(shè)置豎向排水井（砂井或塑料排水帶），以加速地基的固結(jié)，縮短預(yù)壓工程的預(yù)壓期，使其在短時期內(nèi)達(dá)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。

按照采用的各種排水技術(shù)措施的不同，排水固結(jié)法可分為以下幾種方法。

1、砂墊層施工

砂墊層的功能就是在預(yù)壓施工中，從土體進(jìn)入墊層的滲透水快速排出，達(dá)到土層固結(jié)的作用。砂墊層質(zhì)量將對加固效果與預(yù)壓時間起到?jīng)Q定性的作用。選用級配相應(yīng)的中粗砂，作為砂墊層材料，可確保砂墊層具有良好的滲透性。在施工應(yīng)用中，應(yīng)確保其含泥量在5%以下，不能混入雜質(zhì)與有機質(zhì)。在確定砂墊層厚度時，應(yīng)及時排出土層內(nèi)的滲透水，一般控制在30厘米到50厘米之間，可以起到持力層的作用。

2、袋裝砂井施工

砂井（直徑30到50厘米）、袋裝砂井（7到12厘米）及塑料排水板是構(gòu)成豎向排水體的主要組成部分。因袋裝砂井具有較小的斷面，體積較小，施工方便及成本低等優(yōu)勢，在公路工程軟土路基處理中得到了廣泛地應(yīng)用。依據(jù)排水要求，應(yīng)確保袋裝砂井編織袋具有不錯的透水性，避免漏失袋內(nèi)砂。在袋裝砂井材料選用中，應(yīng)確保袋子具有較高的抗拉強度，通常情況下，其縱向抗拉強度在18.KN/M的范圍內(nèi)，抗拉縱向延伸率必須控制在17.6%左右，確保其能夠?qū)Υ鼉?nèi)砂的重量與彎曲出現(xiàn)的拉力進(jìn)行最大限度地承受，同時具備良好的抗老化能力與抗腐蝕能力。現(xiàn)階段，應(yīng)用最多的就是聚丙烯編織袋。相比砂的滲透系數(shù)，這種袋子的滲透系數(shù)要高出一些。在袋裝砂井施工中，一般選用中、粗砂作為施工材料，這種材料具有較高滲水率，粒徑在0.5毫米以上的砂總量必須超過材料的一般，同時應(yīng)嚴(yán)格控制其含泥量，一般在3%以下。其施工工藝如下所述：

（1）場地清理及放樣

在公路工程軟基排水固結(jié)技術(shù)施工中應(yīng)及時平整與清理施工場地。將地面積水在施工前期及時排出，同時應(yīng)進(jìn)行路面硬化處理，并確保工程便道的暢通性。在確定施工位置時，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)定進(jìn)行，確保其偏差在2厘米以下。應(yīng)準(zhǔn)確測量與記錄場地高程，并遵循圖紙要求利用全站儀進(jìn)行準(zhǔn)確放樣測量，同時施工人員必須定期進(jìn)行復(fù)核。在基底回填中，先沿坡腳線向外側(cè)筑草袋圍堰，臺階開挖施工應(yīng)在陡于1:5的基面橫坡部分路段進(jìn)行，一般在1米到2米之間進(jìn)行臺階寬度的控制，臺階頂面在進(jìn)行反向橫坡設(shè)置時，應(yīng)確保其坡度為2%到4%之間。在清理與回填基底時，應(yīng)在基面進(jìn)行0.3%坡度的留設(shè)，這樣可以為基面或砂墊層排水提供方便

（2）砂井就位與壓管

完成基底作業(yè)后，可以進(jìn)行砂井機與套管就位。就位砂井機后，應(yīng)確保導(dǎo)軌、套管管身與地面呈垂直狀態(tài)，并與樁位對準(zhǔn)，垂直度誤差在1.5%的合理范圍內(nèi)進(jìn)行有效控制，并遵循相應(yīng)長度在套管上將標(biāo)尺位置劃出，進(jìn)而達(dá)到砂井入土深度有效控制的目的。不能出現(xiàn)彎曲套管、內(nèi)壁不光滑、毛刺等現(xiàn)象，8厘米到10厘米作為管徑控制的合理范圍。完成砂井機就位工作后，應(yīng)及時將砂井機壓力裝置與激振器啟動，慢慢將套管振動壓入軟土內(nèi)，確保壓力的均勻性。壓管作業(yè)必須不間斷向下壓，不能出現(xiàn)起管在壓入等現(xiàn)象。當(dāng)壓管與風(fēng)化巖層接近時，要對套管下沉速度加以重視，如下沉速度逐漸變慢后，必須準(zhǔn)確計量套管入土的長度，保證風(fēng)化巖層內(nèi)套管長度在50厘米以上。

（3）填砂袋

利用入口滾輪砂袋快速平穩(wěn)地向套管口邊送入，同時將袋尾拉起，并通過激振器將套管提升，當(dāng)高度升至0.5米時，將砂袋放開，向孔底進(jìn)行放置。在套管內(nèi)放置砂袋時，應(yīng)避免砂袋扭結(jié)、縮頸等情況的出現(xiàn)。拔管施工中應(yīng)確保砂袋不被帶出或砂袋不出現(xiàn)破損情況。當(dāng)出現(xiàn)問題后，應(yīng)對其原因進(jìn)行認(rèn)真分析，必須及時清理拔管帶出的土，已經(jīng)形成的砂漿口必須確保其能夠與砂墊層相互貫通，施工過程中要真實記錄每根砂井的灌砂量。

3、預(yù)壓系統(tǒng)施工

預(yù)壓荷載是排水固結(jié)法的重要組成部分，它促使顆粒間自由水排出的動力。預(yù)壓的實施，主要體現(xiàn)在分級加荷，每級加荷的穩(wěn)定性依賴于前一級預(yù)壓后強度的提高。為加速地基固結(jié)，堆載預(yù)壓與沙礫墊層及袋裝砂井相結(jié)合對基底進(jìn)行處理。為保證施工的安全與進(jìn)度，設(shè)置觀測斷面，觀測沉降和位移，以指導(dǎo)施工。每個觀測電面設(shè)置5個觀測點和兩個水準(zhǔn)點。路基填筑前，按設(shè)計要求對清理好的地表上于路中心、左右路肩安裝沉降板；同時在路堤坡腳外1米埋設(shè)位移觀測樁。預(yù)壓期內(nèi)，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行沉降觀測。路堤沉降變形達(dá)到設(shè)計預(yù)期值后才能鋪筑路面，并將超出路床以上多余土卸載，將路堤整修到路床面標(biāo)高和滿足壓實要求 。2100433B