排水固結(jié)法(Consolidation)是處理軟粘土地基的有效方法之一。該法是對(duì)天然地基,或先在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體,然后利用建筑物本身重量分級(jí)逐漸加載,或是在建筑物建造以前,在場(chǎng)地先行加載預(yù)壓,使土體中的孔隙水排出,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。
排水固結(jié)法可解決以下兩個(gè)問(wèn)題:
(1)沉降問(wèn)題。使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成,使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差。
(2)穩(wěn)定問(wèn)題。加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng),從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。
排水固結(jié)法適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基。
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。
(1)排水系統(tǒng)水平排水墊層和豎向排水體構(gòu)成。豎向排水體可選用普通砂井、袋裝砂井或塑料排水板。
(2)加壓系統(tǒng)即是起固結(jié)作用的荷載,它使地基土的固結(jié)壓力增加而產(chǎn)生固結(jié)。
工程上廣泛使用且行之有效的增加固結(jié)壓力的方法是堆載法,此外,還有真空法、降低地下水位法、電滲法和聯(lián)合法。
排水固結(jié)法的設(shè)計(jì),主要是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載的大小、地基土的性質(zhì)以及工期要求、確定豎向排水體的直徑、間距、深度和排列方式;確定預(yù)壓荷載的大小和預(yù)壓時(shí)間,使通過(guò)預(yù)壓,地基能滿足建筑物對(duì)變形和穩(wěn)定性的要求。
一、堆載預(yù)壓的計(jì)算步驟
因軟粘土地基抗剪強(qiáng)度較低,無(wú)論直接建造建筑物還是進(jìn)行堆載預(yù)壓往往都不可能快速加載,而必須分級(jí)逐漸加荷,待前期荷載下地基強(qiáng)度增加到足以加下一級(jí)荷載時(shí)才可加下一級(jí)荷載。具體計(jì)算步驟是,首先用簡(jiǎn)便的方法確定一個(gè)初步的加荷計(jì)劃,然后校核這一加荷計(jì)劃下地基的穩(wěn)定性和沉降,其步驟如下:
1 利用地基的天然地基土抗剪強(qiáng)度計(jì)算第一級(jí)容許施加的荷載p1,對(duì)飽和軟粘土可采用下列公式估算:
2 計(jì)算第一級(jí)荷載下地基強(qiáng)度增長(zhǎng)值。在p1荷載作用下,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間預(yù)壓地基強(qiáng)度會(huì)提高,提高以后的地基強(qiáng)度為cu1:
3 計(jì)算p1 作用下達(dá)到所確定固結(jié)度所需要的時(shí)間。目的在于確定第一級(jí)荷載停歇的時(shí)間,亦即第二級(jí)荷載開(kāi)始施加的時(shí)間。