地基处理的动力排水固结法是什么？
排水固结法作为处理软土地基的一种有效方法，在工程中得到了广泛的应用。排水固结法可以同时解决沉降和稳定问题。地基的沉降大部分或基本在加载预压期完成，建筑物在使用期内不会产生不利沉降和沉降差，地基土的抗剪强度加快，从而提高地基的承载力和稳定性。
排水固结法由排水系统和加压系统组成。排水系统主要是改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水的排水通道，缩短排水通道。它由垂直排水井和水平排水垫组成。由塑料芯板和滤膜夹套组成的塑料排水板作为一种竖向排水通道，在工程中的应用越来越多。塑料排水板可以在工厂制作，运输方便，特别适用于三门等沙源缺乏的地区，同时可以节省投资。加压系统是施加一个起固结作用的荷载，土体中的孔隙水因压力差而渗出来固结土体。
排水系统是一种手段，如果没有加压系统，孔隙中的水在没有压力差的情况下无法自然排出，地基得不到加固。如果只施加固结压力而不缩短土层的排水距离，在预压期内不能尽快完成设计要求的沉降，土的强度不能及时提高，各级加载不能顺利进行。因此，在设计时，排水系统和装载系统总是需要一起考虑。
根据沉降变形的分析计算，采用塑料排水板预压法对软弱土层进行处理。要求每个处理区场地平整后，在滩面铺设一层土工布和0.8m厚砾石垫层，然后插入塑料排水板。塑料排水板采用SPB-IB标准排水板，宽度100mm，厚度4mm，呈梅花形布置，间距1.5m..排水板的深度应穿透淤泥层底部，如图1所示。各地基处理区所需的塑料排水板见表2。
图1塑料排水板布置图
表2各地基处理区塑料排水板表
地基处理区面积(ha)塑料排水板数量(根)处理区现场标高(m)
T3-2 6.50 33358约0~4.2
T1-2 7.77 39876约-1.0~2.0
T2-1-2 20.48 105104约-1.0~2.5
总计34.75 178338
为适应地基处理区和直接回填区地基的变形，防止边界线处地基固结度差异较大导致地基开裂和承载力突变，在处理区直接回填区附近20m范围内，塑料排水板间距由1.5m改为2.0m，设置深度也可适当减小。
4积载图的确定
根据土层特性，计算堆载回填预压荷载作用下土层的沉降变形，进而估算堆载预压后达到一定固结度的时间和地基强度的增加量，从而评价地基条件，提出合理的回填堆载方案和地基处理方案。
因为建筑面积大，所以假设大面积堆放。回填材料是从山上挖出的泥土和石头。计算中，岩堆密度r=17.0kN/m3，回填层平均高度为7.0m，软土层(包括淤泥层和淤泥质软粘土)计算厚度为14.0m(厂区南滩)，固结系数为Ch=Cv=2×10-3cm2/s，Cu=10.0kPa(十字板剪切试验)，三轴固结不排水剪切土的内摩擦角为
4.1最终沉降计算结果
当回填高度为7.0m时，预压荷载下地基的最终变形为:
= 1.50米
式中:Sf -最终垂直变形量；
e0i——第I层点土自重压力对应的孔隙比；
e 1i——第I层点土自重压力和附加压力之和对应的孔隙比；
Hi - I层土壤厚度；
x-经验系数，1.1~1.4，当荷载较大，地基土较软弱时，取较大值。
4.2未采取处理措施
根据Fellenius公式，天然地基上的容许一级荷载P1:
= 42.83千帕
其中:天然地基的不排水抗剪强度由原位十字板剪切试验结果确定。
k-安全系数。
在P1的荷载下，当固结度U=70%时，提高的地基强度为Cu1:
式中:h-为考虑剪切蠕变的强度折减系数；
ut——地基的平均固结度；
-预压荷载引起的附加垂直压力；
相应的所需时间t:
= 12.11年
根据以上计算，在P1的容许荷载下，达到70%固结度所需时间长达12.11年，不能满足工期要求，地基抗剪强度增加不多，只有37.6%。
堆载厚度为7.0m，预压5年后地基固结度和强度增加了17.44kPa，因此地基抗剪强度仅增加了7.44kPa左右。
结论分析:
在7.0m厚的堆载下预压5年后，软土层的固结度仅为44.7%。没有吗？能满足施工期沉降和固结的要求；
直接叠加7.0m厚的土层。载荷P0 = 119KPA > 42.83KPA(第一类允许载荷)，？地基会被剪断吗？破坏；
从以上两点来看，？必须进行地基处理。综合考虑工程特点、地基条件、工期等多种因素，采用预压排水固结法进行处理。排水系统采用塑料排水板。
4.3采用预压排水固结措施的地基简化计算方法
一.标准二排水采用准塑料排水板(宽度b=100mm，厚度d=4mm)排水板穿过软粘土层的施工长度为v，即14.0m..塑料排水板的换算直径为:
= 66.2毫米.
不及物动词塑料排水板排列成等边三角形，vii。间距l=1.5m，viii。等效圆直径为:
= 1.575米.
九。计算中做了一些简化。十.没有xi。考虑软土层的竖向排水固结，xii。仅考虑向内径向排水固结。
一级容许荷载P1=42.83kPa(堆载厚度H1=2.52m)下地基最终沉降量为s1 = 0.65m..固结度达到90%时，沉降量为s 1′= 0.59m，改良地基不排水抗剪强度为Cu1=15.12kPa，计算所需时间(此处忽略竖向排水引起的固结度):
=23.8
t1=0.273yr=3.28mo
重复上述计算，结果列于表3。
表3用简化方法计算固结沉降
从表3可以看出，三级荷载***12.46m厚，大于7.0m(厂区标高要求的计算回填厚度)和1.50m(最终沉降量)之和。根据最终回填厚度8.50m，抗剪强度Cu=29.64kPa
插塑料排水板情况下，总堆高8.50m，0.82年后沉降1.50m，固结度达到90%。地基的抗剪强度可以从10.0kPa提高到29.64kPa
4.4改进的高木俊介计算方法
地基处理规范推荐使用改进的高木俊介法。塑料排水板的形式和布置如上所述。考虑分级等速加载条件，t时刻Ut时总荷载对应的地基平均固结度:
式中:-I类荷载的加载速率；
-各级负载的负载率；
——分别为一级负荷的终止和开始时间(从零开始计数)。
改良高木俊介法的固结沉降计算结果见表4，相应的地基承载力安全系数见表5。
表4改良高木俊介法计算固结沉降
表5施工期荷载地基承载力安全裕度
虽然上表中地基承载力最小安全裕度较小，最低值为1.0，但考虑到回填土面积较大，地基不会因土层的相互压制而滑动。这个值是瞬时值。由于塑料排水板排水效果好，孔隙水压力消散快，地基土固结，相应的承载力也会提高。因此，认为地基是安全的是合理的。
4.5两种计算方法的总结和比较
简化方法与规范中使用的计算结果基本一致，如表6所示。
表6简化方法与规范推荐方法的计算结果对比
工程达到90%固结度的时间(天)最小安全系数和最终沉降(用荷载公式表示)( m)
简化方法300(3级)1.2分级瞬间1.50
规格370(4级)1.0分级等速1.74的推荐方法
4.6积载图
根据工程地质条件和回填场地的不同用途，堆载回填可分为三类:承重回填区、控制回填区和一般回填区。承重回填区用作建构筑物承重基础的回填，如T1-2区。受控回填区用于施工场地区、施工临建区和设备材料堆场的回填，需要进行地基处理的T2-1-2和T3-2属于该区域。回填区域一般是备用场地的回填，主要是不需要地基处理的区域。
堆载用山石回填，填料级配要求好。粗石最大块度为500mm，不大于每层铺设厚度的2/3。石料中500mm石料的体积含量不大于20%，回填时应均匀分布。T1-2承载回填区压实系数为0.92 ~ 0.95，T2-1-2和T3-2控制回填区压实系数为0.9 ~ 0.92。
在地基处理区，采用塑料排水板预压法处理软土地基。最大堆高8.5m(包括回填厚度7m，地基沉降1.5m)，分四级加载，加载厚度分别为2.5m、2.5m、2.5m、1m。加载过程如图2所示，施工加载计划各层次之间的时间差可以满足土方开挖施工进度的要求。第一阶段堆积厚度包括0.8m砾石过滤垫层。为便于施工作业，每层可分两层回填，但每层回填高度不宜过大，约为1 ~ 1.5m..只有第一阶段完全填满，才能填满第二阶段。同一固定区域内两个水平的回填时间差应大于4~5个月。对于回填厚度较小的地区，最后一次回填的高度应根据场地的自然标高和要求的厂级标高确定，并考虑回填沉降和平整设计的需要。但分级回填荷载高度仍以2.5m为限，还应满足分级区间。
图2加载时间历史
属于T1-2区承重回填区顶部1.5m范围，建筑物外围1m范围内，不得有粒径超过100mm的石块；距建筑物5m范围内，每层粗石回填层厚度为0.75m，粒径超过500mm的石块应清除。
5地基处理施工要求
回填施工时，应符合下列要求:
鱼虾池的水要提前排干，清除表面的淤泥和杂物。在稳定的山坡上填筑时，应清除基底上的植被。
填方施工应近水平分层回填压实，压实系数和压实范围达到设计要求后，方可填筑上层。
根据海滩场地的自然坡度，以各施工分区为单位进行场地平整，按照10m×10m的网格进行验收。找平后，加固区地面高差应在20cm以内，找平材料应为碎石。
碎石垫层含泥量小于3%，渗透系数不小于1× 10-2 cm/s，塑料排水板要求垂直排放通量> 40× 10-6m2/s，排水板过滤膜要求采用中长或长丝无纺布，渗透系数> 2× 10-2cm/s，有效孔径< < 0。
0.8m厚砾石垫层应采用颗粒级配良好、粒径≤50mm的砾石或卵石。
回填前，应对填筑基层和已完成的隐蔽工程进行中间验收，并做好记录。下层的密实度经检验合格后，方可进行上层施工。
禁止使用不合适的材料回填，包括泥炭、木材、有机物和易腐材料；易于自燃的材料；液限超过80、塑性指数超过55的粘土和淤泥；含水量大于该材料在规范中最大允许值的材料。
如果恶劣的天气条件影响回填质量，应停止回填，并在工作完成后拆除施工单位安排的临时排水系统或沟渠。
工程回填压实前，施工单位应选择有代表性的地块，根据以往的工程经验选择相应的施工机械，以级配试验确定的级配回填层厚度、含水量、碾压遍数、碾压速度为参数，进行试验，找出最符合设计要求的合理参数。
6现场测试监控
为了保证排水固结法在软基处理中的预期效果，监测施工过程中地基的变形和固结情况，及时控制加载速率和过程，防止地基的剪切破坏和滑移，确保施工安全和质量，有必要对地基的变形、固结和强度增长进行现场监测和分析，为今后设计地面建筑物提供必要的地基参数，以满足设计要求。
现场测试监控的主要内容包括:
地下室沉降:沉降板采用双套管连接。按四等水准测量的标准？准测量。大约每10000m2布置1块沉降板。
地基孔隙水压力:采用钻孔埋入式钢弦孔隙水压力计，用频率计测量。每20000m2布置约1组孔隙水压力测点。每组沿深度排列。监测超孔隙水压力的消散和塑料排水板处理后地基的固结情况。
地基分层压缩变形:采用预埋分层沉降测量管和磁环。用电磁沉降仪观察。约每30000m2布置1个分层沉降测量孔。了解各土层的变形和固结情况。
基础横向位移监测:采用预埋测斜管。用测斜仪测量。横向位移测量孔设置在治疗区外。监测回填石料对海堤的影响。
现场十字板和取土试验:采用预埋十字板孔，现场十字板切割？测试仪器。约每30000m2布置1组十字板试验预留孔。沿深度约1.0m的间隔剪切？试一次。
现场载荷板试验:载荷板面积为2m2。约每30000m2，安排1个现场载荷板试验。回填后测试地基承载力。
根据现场测试监测的内容，提出了相应的控制标准:
a)排水碎石垫层上设置的沉降观测点Smax值控制标准b)标准:[Smax]≤10mm/d；
c)设置在距桩坡脚1m处的边桩横向水平位移速率Mmax的控制标准d)精度:[Mmax]≤4mm/d；
e)地基中f)不同埋深的孔隙水压力计的超孔隙水压力系数Af值控制标准g)标准:[Af]≤0.6；
h)其他监测项目的控制标准I)准确:数值没有j)急剧变化。
在施工期间，如果上述控制标准中有一项不符合要求，应立即停止填筑。
7结论和建议
根据类似工程的监测经验，塑料排水板预压明显改善了软土层的排水固结过程，使整个工程顺利进行。在回填层荷载作用下，地基土超孔隙水压力不断消散，地基土承载力不断提高。软土层的影响深度主要与上覆荷载和排水板处理深度有关。从分层沉降、孔隙水压力和水平位移的测试结果来看，主要影响深度在排水板处理深度以内，对排水板以下地层的影响较小，土的物理力学指标也由淤泥变为粘土。
排水固结处理后，场地内地基土的主要固结沉降将在施工两年内完成或接近完成。但由于软土地基具有明显的次固结特性，次固结变形将是长期的。建议软土地基上的所有建筑物按规定设置永久性沉降观测点，并定期观测。根据建筑物的变形，可以计算出建筑物次固结变形的发展规律，防止建筑物发生危险。
三门核电厂本着安全、经济的原则，采用排水固结法处理地基，既节省了投资，又满足了工期的迫切要求。塑料排水板施工方便快捷，在缺乏沙源的地区相对便宜，且施工技术成熟，效果显著，应用广泛。三门核电厂排水固结地基处理方案经过专家多次评审，得到专家的充分肯定。认为突出考虑方案的可行性、经济性和施工可行性:根据工程地质条件和场地使用要求，分区基本合理；技术可靠，经济合理；回填要求可行，在大规模开挖回填中将起到良好的作用。
参考
《地基处理手册》(第二版)，中国建筑工业出版社，2000年8月；
《工程地质手册》(第三版)，中国建筑工业出版社，1992年2月；
钱，土力学，河海大学出版社，4月1988；
刘松宇，公路地基处理，东南大学出版社，2001 1。
尹，龚晓楠，地基处理工程实例，中国水利水电出版社，2000年7月。