地基学院 | 岩土GMBA课程总结,大面积软弱地基处理方法-静力排水固结法

2025-08-11 2040 0

2025年8月2日至3日,地基学院岩土GMBA班在北京成功举办为期两天的系列课程。本次课程设置3个主题内容,分别从岩土工程绿色低碳技术的研究与应用》《大面积软弱地基处理技术研究与实践》《既有建筑地下空间抗浮加固和渗漏治理》解锁新技术,特邀行业大师和权威专家授课,两天的课程通过案例剖析、技术拆解与互动研讨,让学员在沉浸式学习中掌握前沿技术动态与实战方法论,为推动岩土工程领域的创新发展注入新动能。

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大面积软弱地基处理方法-静力排水固结法

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静力排水固结法核心:通过在饱和软土中设置竖向排水体(如砂井、塑料排水板等)这里说的饱和真空也是说在土的孔隙完全被水填满,没有空气时的饱和状态,利用(堆载+真空)(真空+堆载)联合静力作用促使加速排水压密固结。


主要方法:

真空预压:利用大气负压排水,总应力不变,孔隙水压力减小,无需控制加载速率,侧向变形向内。

堆载预压:通过堆载增加总应力,需控制加载速率,侧向变形向外。
真空和堆载联合预压:真空和堆载联合预压:真空预压时一般能达到80kPa的预压荷载,土体随压力差的增加和预压时间的延续,孔隙中的水和气被不断排出而固结,从而使地基强度增加,压缩性减小。因其受力内敛特性,预压力可一次性加上也不致产生地基失稳破坏可有效加快施工进度。在真空预压土体基本稳定后,还可利用土方堆载联合进行预压,以达到更高的设计或工后使用要求。

降水预压法:降水预压法通过降低地下水位,使地基土体中的孔隙水排出,从而增加土体的有效应力,促进土体固结,提高地基承载力。其借助排水体和降水措施,为土体排水创造条件,最终实现地基加固的目的,与其他静力排水固结法一样,核心围绕 “排水” 和 “固结”,“排水” 是条件和措施,“固结” 是目的和结果。

其他方法:多是在上述经典方法基础上对水平或竖向排水体、抽真空设备以及管网系统等措施、方法上的改进,目的提高排水效率、加速软土固结。



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大面积软弱地基处理方法-静力排水固结法

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真空和堆载联合预压处理技术的相关规范
《建筑地基处理技术规范》(J20-2012)
《真空预压加固软土地基技术规程》JTS 147+2+2009
《吹填土地基处理技术规范》GB/T51064-2015
《软土地区建筑技术规范》(在编)

堆载预压与真空预压的比较
堆载预压:总应力增加,孔隙水压力消散而使有效应力增加(注: 3—附加应力线;1—原地基总应力;2—地下水压力线);

真空预压;1. 总应力不变,孔隙水压力减小而使有效应力增加(注: 1—原地基总应力;2—原水压力线;3—降低后的水压力线);

堆载预压:加载预压过程中,土体强度在提高,剪应力增大当剪应力达到土的抗剪强度时,土体发生破坏如图中的a点(示意图参考课件);

真空预压:预压过程中,有效应力增量是各向相等的,剪应力不增加,不会引起土体的剪切破坏。在p’—q平面上,有效应力路径从k0线上的b点出发,平行于p’轴向右移动.(示意图参考课件);

其他内容(参考课件)。


堆载预压与真空预压效果的叠加问题

✓理论上讲,土体在正、负压作用下只是初始条件和边界条件不同,应力转换过程完全相同,都是通过将土体中的孔隙水排出,使土体固结,强度增长,沉降消除,故二者的效果是可以叠加的;

✓工程实践证明,当两种预压同时进行时,真空预压和堆;


载预压两种效果可以叠加。下表2、表3是某工程,47m×54m面积,真空和堆载联合预压法试验效果比较。


关键计算及工程实践案例全流程(参考技术规范和课件资料)

1.固结度计算;
2.抗剪强度计算;
3.竖向变形量计算
4.在根据实测沉降曲线推断出地基最终沉降量(参考讲义);
5.在根据实测沉降曲线推算地基固结度;

6.某软基处理项目采用真空和堆载联合预压工程实践案例(全过程参考讲义)。


参考案例
工程案例:**省站迁建工程某施工区域的软土地基处理项目,因场地位于长江冲积漫滩、阶地边缘,软土深度在 20 - 40m,地层分布不均,土质差且压缩性高,采用了真空联合堆载预压法进行处理,并通过多种方式对加固效果进行分析。
工程背景:场地位于长江冲积漫滩、阶地边缘,西侧红线距江岸约 400m,广泛分布软弱土,深度 20 - 40m 且极不均匀,地层分布类似 “大锅底” 形式,局部软土超过 40m,承载力低且场地面积大。主体土层自上而下由淤泥质粉质黏土逐渐向粉质黏土过渡,呈灰色,软塑 - 流塑状态,水平薄层层理明显,局部夹较多粉土、粉砂,呈 “千层饼” 状分布,高压缩性,属新近沉积土,土质差。
处理方法:

项目团队经过综合考量,决定采用真空联合堆载预压法对软土地基进行处理。在具体施工过程中,创新性地运用了 “直排真空 - 堆载预压” 技术。该技术通过布设水平支管,替代传统砂垫层来发挥孔隙水传导功能;同时,利用吹填堆载取代砂垫层对真空膜的压紧作用,这一举措大大节省了砂垫层布置所需的成本。

在整个加固流程中,先进行单真空预压作业。在此阶段,通过真空泵抽取密封膜内的空气,形成真空环境,在膜内外产生气压差。土体中的孔隙水在这一压力差的作用下,通过竖向排水体(如塑料排水板等)汇聚到水平排水层,进而被抽出,使得土体孔隙水压力降低,有效应力增加,土体开始发生固结。当单真空预压至沉降基本趋于稳定后,进入吹填堆载阶段。此时,在保留一定较低真空度的同时,在地基表面堆填土方、砂石等荷载,堆载产生的压力与真空预压形成的负压共同作用,进一步加速土体的排水和固结进程,促使地基土的强度不断提升,压缩性降低。

加固效果分析手段:
现场监测:对地表沉降及孔隙水压力数据进行密切监测。分析结果显示,单真空预压至固结趋稳后再进行堆载,这种分步实施的方式能够进一步提升土体的加固效果。在沉降方面,通过对沉降曲线的分析,可直观了解地基随时间的变形情况;孔隙水压力数据则反映了土体内部压力状态的变化,二者综合分析,为判断加固进程提供了关键依据。

原位十字板剪切试验该试验结果表明,随着深度的增加,加固效果逐渐递减。这一现象与孔隙水压力随深度变化规律的分析结论相契合,进一步印证了加固过程中不同深度土体的受力和固结差异。通过对不同深度处土体抗剪强度的测试,可评估加固后土体强度在垂直方向上的分布情况,从而判断加固效果的均匀性。

室内土工试验:试验数据清晰地表明,经过真空联合堆载预压处理后,土体的物理力学性质得到了显著改善。例如,土体的压缩系数降低,表明其压缩性减小;抗剪强度指标(如内摩擦角、黏聚力)增大,意味着土体的承载能力和稳定性增强。这些物理力学性质的积极变化,充分证明了该处理方法对提升土体性能的有效性。


加固效果:真空联合堆载预压对软土地基加固效果良好,加固效率高。6 个月工后固结度可达 94.47%,土体强度显著提高。通过对孔压数据与十字板剪切试验数据、十字板剪切试验数据与室内土工试验数据进行相互验证,验证结果显示数据较为可靠,加固效果评价的准确度较高。


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