土體預壓加固

土體預壓加固是指預先施加荷載使土體沉降提前發生，從而提高土體強度的工程措施，已成功的套用於碼頭、堆場、道路、機場跑道、油罐、橋台等對穩定性要求比較高的建築物地基。

基本介紹

• 中文名：土體預壓加固
• 外文名：soil improvement by preloading
• 定義：預先施加荷載使土體沉降提前發生
• 作用：提高地基的承載力和穩定性
• 套用場景：碼頭等
• 學科：土木工程

簡述

地基內若黏性土層較薄，或黏性土層中央有較多的薄粉砂等透水層，可單獨使用土體預壓加固法；若黏性土層很厚，預壓所需時間將很長，為縮短預壓時間，可在黏性土層中設定砂井等豎向排水系統，這就是砂井預壓法，如圖1所示，圖中箭頭表示水流，H表示黏土層厚度。20世紀50年代初，中國在湖北省武昌造船廠擴建工程、江蘇省連雲港市大浦閘閘基處理中，首次採用砂井預壓法。

圖1 砂井預壓法

砂井預壓法適用於次固結變形不大的黏土和粉土。對靈敏度很高的黏土，採用該法宜慎重，因為設定砂井往往會顯著降低土的水平向滲透係數，大大削弱砂井的排水作用。

砂井預壓是由排水和加壓兩個系統組成的。在水利工程中，多數用堆土加壓。也可先築圍堤，在圍堤範圍內鋪土工膜，然後灌水加壓。還有在地面上鋪不透氣膜，在膜的下方抽真空，利用大氣進行預壓，這就是真空預壓法。降低地下水水位也能起加壓作用，這就是降壓預壓法。此外，還有利用錨桿和千斤頂系統加壓的。

排水系統採用砂井。由於細而密的排水砂井比粗而疏的系統有效，所以發展了袋裝砂井。即把砂裝在細長的透水袋內，再用特製的機具插入地基中。袋裝砂井比傳統砂井節約用砂量，不會中斷或“縮頸”，且可快速施工。在瑞典，W·傑爾曼提出用厚3mm、寬100mm、縱向有10個排水通道的硬質紙帶代替砂井，這種紙帶用特製的夾具壓人地基中。排水紙帶的優點是插入時對土的擾動小，施工簡單、快速；缺點是排水孔較細，水頭損失較大，耐久性亦不理想。在這一基礎上，日本有人研製了專用插帶機，最大插入深度可達50m。20世紀70年代以來，國際市場上出現了10多種大同小異的塑膠排水帶。日本還在研製以麻或棕櫚為原料的排水條或排水帶。

預壓法的加固時間雖比較長，但有完整的設計理論和方法，加固效果有把握，是設計優先考慮的加固方法之一。

作用

預壓加固有兩重作用：

①地基土的沉降在預壓期間基本完成，保證建築物在使用期間不發生過大的沉降或不均勻沉降。

②地基土的抗剪強度增大，提高地基的承載力和穩定性。

適用範圍

採用預壓法處理軟黏土地基有兩個要素：一是增設排水通道縮短排水距離。排水時間與排水距離的平方成正比，增設排水通道可加速地基固結，減少建築物使用期的沉降和不均勻沉降；二是施加使地基固結的荷載。在荷載作用下，超靜孔壓消散，有效應力增加，地基固結壓密，地基強度提高。

排水固結預壓法主要適用於處理淤泥、淤泥質土及其他飽和軟黏土。對於砂類土和粉土，因透水性良好，無須用此法處理；對於含砂夾層的黏性土，因其具有較好的橫向排水性能，可以不用豎向排水體(砂井等)處理，也能獲得良好的加固效果。