排水固結法是對天然地基，或先在地基中設定砂井（袋裝砂井或塑膠排水帶）等豎向排水體，然後根據建築物本身重量進行載入；或在建築物建造前在場地上先行載入預壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高的方法。
基本介紹
原理作用,方法,堆載預壓法,真空預壓法,降水預壓法,電滲排水法,組成,流程,
原理作用
排水固結法主要用於解決地基的沉降和穩定問題。為了加速固結，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，設定豎向排水井（砂井或塑膠排水帶），以加速地基的固結，縮短預壓工程的預壓期，使其在短時期內達到較好的固結效果，使沉降提前完成；並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於施工荷載增長的速率，以保證地基的穩定性。
排水固結法適用於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。
按照採用的各種排水技術措施的不同，排水固結法可分為以下幾種方法。
方法
堆載預壓法
在建築場地臨時堆填土石等，對地基進行載入預壓，使地基沉降能夠提前完成，並通過地基土固結提高地基承載力，然後卸去預壓荷載建造建築物，以消除建築物基礎的部分均勻沉降，這種方法就成為堆載預壓法。
一般情況是預壓荷載與建築物荷載相等，但有時為了減少再次固結產生的障礙，預壓荷載也可大於建築物荷載，一般預壓荷載的大小約為建築物荷載的1.3倍，特殊情況則可根據工程具體要求來確定。
為了加速堆載預壓地基固結速度，常與砂井法同時使用，稱為砂井堆載預壓法。
沙井法適用於滲透性較差的軟弱粘性土，對於滲透性良好的砂土和粉土，無需用砂井排水固結處理地基；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效果。
真空預壓法
真空預壓指的是砂井真空預壓。即在粘土層上鋪設砂墊層，然後用薄膜密封砂墊層，用真空泵對砂墊及砂井進行抽氣，產生負壓，使地下水沿豎向排水路徑排出地表，加速地基排水固結。亦即真空預壓是在總壓力不變的條件下，使孔隙水壓力減小、有效應力增加而使土體壓縮和強度增長。
降水預壓法
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，使有效應力增大，促進地基加固。
降水預壓法特別適用於飽和粉土及飽和細砂地基。
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並通以直流電，由於直流電場作用，土中的水從陽極流向陰極，然後將水從陰極排除，而不讓水在陽極附近補充，藉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定性。
降水預壓法和電滲排水法目前套用還比較少。
組成
排水固結法由排水系統和加壓系統兩部分共同組成。排水固結系統由豎向排水體和水平排水體構成，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，可在地面鋪設一定厚度的砂墊層，不設豎向排水通道。土中的孔隙水在外荷載作用下排至砂墊層，從而產生固結。若軟土層較厚時，為加快排水固結，應在地基中設定砂井等豎向排水體，與水平砂墊層一起構成排水系統。加壓系統是指對地基施加的荷載布置。
排水系統與加壓系統總是聯合使用的。如果只設定排水系統，不施加固結壓力，土中的孔隙水沒有壓差，不會發生滲透固結，強度不會提高。如果只施加固結壓力，不設定排水體，孔隙水就很難排出來，地基土的固結沉降就需要較長的時間。因此，要保證排水固結法的加固效果，從施工角度考慮，主要做好以下三個環節：鋪設水平墊層、設定豎向排水體和施加固結壓力。
排水固結法一般適用於飽和軟黏土、吹填土、鬆散粉土、新近沉積土、有機質土及泥炭土地基。
流程
1、砂墊層施工
砂墊層的功能就是在預壓施工中，從土體進入墊層的滲透水快速排出，達到土層固結的作用。砂墊層質量將對加固效果與預壓時間起到決定性的作用。選用級配相應的中粗砂，作為砂墊層材料，可確保砂墊層具有良好的滲透性。在施工套用中，應確保其含泥量在5%以下，不能混入雜質與有機質。在確定砂墊層厚度時，應及時排出土層內的滲透水，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）及塑膠排水板是構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勢，在公路工程軟土路基處理中得到了廣泛地套用。依據排水要求，應確保袋裝砂井編織袋具有不錯的透水性，避免漏失袋內砂。在袋裝砂井材料選用中，應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的範圍內，抗拉縱向延伸率必須控制在17.6%左右，確保其能夠對袋內砂的重量與彎曲出現的拉力進行最大限度地承受，同時具備良好的抗老化能力與抗腐蝕能力。現階段，套用最多的就是聚丙烯編織袋。相比砂的滲透係數，這種袋子的滲透係數要高出一些。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，同時應嚴格控制其含泥量，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技術施工中應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，同時應進行路面硬化處理，並確保工程便道的暢通性。在確定施工位置時，應嚴格遵循相關設計規定進行，確保其偏差在2厘米以下。應準確測量與記錄場地高程，並遵循圖紙要求利用全站儀進行準確放樣測量，同時施工人員必須定期進行覆核。在基底回填中，先沿坡腳線向外側築草袋圍堰，台階開挖施工應在陡於1:5的基面橫坡部分路段進行，一般在1米到2米之間進行台階寬度的控制，台階頂面在進行反向橫坡設定時，應確保其坡度為2%到4%之間。在清理與回填基底時，應在基面進行0.3%坡度的留設，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
完成基底作業後，可以進行砂井機與套管就位。就位砂井機後，應確保導軌、套管管身與地面呈垂直狀態，並與樁位對準，垂直度誤差在1.5%的合理範圍內進行有效控制，並遵循相應長度在套管上將標尺位置劃出，進而達到砂井入土深度有效控制的目的。不能出現彎曲套管、內壁不光滑、毛刺等現象，8厘米到10厘米作為管徑控制的合理範圍。完成砂井機就位工作後，應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，確保壓力的均勻性。壓管作業必須不間斷向下壓，不能出現起管在壓入等現象。當壓管與風化岩層接近時，要對套管下沉速度加以重視，如下沉速度逐漸變慢後，必須準確計量套管入土的長度，保證風化岩層內套管長度在50厘米以上。
（3）填砂袋
利用入口滾輪砂袋快速平穩地向套管口邊送入，同時將袋尾拉起，並通過激振器將套管提升，當高度升至0.5米時，將砂袋放開，向孔底進行放置。在套管內放置砂袋時，應避免砂袋扭結、縮頸等情況的出現。拔管施工中應確保砂袋不被帶出或砂袋不出現破損情況。當出現問題後，應對其原因進行認真分析，必須及時清理拔管帶出的土，已經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、預壓系統施工
預壓荷載是排水固結法的重要組成部分，它促使顆粒間自由水排出的動力。預壓的實施，主要體現在分級加荷，每級加荷的穩定性依賴於前一級預壓後強度的提高。為加速地基固結，堆載預壓與沙礫墊層及袋裝砂井相結合對基底進行處理。為保證施工的安全與進度，設定觀測斷面，觀測沉降和位移，以指導施工。每個觀測電面設定5個觀測點和兩個水準點。路基填筑前，按設計要求對清理好的地表上於路中心、左右路肩安裝沉降板；同時在路堤坡腳外1米埋設位移觀測樁。預壓期內，應按規定進行沉降觀測。路堤沉降變形達到設計預期值後才能鋪築路面，並將超出路床以上多餘土卸載，將路堤整修到路床面標高和滿足壓實要求。
