5.2 设计

Ⅰ 堆载预压

5.2.1 对深厚软黏土地基，应设置塑料排水带或砂井等排水竖井。当软土层厚度较小或软土层中含较多薄粉砂夹层，且固结速率能满足工期要求时，可不设置排水竖井。

5.2.2 堆载预压地基处理的设计应包括下列内容：

1 选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸、间距、排列方式和深度；

2 确定预压区范围、预压荷载大小、荷载分级、加载速率和预压时间；

3 计算堆载荷载作用下地基土的固结度、强度增长、稳定性和变形。

5.2.3 排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。普通砂井直径宜为300mm～500mm，袋装砂井直径宜为70mm～120mm。塑料排水带的当量换算直径可按下式计算：

(5.2.3)

式中：dp——塑料排水带当量换算直径(mm)；

b——塑料排水带宽度(mm)；

δ——塑料排水带厚度(mm)。

5.2.4 排水竖井可采用等边三角形或正方形排列的平面布置，并应符合下列规定：

1 当等边三角形排列时，

de＝1.05 l (5.2.4-1)

2 当正方形排列时，

de＝1.13 l (5.2.4-2)

式中：de——竖井的有效排水直径；

l——竖井的间距。

5.2.5 排水竖井的间距可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。设计时，竖井的间距可按井径比n选用(n＝de/dw，dw为竖井直径，对塑料排水带可取dw＝dp)。塑料排水带或袋装砂井的间距可按n＝15～22选用，普通砂井的间距可按n＝6～8选用。

5.2.6 排水竖井的深度应符合下列规定：

1 根据建筑物对地基的稳定性、变形要求和工期确定；

2 对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应大于最危险滑动面以下2.0m；

3 对以变形控制的建筑工程，竖井深度应根据在限定的预压时间内需完成的变形量确定；竖井宜穿透受压土层。

5.2.7 一级或多级等速加载条件下，当固结时间为t时，对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算：

(5.2.7)

式中：Ut——t时间基地的平均固结度；

qi——第i级荷载的加载速率(kPa/d)； 

Σ△p——各级荷载的累加值(kPa)；

Ti-1，Ti——分别为第i级荷载加载的起始和终止时间(从零点起算)(d)，当计算第i级荷载加载过程中某时间t的固结度时，Ti改为t；

a、β——参数，根据地基土排水固结条件按表5.2.7采用。对竖井地基，表中所列β为不考虑涂抹和井阻影响的参数值。

表5.2.7 a和β值

5.2.8 当排水竖井采用挤土方式施工时，应考虑涂抹对土体固结的影响。当竖井的纵向通水量qw与天然土层水平向渗透系数是kh的比值较小，且长度较长时，尚应考虑井阻影响。瞬时加载条件下，考虑涂抹和井阻影响时，竖井地基径向排水平均固结度可按下列公式计算：

(5.2.8 -1)

(5.2.8 -2)

(5.2.8 -3)

(5.2.8 -4)

(5.2.8 -5)

式中：Ur——固结时间t时竖井地基径向排水平均固结度；

kh——天然土层水平向渗透系数(cm/s)；

ks——涂抹区土的水平向渗透系数，可取ks＝(1/5～1/3)kh(cm/s)；

s——涂抹区直径ds竖井直径dw的比值，可取s＝2.0～3.0，对中等灵敏黏性土取低值，对高灵敏黏性土取高值；

L——竖井深度(cm)；

qw——竖井纵向通水量，为单位水力梯度下单位时间的排水量(cm3/s)。

一级或多级等速加荷条件下，考虑涂抹和井阻影响时竖井穿透受压土层地基的平均固结度可按式(5.2.7)计算，其中，a＝。

5.2.9 对排水竖井未穿透受压土层的情况，竖井范围内土层的平均固结度和竖井底面以下受压土层的平均固结度，以及通过预压完成的变形量均应满足设计要求。

5.2.10 预压荷载大小、范围、加载速率应符合下列规定：

1 预压荷载大小应根据设计要求确定；对于沉降有严格限制的建筑，可采用超载预压法处理，超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加应力；

2 预压荷载顶面的范围应不小于建筑物基础外缘的范围；

3 加载速率应根据地基土的强度确定；当天然地基土的强度满足预压荷载下地基的稳定性要求时，可一次性加载；如不满足应分级逐渐加载，待前期预压荷载下地基土的强度增长满足下一级荷载下地基的稳定性要求时，方可加载。

5.2.11 计算预压荷载下饱和黏性土地基中某点的抗剪强度时，应考虑土体原来的固结状态。对正常固结饱和黏性土地基，某点某一时间的抗剪强度可按下式计算：

τft＝τf0＋△σz•Uttanφcu (5.2.11)

式中：τft——t时刻，该点土的抗剪强度(kPa)；

τf0——地基土的天然抗剪强度(kPa)；

△σz——预压荷载引起的该点的附加竖向应力(kPa)；

Ut——该点土的固结度；

φcu——三轴固结不排水压缩试验求得的土的内摩擦角(°)。

5.2.12 预压荷载下地基最终竖向变形量的计算可取附加应力与土自重应力的比值为0.1的深度作为压缩层的计算深度，可按式(5.2.12)计算：

 (5.2.12)

式中：sf——最终竖向变形量(m)；

eoi——第i层中点土自重应力所对应的孔隙比，由室内固结试验e-p曲线查得；

eli——第i层中点土自重应力与附加应力之和所对应的孔隙比，由室内固结试验e-p曲线查得；

hi——第i层土层厚度(m)；

ξ——经验系数，可按地区经验确定。无经验时对正常固结饱和黏性土地基可取ξ＝1.1～1.4；荷载较大或地基软弱土层厚度大时应取较大值。

5.2.13 预压处理地基应在地表铺设与排水竖井相连的砂垫层，砂垫层应符合下列规定：

1 厚度不应小于500mm；

2 砂垫层砂料宜用中粗砂，黏粒含量不应大于3％，砂料中可含有少量粒径不大于50mm的砾石；砂垫层的干密度应大于1.5t/m3，渗透系数应大于1×10-2cm/s。

5.2.14 在预压区边缘应设置排水沟，在预压区内宜设置与砂垫层相连的排水盲沟，排水盲沟的间距不宜大于20m。 

5.2.15 砂井的砂料应选用中粗砂，其黏粒含量不应大于3％。 

5.2.16 堆载预压处理地基设计的平均固结度不宜低于90％， 且应在现场监测的变形速率明显变缓时方可卸载。

Ⅱ 真空预压

5.2.17 真空预压处理地基应设置排水竖井，其设计应包括下列内容： 

1 竖井断面尺寸、间距、排列方式和深度； 

2 预压区面积和分块大小； 

3 真空预压施工工艺； 

4 要求达到的真空度和土层的固结度； 

5 真空预压和建筑物荷载下地基的变形计算； 

6 真空预压后的地基承载力增长计算。 

5.2.18 排水竖井的间距可按本规范第5.2.5条确定。 

5.2.19 砂井的砂料应选用中粗砂，其渗透系数应大于1×10-2 cm/s。 

5.2.20 真空预压竖向排水通道宜穿透软土层，但不应进入下卧透水层。当软土层较厚、且以地基抗滑稳定性控制的工程，竖向排水通道的深度不应小于最危险滑动面下2.0m。对以变形控制的工程，竖井深度应根据在限定的预压时间内需完成的变形量确定，且宜穿透主要受压土层。 

5.2.21 真空预压区边缘应大于建筑物基础轮廓线，每边增加量不得小于3.0m。 

5.2.22 真空预压的膜下真空度应稳定地保持在86.7kPa(650mmHg)以上，且应均匀分布，排水竖井深度范围内土层的平均固结度应大于90％。 

5.2.23 对于表层存在良好的透气层或在处理范围内有充足水源补给的透水层，应采取有效措施隔断透气层或透水层。 

5.2.24 真空预压固结度和地基强度增长的计算可按本规范第5.2.7条、第5.2.8条和第5.2.11条计算。

5.2.25 真空预压地基最终竖向变形可按本规范第5.2.12条计算。ξ可按当地经验取值，无当地经验时，ξ可取1.0～1.3。

5.2.26 真空预压地基加固面积较大时，宜采取分区加固，每块预压面积应尽可能大且呈方形，分区面积宜为20 000m2～40 000m2。

5.2.27 真空预压地基加固可根据加固面积的大小、形状和土层结构特点，按每套设备可加固地基1000m2～1500m2确定设备数量。

5.2.28 真空预压的膜下真空度应符合设计要求，且预压时间不宜低于90d。

Ⅲ 真空和堆载联合预压

5.2.29 当设计地基预压荷载大于80kPa，且进行真空预压处理地基不能满足设计要求时可采用真空和堆载联合预压地基处理。

5.2.30 堆载体的坡肩线宜与真空预压边线一致。

5.2.31 对于一般软黏土，上部堆载施工宜在真空预压膜下真空度稳定地达到86.7kPa(650mmHg)且抽真空时间不少于10d后进行。对于高含水量的淤泥类土，上部堆载施工宜在真空预压膜下真空度稳定地达到86.7kPa(650mmHg)且抽真空20d～30d后可进行。

5.2.32 当堆载较大时，真空和堆载联合预压应采用分级加载，分级数应根据地基土稳定计算确定。分级加载时，应待前期预压荷载下地基的承载力增长满足下一级荷载下地基的稳定性要求时，方可增加堆载。

5.2.33 真空和堆载联合预压时地基固结度和地基承载力增长可按本规第5.2.7条、5.2.8条和5.2.11条计算。

5.2.34 真空和堆载联合预压最终竖向变形可按本规范第5.2.12条计算，ξ可按当地经验取值，无当地经验时，ξ可取1.0～1.3。