預壓法類型-預壓法的基本概念原理
預壓法指的是為提高軟弱地基的承載力和減少構造物建成後的沉降量，預先在擬建構造物的地基上施加一定靜荷載，使地基土壓密後再將荷載卸除的壓實方法。
1 基本概念
預壓法包括堆載預壓法和真空預壓法。還可進行真空~堆載聯合預壓。
1. 堆載預壓法
是指在建築物或構築物建造前，先在擬建場地上用堆土或其他荷重，施加或分級施加與 其相當的荷載，對地基土進行預壓，使土體中孔隙水排出，孔隙體積變小，地基土壓密，以增長土體的抗剪強度，提高地基承載力和穩定性;同時可減小土體的壓縮性，消除沉降量以便在使用期間不致產生有害的沉降和沉降差。其中堆載預壓法處理深度一般達10米左右。
由於軟土的滲透性很小，土中水排出速率很慢，為了加速土的固結，縮短預壓時間，常在土中打設砂井，作為土中水從土中排出的通道，使土中水排出的路徑大大縮短，然後進行堆載預壓，使軟土中空隙水壓力得以較快地消散，這種方法稱為砂井堆載預壓法。有時，也在土中插入排水塑料帶，代替砂井。由於塑料排水帶可採用專用向土中插入塑料排水帶的插板機施工，施工速度很快，得到較多應用。
2.真空預壓法
真空預壓法是先在需加固的軟土地基表面鋪設一層透水砂墊層或砂礫層，再在其上覆蓋一層不透氣的塑料薄膜或橡膠布，四周密封好與大氣隔絕，在砂墊層內埋設滲水管道，然後與真空泵連通進行抽氣，使透水材料保持較高真空度，在土的孔隙水中產生負的孔隙水壓力，將土中孔隙水和空氣逐漸吸出，從而使土體固結。
因此，預壓法(排水固結法)可用於解決地基的沉降和穩定問題。預壓法須滿足兩個基本要素：即加荷系統和排水通道。加荷系統是地基固結所需的荷載;排水通道是加速地基固結的排水措施。加荷系統可有多種方式，如堆載、真空預壓、降水以及聯合預壓等;排水通道可以利用地基中天然排水層，否則，可人為增設排水通道，如砂井(普通砂井或袋裝砂井)、塑料排水板、水平砂墊層等。
2 適用範圍
適用於淤泥、淤泥質土和衝填土等飽和粘性土地基。
2 加固機理
飽和軟黏土地基在荷載作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發生固結變形，同時，隨着超靜孔隙水壓力逐漸消散，有效應力逐漸提高，地基土的強度逐漸增長。所以，土體在受壓固結時，一方面孔隙比減小產生壓縮，一方面抗剪強度也得到提高。這説明，如果在建築場地先加一個和上部建築物相同的壓力進行預壓，使土層固結然後卸除荷載，再建造建築物。這樣，建築物所引起的沉降即可大大減小。如果預壓荷載大於建築物荷載，即所謂超載預壓，則效果更好，因為，經過超載預壓，當土層的固結壓力大於使用荷載下的固結壓力時，原來的正常固結黏土層將處於超固結狀態，而使土層在使用荷載下的變形大為減小。
在荷載作用下，土層的固結過程就是孔隙水壓力消散和有效應力增加的過程。如地基內某點的總應力為σ，有效應力為σ'，孔隙水壓力為u，則三者有以下關係。
σ'=σ-u (3.2-1)
用填土等外加荷載對地基進行預壓，是通過增加總應力σ並使孔隙水壓力u消散來增加有效應力σ'的方法。降低地下水位和電滲排水則是在總應力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應力的方法。真空預壓是通過覆蓋於地面的密封膜下抽真空，使膜內外形成氣壓差，使黏土層產生固結壓力。降低地下水位、真空預壓和電滲法由於不增加剪應力，地基不會產生剪切破壞，所以它適用於很軟弱的黏土地基。
3 設計
用預壓法處理地基應預先通過勘察查明土層在水平和豎直方向的分佈和變化、透水層的 位置及水源補給條件等。應通過土工試驗確定土的先期固結壓力、孔隙比與固結壓力關係、滲透係數、固結係數、三軸試驗抗剪強度以及原位十字板抗剪強度等。
對重要工程，應預先在現場選擇試驗區進行預壓試驗。在預壓過程中應進行豎向變形、側向位移、孔隙水壓力等項目的觀測以及原位十字板剪切試驗。根據試驗區獲得的資料分析 地基的處理效果，與原設計預估值進行比較，對設計做必要的修正，並指導全場的設計和施 工。
3.1 堆載預壓法
對深厚軟粘土地基，應設置塑料排水帶或砂井等排水豎井。當軟土厚度不大或軟土層含較多薄粉砂夾層，且固結速率能滿足工期要求時，可不設置排水豎井。
堆載預壓法處理地基的設計應包括以下內容：
選擇塑料排水帶或砂井，確定其斷在面尺寸、間距、排列方式和深度;確定預壓區範圍、預壓荷載大小、荷載分級、加載速率和預壓時間;計算地基土的固結度、強度增長、抗滑穩定和變形。
1. 豎向排水體的設計
豎向排水體包括塑料排水板、砂井等，設計內容包括深度、間距、直徑、平面佈置和表面砂墊層材料及厚度等。
(1)深度 排水豎井的深度應根據建築物對地基的穩定性、變形要求和工期要求確定，對以地基抗滑穩定性控制的工程，豎井深度至少應超過最危險滑動面2.0m。對以變形控制的建築，豎井深度應根據在限定的預壓時間內需要完成的變形量控制，豎井應穿透受壓土層。僅從地基的固結要求考慮，砂井深度應根據土層條件、附加應力分佈、施工因素等確定 。一般儘可能打至下面的透水層或砂類透鏡體;但黏土層很厚而透水層很深時則應以沉降所要求的處理深度來決定;可先初定一個深度待固結計算後再作調整。
(2)直徑 排水豎井分為普通砂井、袋裝砂井和塑料排水帶，普通砂井直徑可取300~500mm，袋裝砂井直徑可取70~120mm，塑料排水帶的當量換算直徑可按下式計算：
(3)間距與井徑比
由固結度可見，井徑比n愈小，固結愈快。因而砂井直徑一定時，可以採用小的砂井間距，但是若間距太少則砂井數目就要增加，塗抹作用和擾動影響也就會增加。設計時，豎井的間距可按井徑比n選用(n=de/dw，dw為豎井直徑，對排水板可取dw=dp)。排水板和袋裝砂井可按n=15~22選用，普通砂可按n=6~8選用。
(4)平面排列
砂井的平面佈置常用有三角形和正方形兩種形式，平面上圓的等效直徑de與砂井間距 的關係為：
等邊三角形排列 de=1.05 (3.2-2)
正方形排列 de=1.13 (3.2-3)
(5)砂墊層、砂料選用
應在砂井或排水板頂部鋪設砂墊層並且要很好的交叉“搭接”。砂墊層的厚度在陸地上 約0.5~0.8m，水下1~2m，鋪設範圍要超出建築物的底面。砂源如果不足，可用排水砂溝代替砂墊層。
砂井和砂墊層屬人工增設的排水通道，因而須有良好的排水性能，一般選擇洗淨中砂、中粗砂;礫砂或礦渣材料也可應用。砂井和砂墊層材料的含泥量應小於3%。
2.預壓荷載設計、荷載分級、加載速率和預壓時間;
(1) 確定預壓區範圍
預壓荷載頂面的範圍應等於或大於建築物基礎外緣所包圍的範圍。
(2)預壓荷載、加載速率
預壓荷載大小應根據設計要求確定。對於沉降有嚴格限制的建築，應採用超載預壓法處理，超載量大小應根據預壓時間內要求完成的變形量通過計算確定，並宜使預壓荷載下受壓土層各點的有效豎嚮應力大於建築物荷載引起的相應點的附加應力。
加載速率應根據地基土的強度確定。當天然地基土的強度滿足預壓荷載下地基的穩定性要求時，可一次性加載，否則應分級逐漸加載，待前期預壓荷載下地基土的強度增長滿足下一級荷載下地基的穩定性要求時方可加載。
分級加壓荷載確定
1) 利用地基的天然抗剪強度計算第一級容許施工的荷載p1。對長條梯形填土，可根據Fellenius公式估算：
p1=5.52cu/K (3.2-4)
式中：cu—天然地基不排水抗剪強度。由無側限、三軸不排水剪試驗或原位十字板剪切試驗測定。
K—安全係數，建議採用1.1~1.5。
2)計算第一級荷載下地基強度增長值。
在P1荷載下，經過一段時間預壓地基強度會提高，提高以後的地基強度為cu1
cu1= (cu+ c'u) (3.2-5)
式中 c'u—P1作用下地基因固結而增長的強度，它和土層的固結度有關，一般可先假定一固結度例如可假設為70%，然後求出強度增量 c'u
—考慮剪切蠕動的強度折減係數。可取0.75～0.90，剪應力大取低值，反之取高值。
