淺析沂沭河砌石護(hù)坡流砂基礎(chǔ)處理方法

高 棟 鄭玉坤

淺析沂沭河砌石護(hù)坡流砂基礎(chǔ)處理方法

高 棟 鄭玉坤

地質(zhì)的構(gòu)造是千變?nèi)f化、復(fù)雜多變的，因此在砌石護(hù)坡基礎(chǔ)施工過程中會遇到各種各樣的情況，流砂層就是地質(zhì)構(gòu)造的一種形式，如何解決流砂是水利工程施工中的一大難題。近年來，沂沭河流域砌石護(hù)坡設(shè)計(jì)較多，在流砂基礎(chǔ)處理過程中，總結(jié)出了一些施工經(jīng)驗(yàn)。

一、流砂成因分析

流砂的形成原因是多種多樣的，主要原因是由于河水的沖積經(jīng)過地質(zhì)變化而形成的砂層，在遇到水流的情況下，整個(gè)砂層發(fā)生流動，從而形成了流砂層。流砂主要是砂子在地下遇到水，在水壓力發(fā)生變化的情況下，水發(fā)生了流動，于是砂子跟水一起發(fā)生了流動。但是否出現(xiàn)流砂現(xiàn)象的重要條件是動水壓力的大小和方向，在一定條件，土?xí)D(zhuǎn)化為流砂。流砂是土中動水壓力對于土體作用的結(jié)果，特別是水位差越大、滲透路徑越短，所產(chǎn)生的動水壓力也就越大，如果動水壓力超過土體的浮重度，會使土體中土體顆粒處于懸浮狀態(tài)，造成土顆粒隨著水體一起運(yùn)動，涌入基坑內(nèi)部，形成流砂。在基礎(chǔ)施工過程中，如果沒有解決好流砂問題，基礎(chǔ)就會跟著砂層一起流動，發(fā)生位移，這樣地基的持力層就會發(fā)生變化。

二、流砂基礎(chǔ)處理的一般方法

如何處理好流砂，將流砂轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定土，要根據(jù)地質(zhì)條件和工程特點(diǎn)來實(shí)施。流砂基礎(chǔ)處理的一般方法有：①打板樁法：將板樁打入坑底下面一定深度，增加地下水從坑處流入坑內(nèi)的滲流長度，以減小水力坡度，從而減小動水壓力，防止流砂產(chǎn)生。打板樁法一般可解決基礎(chǔ)較淺的工程。②地下建筑墻法：這種方法是在基坑周圍先灌一道混凝土連續(xù)墻以支撐土臂、截水，并防止流砂產(chǎn)生，這種方法投入大，一般不常采用。③群井降水法：根據(jù)土質(zhì)的滲透系數(shù)與地下水位的高低計(jì)算出水量，依據(jù)水量在建筑物的周圍打井抽水降低地下水位，來防止流砂產(chǎn)生。④井點(diǎn)排水法。井點(diǎn)排水法是比較有效的快速排水施工方法，其施工作業(yè)原理為通過在地下埋設(shè)濾水管或?yàn)V水井，將地下水抽走，實(shí)現(xiàn)地下水水位的局部降落。但是由于沂沭河流域砌石護(hù)坡設(shè)計(jì)較多，但單個(gè)規(guī)模較小，流砂基礎(chǔ)處理的一般方法可操作性差，費(fèi)用較高，不宜使用。

三、沂沭河砌石護(hù)坡基礎(chǔ)施工

近年來，實(shí)施的沂沭河砌石護(hù)坡工程大部分基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為：基礎(chǔ)采用M7.5漿砌亂石砌筑，M10砂漿抹面，基礎(chǔ)寬1.0m，深1.5m。基礎(chǔ)外土方開挖迎水面坡比為1∶2，基坑排水多采用5～10kW的單級離心式水泵進(jìn)行排水。其施工工藝如下所示：

1.原材料的準(zhǔn)備

用于施工作業(yè)的所有原材料，必須進(jìn)行全面的試驗(yàn)檢測，以確保原材料質(zhì)量合格。

（1）砌石。砌石材質(zhì)應(yīng)堅(jiān)實(shí)新鮮，無風(fēng)化剝落層或裂紋。石材表面無污垢、水銹等雜質(zhì)，用于表面的石材應(yīng)色澤均勻。石料密度應(yīng)大于25kN/m3，抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于60MPa。石料外形應(yīng)呈塊狀。規(guī)格低于要求的毛石，可以用于塞縫，但其用量不得超過該處砌體重量的10%。

（2）砂。砂料質(zhì)量要求料徑為0.15 ～5mm，細(xì)度模數(shù)2.5～3.0，砌筑毛石砂漿的砂，最大粒徑不大于5mm，砌料石砂漿的砂最大粒徑不大于2.5mm。

（3）水泥和水。水泥品種和強(qiáng)度等級應(yīng)符合規(guī)定，受潮結(jié)塊的水泥禁止使用。用水標(biāo)準(zhǔn)為適宜飲用的水，不應(yīng)影響混凝土、砂漿強(qiáng)度的增長，水的pH值等技術(shù)指標(biāo)要符合規(guī)范要求。

（4）砂漿。砂漿的用量必須滿足施工圖紙規(guī)定的強(qiáng)度和施工和易性要求，用量必須通過試驗(yàn)確定。施工中需要改變膠凝材料的用量時(shí)，應(yīng)重新試驗(yàn)。膠凝材料應(yīng)隨拌隨用，在運(yùn)輸或儲存中發(fā)生離析或泌水時(shí)，砌筑前應(yīng)重新拌合，已初凝的砂漿不得使用。

2.施工技術(shù)準(zhǔn)備工作

在正式施工作業(yè)前，首先應(yīng)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備工作，組織開展圖紙復(fù)核，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙斷面要求進(jìn)行現(xiàn)場放樣，并對護(hù)坡段上口下口線進(jìn)一步詳細(xì)勘察，核實(shí)現(xiàn)場情況。施工技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)對施工作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底，內(nèi)容包括施工概況、施工方案、施工工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、安全技術(shù)措施等，建立現(xiàn)場質(zhì)量保證體系并組織現(xiàn)場施工人員學(xué)習(xí)施工工藝和安全操作規(guī)程。完成技術(shù)準(zhǔn)備工作以后實(shí)施機(jī)械準(zhǔn)備，進(jìn)場后及時(shí)進(jìn)行調(diào)試，并做好保養(yǎng)，確保機(jī)械狀態(tài)良好。對于施工現(xiàn)場準(zhǔn)備，重點(diǎn)是避免多個(gè)工種在同一場地、同一區(qū)域進(jìn)行施工而相互牽制、相互干擾。設(shè)專人負(fù)責(zé)管理施工平面，使各項(xiàng)材料、機(jī)具等按已審定的現(xiàn)場施工平面布置圖的位置堆放。

3.流砂基礎(chǔ)處理

在河道護(hù)坡工程地基開挖中常遇到的有土基、砂基和巖石基礎(chǔ)等。流砂基礎(chǔ)在基礎(chǔ)開挖過程中表現(xiàn)的特征為基槽滲水量大、邊坡坍塌嚴(yán)重、開挖方量大。

（1）基礎(chǔ)開挖。應(yīng)分層分段開挖，開挖橫斷面要寬，分段開挖長度要短。在基礎(chǔ)開挖前確定基礎(chǔ)治理導(dǎo)線，準(zhǔn)確測量出開挖范圍內(nèi)的地面高程，計(jì)算出基礎(chǔ)底高程的開挖深度。開挖方式采用機(jī)械開挖、分層分段開挖。分層開挖是指分2次開挖基礎(chǔ)，第一次開挖是為了減小第二次開挖量，縮短第二次開挖基礎(chǔ)時(shí)間，從而減少滲水量及排水量，便于及時(shí)搶筑基礎(chǔ)。第一次開挖深度和寬度根據(jù)開挖范圍內(nèi)的地面高程、水位高程確定。開挖深度保證機(jī)械能夠在基槽內(nèi)2次作業(yè)，開挖寬度滿足由于流砂造成的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底寬度和基礎(chǔ)底高程。開挖寬度與開挖深度、滲水量大小有直接關(guān)系。二次開挖段要短，確保開挖后能夠及時(shí)搶筑基礎(chǔ)，若開挖段過長，砌筑時(shí)間拖延，由于大量滲水所帶的流砂就會逐漸擁擠到基槽內(nèi)，使基底高程、基礎(chǔ)底寬達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而需要再次清基底。

（2）基坑排水。由于流砂基礎(chǔ)砂層為強(qiáng)透水層，因此水的流量大、流速快。排水設(shè)備應(yīng)根據(jù)滲水流量、開挖基礎(chǔ)長度而確定，機(jī)械的排水量應(yīng)遠(yuǎn)大于基坑的滲水量，以便及時(shí)排水，并配備備用水泵。在二次開挖段末端開挖積水坑，積水坑要大，積水坑的深度低于基礎(chǔ)底高程，使基槽內(nèi)的滲水全部流入積水坑內(nèi)，再用抽水泵將水排出，保證基槽內(nèi)最低水位。根據(jù)滲水量配備不同型號、不同排水量的抽水泵，在砌筑基礎(chǔ)時(shí)保持基坑內(nèi)最低水位。排水設(shè)備種類很多，在條件允許的情況下最好使用電抽水泵，其優(yōu)點(diǎn)是抽水及時(shí)、便捷，能夠有效控制基坑內(nèi)的最低水位。

4.基礎(chǔ)施工作業(yè)

（1）砌筑基礎(chǔ)下料方式。由于流砂基礎(chǔ)機(jī)械開挖工作面較寬，基礎(chǔ)石料下料有一定的困難。若采用人工下料費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、下料不到位，造成基坑流砂淤積，不能保證基礎(chǔ)底高程。因此需采用機(jī)械下料，如建筑平房用的上料機(jī)、挖掘機(jī)等。

（2）基礎(chǔ)砌筑。采取分段砌筑，根據(jù)基礎(chǔ)開挖段長度，砌筑長度不易過長。在砌筑基礎(chǔ)前，準(zhǔn)備足夠的石料和相應(yīng)的砂漿，砌筑要快，開挖段要一氣呵成。在砌筑石料時(shí)基槽內(nèi)雖然水位降到最低限度，但仍然有水在流動，因此在砌筑第一層石料時(shí)先按照設(shè)計(jì)寬度鋪設(shè)，兩側(cè)用砂堵?lián)鹾箐伻龈缮盎?。用砂堵?lián)趸A(chǔ)兩側(cè)是為了防止基礎(chǔ)跑漿。漿砌石砌筑一般采用坐漿法分層砌筑，鋪漿厚宜3～5cm，隨鋪漿隨砌石，上下層砌石應(yīng)錯(cuò)縫砌筑。砌筑因故停頓，砂漿已超過初凝時(shí)間，應(yīng)待砂漿強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后才可繼續(xù)施工，砌筑時(shí)應(yīng)避免振動下層砌體。砌體外露面在砌筑后12～18h之間應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常保持外露面的濕潤。

（3）施工質(zhì)量控制。要確保砌石的砌體強(qiáng)度符合要求，砌縫應(yīng)密實(shí)，無架空，漏漿現(xiàn)象，確?？?jié)B要求、吸水率合格、砌體表面砌縫寬度滿足規(guī)定要求。

四、結(jié)語

處理流砂基礎(chǔ)應(yīng)充分做好原材料準(zhǔn)備和技術(shù)交底，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行施工。針對流砂層的特性，要加大開挖寬度、分層分段開挖，基坑排水要徹底，砌筑基礎(chǔ)要快，并采取措施防止跑漿，才能確?；A(chǔ)處理質(zhì)量。沂沭河通過砌石護(hù)坡施工，在流砂基礎(chǔ)處理方面積累了以上經(jīng)驗(yàn)，可為類似工程施工提供一定借鑒

（作者單位:山東沂沭河水利工程有限公司 276000）

（專欄編輯：周 權(quán)）