石河排灌站引、排水地涵拆建工程基坑下流砂處理技術(shù)

鄭益林

（連云港市水利建筑安裝工程有限公司 江蘇 連云港 222000）

1 引言

在基坑工程建設(shè)過程中，流砂是指松散細顆粒土被地下水飽和后，在動水壓力即水頭差的作用下，產(chǎn)生的地下水自下而上懸浮流動現(xiàn)象。當?shù)叵滤膭铀畨毫Υ笥谕亮５母≈囟然虻叵滤乃ζ露却笥谂R界水力坡度時，就會產(chǎn)生流砂。流砂作為三大災(zāi)害之一一直是工程建設(shè)者在建設(shè)初期就應(yīng)著重考慮，并提前想好預(yù)防手段的巨大災(zāi)害，借此消除其對基坑工程造成的無法挽回的損失。本文在對石河排灌站引、排水地涵拆建工程的分析中，總結(jié)了流砂形成的原因和預(yù)防措施，并因地制宜的提出了相應(yīng)的解決方案，其具有技術(shù)簡單快速，經(jīng)濟成本低，加快施工進度等優(yōu)點。

2 工程案例介紹

2.1 工程概況

石河排灌站引、排水地涵位于連云港市新浦區(qū)包莊鎮(zhèn)王溝村西3.4km處，即沭新渠更新改造工程樁號4+792處。石河排灌站設(shè)計流量4m3/s；排澇流量6m3/s。石河排灌站引、排水地涵淮沭新河側(cè)袋裝土圍堰于2013年8月12日填筑完畢，基坑于2013年8月17日開挖，當挖至基坑底部標高為-0.5m時。發(fā)現(xiàn)，基坑內(nèi)側(cè)東北角處有兩個相距60cm直徑約3cm米的涌洞，出現(xiàn)大量冒砂、涌水現(xiàn)象。

2.2 工程地質(zhì)條件

本工程由連云港市中藍連海設(shè)計研究院水文地質(zhì)勘察部門在閘址部位布置了2個鉆孔，分布位于基坑中心的左右兩側(cè)，鉆孔距離為75.52m。

通過地質(zhì)勘查，初步設(shè)計階段及施工圖設(shè)計階段地質(zhì)情況如下表所示（注：高程系統(tǒng)采用廢黃河高程系，高程以m計；坐標采用北京54坐標系統(tǒng)。）

3 流砂現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分析

產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原因有內(nèi)因和外因：

內(nèi)因：取決于土的性質(zhì)，當土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。因此，流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細砂、粉砂和亞粘土中，但是否發(fā)生流砂現(xiàn)象，還取決于一定的外因條件。

外因：是地下水在土中滲流所產(chǎn)生的動水壓力（滲流力）的大小。當單位顆粒土體受到的向上的滲流力大于或等于其自身重力，則土體發(fā)生懸浮、移動。

在本工程中，當挖至基坑底部標高為-0.5m時，出現(xiàn)涌洞。從其地質(zhì)條件可知，在平均高程0.87m至-4.13m范圍內(nèi)，土層為砂粉質(zhì)粘土層，場地部分地段分布，厚度：4.40m至 5.00m，平均 4.52m；層底標高：-4.61m至-4.12m，平均-4.44m；層底埋深；9.80m至11.80m，平均11.08m。此土層是流砂易發(fā)生區(qū)，應(yīng)做適當?shù)姆乐未胧?/p>

4 本工程處基坑下流砂處理技術(shù)

流砂現(xiàn)象引起基坑邊坡塌方,土坡側(cè)向位移與沉降急劇增大，嚴重影響基坑工程的穩(wěn)定性,危及工程的安全和施工的順利進行。因此基坑工程進行前要對可能出現(xiàn)的流砂情況進行分析和規(guī)避，如果在施工過程中出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，相關(guān)人員一定要對流砂進行針對性的有效控制和處理，這對整個基坑工程的建設(shè)具有十分重要的意義。

流砂防治的主要原則是：

（1）減少或消除基坑內(nèi)外地下水的水頭差，例如采取先在基坑范圍外以井點降低地下水后開挖，或在不排水基坑內(nèi)以抓斗等工具進行水下挖土等施工方法。

（2）增長滲流路徑，例如沿坑壁打入深度超過坑底的板樁，其長度足以使受保護土體內(nèi)的水頭梯度小于臨危梯度。

（3）在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡動水力。

經(jīng)過對上述施工階段地質(zhì)情況的搜集，相關(guān)人員因地制宜的對該工程流砂現(xiàn)象數(shù)據(jù)進行收集分析，決定采用排水固沙，鉆孔注漿進行土體加固。

（1）排水固沙施工方法

先在流沙出口處鋪設(shè)規(guī)格為400g/m2透水土工布，然后用袋裝石子 （石子規(guī)格:20mm～40mm）把土工布壓住，使水流通過土工布而出，不讓其被細沙顆粒帶走，隨后在距離出口1m處挖集水坑，同時使用用2臺水泵將水排出基坑。

（2）土體加固施工方法

采用YZJ-180液壓鉆井機，沖擊成孔，孔徑φ100，孔深10m，按三排，10m×10m布置。成孔后將注漿管立即安放到鉆孔中。注漿管長10.5m，管徑3/4″。注漿管埋入砂層段，距端部2m。等安放完注漿管用人工填碎石和中砂，每2m交替填筑并不斷夯實直至孔口。然后采用320泥漿泵注漿，壓力為0.5M Pa～2M Pa且采用由小變大的加壓方法。水泥漿水灰比為0.6～0.7。

（3）效果

采取上述措施進行處理后，流砂止住，水不斷流出且逐漸減小；經(jīng)基坑沉降及位移觀測，該側(cè)基坑沉降及位移均已穩(wěn)定。

5 結(jié)論

（1）對工程項目而言，因為砂性土地的土具有較大的孔隙，具有較大的含水量，滲透系數(shù)小等因素的存在，所以流砂是一種普遍存在于砂型土地上的有害地質(zhì)問題，在面對這樣有害地質(zhì)問題的時候，工作人員應(yīng)當及時加強施工組織，提高施工的工藝水平，因地制宜有效處理好流砂問題對基礎(chǔ)的影響，還可以有效的控制工程造價，縮減成本。

（2）根據(jù)流砂的強度大小來看，一般工程在基坑工作是會碰到一些輕微程度的流砂情況，針對這種情況，最有效和最經(jīng)濟的措施是及時鋪設(shè)反濾碎石墊層和集中明排處理。

（3）相關(guān)設(shè)計人員在運用工程地質(zhì)勘查報告的時候要多方面考慮，與實際情況相結(jié)合不能夠只關(guān)心地基承載力的問題，應(yīng)當根據(jù)工程地質(zhì)水文條件對施工過程中可能會出現(xiàn)的問題，提出必要的解決處理方案和針對問題設(shè)計預(yù)備措施。陜西水利

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