石河排灌站引、排水地涵拆建工程基坑下流砂处理技术

郑益林

（连云港市水利建筑安装工程有限公司 江苏 连云港 222000）

1 引言

在基坑工程建设过程中，流砂是指松散细颗粒土被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下，产生的地下水自下而上悬浮流动现象。当地下水的动水压力大于土粒的浮重度或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时，就会产生流砂。流砂作为三大灾害之一一直是工程建设者在建设初期就应着重考虑，并提前想好预防手段的巨大灾害，借此消除其对基坑工程造成的无法挽回的损失。本文在对石河排灌站引、排水地涵拆建工程的分析中，总结了流砂形成的原因和预防措施，并因地制宜的提出了相应的解决方案，其具有技术简单快速，经济成本低，加快施工进度等优点。

2 工程案例介绍

2.1 工程概况

石河排灌站引、排水地涵位于连云港市新浦区包庄镇王沟村西3.4km处，即沭新渠更新改造工程桩号4+792处。石河排灌站设计流量4m3/s；排涝流量6m3/s。石河排灌站引、排水地涵淮沭新河侧袋装土围堰于2013年8月12日填筑完毕，基坑于2013年8月17日开挖，当挖至基坑底部标高为-0.5m时。发现，基坑内侧东北角处有两个相距60cm直径约3cm米的涌洞，出现大量冒砂、涌水现象。

2.2 工程地质条件

本工程由连云港市中蓝连海设计研究院水文地质勘察部门在闸址部位布置了2个钻孔，分布位于基坑中心的左右两侧，钻孔距离为75.52m。

通过地质勘查，初步设计阶段及施工图设计阶段地质情况如下表所示（注：高程系统采用废黄河高程系，高程以m计；坐标采用北京54坐标系统。）

3 流砂现象产生的原因分析

产生流砂现象的原因有内因和外因：

内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件。

外因：是地下水在土中渗流所产生的动水压力（渗流力）的大小。当单位颗粒土体受到的向上的渗流力大于或等于其自身重力，则土体发生悬浮、移动。

在本工程中，当挖至基坑底部标高为-0.5m时，出现涌洞。从其地质条件可知，在平均高程0.87m至-4.13m范围内，土层为砂粉质粘土层，场地部分地段分布，厚度：4.40m至 5.00m，平均 4.52m；层底标高：-4.61m至-4.12m，平均-4.44m；层底埋深；9.80m至11.80m，平均11.08m。此土层是流砂易发生区，应做适当的防治措施。

4 本工程处基坑下流砂处理技术

流砂现象引起基坑边坡塌方,土坡侧向位移与沉降急剧增大，严重影响基坑工程的稳定性,危及工程的安全和施工的顺利进行。因此基坑工程进行前要对可能出现的流砂情况进行分析和规避，如果在施工过程中出现流砂现象，相关人员一定要对流砂进行针对性的有效控制和处理，这对整个基坑工程的建设具有十分重要的意义。

流砂防治的主要原则是：

（1）减少或消除基坑内外地下水的水头差，例如采取先在基坑范围外以井点降低地下水后开挖，或在不排水基坑内以抓斗等工具进行水下挖土等施工方法。

（2）增长渗流路径，例如沿坑壁打入深度超过坑底的板桩，其长度足以使受保护土体内的水头梯度小于临危梯度。

（3）在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡动水力。

经过对上述施工阶段地质情况的搜集，相关人员因地制宜的对该工程流砂现象数据进行收集分析，决定采用排水固沙，钻孔注浆进行土体加固。

（1）排水固沙施工方法

先在流沙出口处铺设规格为400g/m2透水土工布，然后用袋装石子 （石子规格:20mm～40mm）把土工布压住，使水流通过土工布而出，不让其被细沙颗粒带走，随后在距离出口1m处挖集水坑，同时使用用2台水泵将水排出基坑。

（2）土体加固施工方法

采用YZJ-180液压钻井机，冲击成孔，孔径φ100，孔深10m，按三排，10m×10m布置。成孔后将注浆管立即安放到钻孔中。注浆管长10.5m，管径3/4″。注浆管埋入砂层段，距端部2m。等安放完注浆管用人工填碎石和中砂，每2m交替填筑并不断夯实直至孔口。然后采用320泥浆泵注浆，压力为0.5M Pa～2M Pa且采用由小变大的加压方法。水泥浆水灰比为0.6～0.7。

（3）效果

采取上述措施进行处理后，流砂止住，水不断流出且逐渐减小；经基坑沉降及位移观测，该侧基坑沉降及位移均已稳定。

5 结论

（1）对工程项目而言，因为砂性土地的土具有较大的孔隙，具有较大的含水量，渗透系数小等因素的存在，所以流砂是一种普遍存在于砂型土地上的有害地质问题，在面对这样有害地质问题的时候，工作人员应当及时加强施工组织，提高施工的工艺水平，因地制宜有效处理好流砂问题对基础的影响，还可以有效的控制工程造价，缩减成本。

（2）根据流砂的强度大小来看，一般工程在基坑工作是会碰到一些轻微程度的流砂情况，针对这种情况，最有效和最经济的措施是及时铺设反滤碎石垫层和集中明排处理。

（3）相关设计人员在运用工程地质勘查报告的时候要多方面考虑，与实际情况相结合不能够只关心地基承载力的问题，应当根据工程地质水文条件对施工过程中可能会出现的问题，提出必要的解决处理方案和针对问题设计预备措施。陕西水利

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