浅谈水利工程沉井下沉过程中流砂的处理方法

金哲浩

【摘要】在沉井施工中流砂对基础、附近建筑物的安全有很大的影响。本文主要介绍了沉井施工中流砂的处理方法。

【关键词】沉井；流砂

在水利工程中沉井下沉是整个沉井施工阶段中的主要施工过程，就我们目前水利工程施工技术和施工装配水平看，采用排水法控制沉井下沉，是比较理想的施工方法。因为该施工方法劳动条件好，挖土准确；容易控制和纠偏，土层中如有障碍物易发现和排除，且能直接检查地基土质情况，可进行干封底。采用这种施工方法，沉井在下沉施工过程中，经常会出现沉井突沉，偏斜，下沉过慢和不下沉等现象，而出现这些现象，往往与沉井所处土质和发生的“流砂”有关。

发生流砂时，土完全失去承载力，不但会造成施工困难，而且流砂严重时会引起基础边坡塌方，附近建筑物会因地基被淘空而下沉、倾斜、甚至倒塌。因此，预防和处理流砂，在沉井施工中具有十分重要的地位。

根据施工经验分析，流砂一般出现在如下土层条件：（1）土层中亚粘土或粉砂层厚度大于2.5cm以上；（2）在粉砂层中，粘土颗粒含量小于10%，粉粒含量大于75%的土层；（3）土的含水量大于30%；（4）土的空隙率大于百分之43%。

本公司在鎮海化工区防洪闸工程的沉井施工过程中，克服种种困难，治理“流砂”，从而保证了沉井质量与施工工期；下面浅谈一下处理流砂的施工方法。

土在一定条件下转化为流砂，如果改变动水压力的大小和方向，或者设计改变沉井刃脚外围下土质物理力学性质，可将流砂转变为稳定土。在沉井施工中处理流砂采用的施工方法：（1）设法减少动水压力；（2）设计使动力压力向下。

1、减少动水压力的施工方法

1.1 选择在全年最低水位季节施工，因为地下水位低时，沉井内外水位差小，所以动水压力减小了，即在沉井下沉施工过程中也就不易产生流砂，至少也可以减轻流砂，从而达到顺利施工的目的。

1.2 抛大块石。在沉井下沉施工过程中，如果出现了流砂，沉井下沉缓慢甚至不沉，我们首先向井底抛下大块石，来增加土的压重，减少动水压力，先减少或阻止流砂出现，然后组织人力抢挖，使挖土速度超过冒砂速度，迫使沉井继续下沉，挖至标高后立即铺设芦席并抛大块石把流砂压住。此方法用以解决局部或轻微流砂是有效的。如果沉井内冒砂较快，土完全推动承载力，则抛入沉井的石块就会沉入井内的土中，无法阻止流砂。

1.3 前面谈的是排水施工，在沉井下沉过程中，如果出现流砂或采用上述方法处理效果不理想，这时采用不排水下沉施工，即使沉井内、外的水在同高程。利用潜水式泥浆泵进行施工，沉井内每分钟排掉多少水应想办法给补多少，使井内水压与井外水压相平衡，阻止流砂产生，从而使沉井下沉到设计高程。

2、使动水压力向下的施工方法

在沉井下沉的施工过程中出现了流砂，如果沉井所处位置地层的地质情况和施工条件较好的，可采用井点降水施工方法。井点降水主要是降低沉井外地下水位，使其动水压力方向朝下，因而也就较有效地整治流砂。

目前采用的井点降水设备有：轻型井点、管井井点、沉井井点、喷射井点，可根据工程特点选用。

2.1 轻型井点法。是在沉井的四周将许多直径较小的井点管插入地下蓄水层中，井点管的上端通过弯联管与总管相连接，利用抽水设备将地下水从井点不断抽出，这样便可将原有地下水位降至设计高程以下。

目前，轻型井点抽水设备已有定型产品，主要设备包括：井点管（包括滤管），总管和抽水设备等。抽水设备宜布置在地下水的上游，并设在总管的中部，以发挥其最大效能。

2.2 管井井点法，适用于土的渗透系大，地下水比较丰富的土层中，解决轻型井点解决不了的问题。

管井井点是在沉井周围每隔一定距离设一个管井，每个管井单独用l台水泵为不断排水，从而降低地下水位。根据管井的材料，管井可分为金属管，砼管和竹木管等。管井的埋设宜采用泥浆护壁钻孔法；

2.3 深井井点法，主要设备包括深井、深井泵（或深井潜水泵）和排水管路等。地下水依靠深井泵叶轮的机械力量直接从深井内扬升到地面排出。

此外，有的还使用化学固结形成防渗帷幕的施工方法来阻止流砂的产生，也收到了比较好的效果。