小議建筑工程基坑挖掘中流砂防御措施

鄧 雄

（云南省楚雄市建筑公司,云南 楚雄 675000）

1 流砂防御工程施工中的重要性

1.1 基坑挖掘施工中流砂的概念。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，產生的地下水自下而上懸浮流動現象。當地下水的動水壓力大于土粒的浮重度或地下水的水力坡度大于臨界水力坡度時，就會產生流砂。

1.2 流砂對基坑挖掘施工的消極影響。在基坑挖掘施工過程中，流砂的形成使得土休大量流動，基土完全失去了承載能力，施工工人在土地上也很難立足，使施工條件變得非常惡劣，相應的便會提高施工難度。工人一邊挖土，基土一邊向外冒，這樣就難以達到工程設計要求達到的深度，而且容易引起土壁的塌方，可能導致的后果相當嚴重，包括建筑物的地基破壞、地表塌陷等，推遲了工程施工的正常進度，甚至還會直接影響建筑工程以及周邊建筑物的安全性和穩(wěn)定性，導致周邊建筑物的下沉、傾斜甚至倒塌，帶來的后果將不堪設想。

1.3 防御流砂的重要意義。建筑的基礎可以說是建筑物中最重要的組成部分，它與建筑物的正常使用和安全性有直接關系，在實際的土木工程施工過程中必須將建筑材料、地質條件、及施工技術這三要素有機的結合起來，并且要綜合考慮地基與土面以上的建筑主體部分，保證基礎工程的安全性、合理性以及科學性，以便于日后的工作。因此，流砂的防御非常重要。施工前，務必要對施工地點的土地資料和水文資料做詳細的了解，針對具體情況做出相應的措施，把流砂現象發(fā)生的可能性降到最低，提高企業(yè)的經濟效益。

2 流砂現象產生的原因。流砂，從字面意義上理解就是指流動的砂子，砂子為什么會流動，大致可分為內因和外因兩方面：

2.1 流砂產生的內因分析。流砂產生的內因決定于封的性質。如果土壤空隙大、含水量大(大于 30%)、粘粒含量小(含量小于 10%)、滲透系數小、顆粒均勻(不均勻系數小于5)，排水性能差、在施工過程中便非常容易出現流砂的現象。

2.2 流砂產生的外因分析。動水壓力的大小與方向即是流砂產生的外因。當水從高水位流向低水位時，水在土壤滲流過程中就會受到來自土顆粒的阻力，這時水對土顆粒也有一個壓力，這個壓力即動水壓力。動水壓力與水力坡度及水的重力密度有關。

在一般的情況下，當地下水位越高，基坑內外水位差越大時，動水壓力也越大，這樣就會更容易發(fā)生流砂現象。當基坑坑底處于不透水層內時，它的下面又為承壓水的透水層，同時承壓水的頂托力大于基坑不透水層的覆蓋厚度的重量時，基坑的底部就會發(fā)生管涌冒砂的現象了。

3 流砂現象的防御措施。土木工程施工單位應針對產生流砂現象的各種原因，在實際施工中提前做好相應的預防。本文以某建筑企業(yè)的土木工程施工為例，其首先要進行的是施工地點的選擇，盡量在土質條件較好的地方進行，這樣就可以大大節(jié)約防御流砂的財力和精力。當然，在平時的施工過程中，難免也要選擇在土質條件不太好的情況下進行施工，這就要求我們要在施工之前對水文土質情況做深入詳盡的了解和解決的方法。防御流砂的具體措施如下：

3.1 人工降低地下水。人工降低地下水就是在基坑開挖之前，先將一定數量的濾水管(井)埋在基坑周圍，然后利用抽水設備將水抽出，使地下水位降低到坑底以下，直到施工完畢為止。這樣做可以達到開挖在干燥的基坑中進行的效果，從而有效防止流砂現象的發(fā)生，提高了施工條件。但是由于降水可能造成降水影響范圍內的建筑物和構筑物產生附加沉降位移，所以應該在降水前，事先采取防護措施。人工降低地下水位的方法通常由輕型井點、電滲井點、噴射井點、管井井點及深水泵等。

(1)輕型井點。輕型井點是指沿著基坑四周或一側，每隔一定距離就將井點管(下端為濾管)埋入蓄水層內。通過彎聯管，井點管上端與總管連接，并通過抽水設備使得地下水不斷地從井點管內抽出，最終達到原有地下水位落至坑底標高以下的一種降水方法。使用此方法的優(yōu)點便是造價低廉，設備輕便，使用面相對比較寬。但是，由于真空泵效率問題，一般降水深度可以達到6m左右。

(2)電滲井點。如果土的滲透系數很小(x<0.1階d)，且采用輕型井點、噴射井點基坑(槽)降水，當效果達不到預期指標時，宜改用電滲井點降水。電滲井點采取原有的井點管(輕型井點或噴射井點)作為陰極，沿基坑(槽)外圍設置，采用套管沖槍成孔埋設：采用鋼管(45O一75M)或鋼筋(425M以上)作為陽極，設在井點管內側，通人直流電后，帶正電荷的孔隙水自陽極向陰極移動(即電滲現象)。在電滲與真空的雙重作用下，地下水被強制在井點管附近聚集，通過井點管快速排出，地下水位逐漸降低。電滲井點非常適用于粉質粘土、粘土、淤泥等土質中降水。

(3)噴射井點。噴射井點可以根據施工時所使用的氣體或液體不同，分為噴水井點和噴氣井點兩種。其設備的組成主要包括高壓水泵、噴射井管和管路。噴射井管分為內管與外管兩部分，噴射器與濾管在內管下端相連噴嘴、混合室、擴散室等組成一個完整的噴射器。在施工時，壓力0.7-0.8MPa的水通過高壓水泵的打壓，經過總管分別壓入井點管中。經內管與外管之間的環(huán)形空間，并經噴射器側孔，高壓水流向噴嘴，因噴嘴處截面突然縮小，所以壓力水經噴嘴以很高的流速噴人混合室，使該室壓力下降，形成一定的真空。與此同時，被吸人混合室的地下水與高壓水匯合流經擴散管，順內管上升經排水總管排出，隨著地下水不斷從井點管中抽走，使地下水位逐漸降低，達到設計要求的降水深度。如果采用噴射井點，降水深度則可達到8-20m(尺=3-50小d的砂土最有效，在尺=0.1-3小d的粉砂、淤泥質土中效果也顯著)。

(4)管井井點。管井井點即沿基坑隔一定距離設置一個管井，每一個管井單獨用一臺水泵(潛水泵或離心泵)不斷抽水以使地下水位下降。井內水位能降低6一lOm時，便適用于滲透系數較大(尺=20。2M階d)、地下水量大的土層中。

(5)深水泵。當降水深度較大，在管井內用一般水泵不能滿足旋工要求時，即可采用深水泵，也稱為深水泵降水法。它適用于滲透系數為10-80r√d、降水深度大于l.6m的情況。

3.2 化學壓力注漿。化學壓力注漿即利用高壓泵通過管道把化學漿液、泥漿或添加固化劑的水泥漿)壓入土層中，漿液通過自身壓力在土層中擴散，漿液與土粒膠結在一起，使地基具有水穩(wěn)定性和整體性，阻止流砂的滲出，提高地基的承載力。此方法雖然有加固快、工期短等優(yōu)點，但是造價昂貴，因此用此方法的較少。

3.3 枯水期施工。由于地下水水位較低，基坑內外的水位差也較小，動水壓力也小，從而便可以有效的預防和減輕流砂現象。

3.4 集中精力.分層開挖。流砂的特點是沒水的時候很堅硬，有水的時候人又站不上去，所以我們采取多人集中開挖，分組、分段、分層快速搶挖的方法，這樣就會使開挖的速度超過冒砂的速度，進而較少流砂造成的損失。

3.5 拋投大石塊。在整個土木工程的施工過程中，如果有輕微流砂現象的出現，相關負責人立即采取讓施工人員分段搶挖的措施，當其挖至標高后，馬上鋪設蘆席同時拋置大石塊，增加土的壓重，以達到平衡動水壓力的目的，爭取在流砂發(fā)生前，將基礎分段施工完畢。當涌水量過大時，可拋鉛絲籠。

3.6 打板樁。土木工程施工單位如果沿著基坑周圍把板樁打入不透水層時，就能夠截住水流。或者通過打入坑底面一定深度，將地下水引至基坑底部下流入基坑，從而產生延長了水滲流長度的效果，同時使得動水壓力方向發(fā)生變化，減小動水的壓力。

綜上所述，盡管有很多的防御流砂現象產生的措施，但是在施工開始之前，第一要做的還是要對施工地點的水文條件及地質條件做詳細的了解和調查。遇到特殊的地質條件時，應隨機應變的結合當時具體情況，選擇最佳方案，因地制宜、因事制宜靈活地選擇低成本高效益的方法，改善施工條件，縮短工期，提高工程的質量和安全。

[1]牛治安.淺談流砂基礎處理[J].西部探礦工程，2005，(06).

[2]王中原.某基坑工程流砂事故及處理方案[J].施工技術，2004，(10).