基坑工程流砂的產(chǎn)生及處理措施

田 文，馬景榮

(黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江 大慶 163000)

基坑工程流砂的產(chǎn)生及處理措施

田 文，馬景榮

(黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江 大慶 163000)

流砂是土體的一種現(xiàn)象，通常細(xì)顆粒、顆粒均勻、松散、飽和的非黏性土易發(fā)生這種現(xiàn)象。流砂的形式多種多樣，對(duì)建筑物的安全和正常使用影響很大。文章從尼爾基水利樞紐配套項(xiàng)目引嫩擴(kuò)建工程中小榆樹(shù)坡水涵消力池工程的流砂實(shí)例，結(jié)合該工程場(chǎng)地地質(zhì)條件及周邊環(huán)境，分析了基坑流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，及采取地流砂處理方法，在基坑工程中對(duì)流砂進(jìn)行有效控制和及時(shí)處理至關(guān)重要。

基礎(chǔ)開(kāi)挖；流砂；成因；處理措施

0 前 言

流砂是土體的一種現(xiàn)象，發(fā)性流砂時(shí)土體失去承載力，不但使施工條件惡化，還會(huì)影響基坑工程的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起基坑邊坡的塌方，危及工程的安全。由此可見(jiàn)，基坑工程中對(duì)流砂的處理是非常重要的[1]。

1 工程施工簡(jiǎn)介

主要介紹工程的概況和施工具體包括2個(gè)方面的內(nèi)容：

1.1 工程概況

1.1.1 工程地質(zhì)

小榆樹(shù)坡水涵處于嫩江河漫灘及一級(jí)階地相交處，地勢(shì)呈緩坡?tīng)睢ｃ@探揭露地層主要為第四級(jí)全新沖積層(alQ4)及上更新統(tǒng)沖積層(alQ3)，巖性主要為高液限黏土、級(jí)配不良細(xì)砂、級(jí)配良好粗砂。涵址區(qū)地下分布水主要為第四系孔隙潛水、孔隙承壓水，含水層透水性好，水量豐富。小榆樹(shù)坡水涵基坑土層性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.1.2 工程結(jié)構(gòu)布置

小榆樹(shù)坡水涵分為進(jìn)口、洞身、出口3個(gè)部分：

1)進(jìn)口段與截流溝相連，由八字干砌石墻、1號(hào)墻、U型槽組成，進(jìn)口底高程169.10 m，進(jìn)口凈寬1.75m，凈高4.70 m。

表1 小榆樹(shù)坡水涵基坑土層性質(zhì)表

綜合地質(zhì)資料，第5、6層級(jí)配良好，黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院院建議建筑物基礎(chǔ)可座于第1層，根據(jù)消力池實(shí)際情況，消力池底部基礎(chǔ)座落于第二層。

2)洞身由九節(jié)預(yù)制涵管組成，前兩節(jié)為1:5坡比布置高程由169.10 m降至164.90 m，中間段有5節(jié)，高程由164.90 m降至164.64 m，后兩節(jié)為1∶5坡比布置，高程由164.64 m降至160.40 m;洞身橫斷面尺寸1.50 m×1.80 m，洞身混凝土厚度為0.5 m。

3)出口段由底寬1.75 m漸變至寬3.00 m的U型墻組成，底高程160.40 m，此段為小榆樹(shù)坡水涵消力池海曼段，消力池底板頂高程為160.40 m，底高程158.90 m，海曼段底高程161.74 m，干砌石護(hù)底、護(hù)坡，小榆樹(shù)坡水涵與干渠立交，坡水涵從渠底穿過(guò)，干渠底高程為168.61 m，此處干渠渠底寬28.0 m，邊坡1∶3，混凝土預(yù)制板護(hù)砌，護(hù)底混凝土板尺寸75 cm×75 cm×12 cm;邊坡混凝土板尺寸75 cm×75 cm×10 cm。

因本文重點(diǎn)消力池部分問(wèn)題討論，故將小榆樹(shù)涵消力池工程布置繪圖見(jiàn)圖1～圖2。

圖1 平面圖

圖2 縱剖面圖

1.2 工程施工

1.2.1 工程施工組織設(shè)計(jì)

小榆樹(shù)坡水涵工程地質(zhì)狀況相對(duì)比較復(fù)雜，針對(duì)此情況編制了消力池部分施工組織設(shè)計(jì)，本文就技術(shù)措施方面做以簡(jiǎn)要的介紹：在消力池基礎(chǔ)開(kāi)挖外邊線(xiàn)北、南、東3個(gè)方向分別布設(shè)一眼排水井，深度為14.5～15.0 m。基礎(chǔ)開(kāi)挖深在7.0～11.0 m，為防止開(kāi)挖時(shí)產(chǎn)生塌方，采取階梯開(kāi)挖方式即每挖深2.0 m設(shè)置水平寬2.0 m的臺(tái)階，然后在按設(shè)計(jì)的坡比進(jìn)行開(kāi)挖。機(jī)械設(shè)備投入兩臺(tái)挖掘機(jī)，兩臺(tái)推土機(jī)[2]。

1.2.2 工程基礎(chǔ)開(kāi)挖

施工時(shí)，在消力池基礎(chǔ)范圍內(nèi)共設(shè)3眼井，深度14.5～15 m。圍護(hù)樁及第一層支撐施工完畢，基坑降水穩(wěn)定，在基坑北側(cè)開(kāi)挖，挖完第一層土，有兩處圍護(hù)樁樁間開(kāi)始滲水，且在很短的時(shí)間內(nèi)，滲水處越來(lái)越多，出現(xiàn)大量流砂。為確保工程施工安全和下一步順利進(jìn)行，暫停了施工，以便找出產(chǎn)生流砂的原因，制定切實(shí)可行防治措施。

2 產(chǎn)生流砂的原因

主要有3個(gè)原因：

1)從工程地質(zhì)勘察報(bào)告可以看出在(-4.1～-10.7 m)為級(jí)配不良細(xì)砂層，而下層土為高液限黏土土層，該黏土層垂直滲透系數(shù)小，為一隔水層，由于隔水層的存在，-10.7 m以上的水排不出去，造成了該土層產(chǎn)生了流砂，至使基坑難以繼續(xù)開(kāi)挖。

2)基坑北側(cè)原小榆樹(shù)泄水閘為當(dāng)?shù)卮逋头N植水稻供水，5月—9月通水，導(dǎo)致消力池段土體含水量加大。一旦土體開(kāi)挖，就會(huì)造成坑內(nèi)與坑外水串通。

3)基坑?xùn)|側(cè)約40 m處有引嫩干渠通過(guò)，渠底高程較消力池段基礎(chǔ)高10.21 m，即干渠渠底高程為168.61 m，消力池底高程為158.40 m，干渠每年4月下旬—10月下旬通水，造成土體含水量加大。對(duì)基坑開(kāi)挖不利。

3 工程處理措施

為工程繼續(xù)施工，必須將流砂制止，那么必須切斷基坑外源補(bǔ)水及降低各個(gè)土層間的地下水位。經(jīng)過(guò)綜合考慮，采用如下方案：

1)針對(duì)基坑北側(cè)原小榆樹(shù)泄水閘的滲流影響，在基坑北側(cè)設(shè)東西走向排水溝，將滲水通過(guò)排水溝排出。

2)針對(duì)基坑周邊土層的特點(diǎn)，在消力池基坑范圍內(nèi)在原基礎(chǔ)上增加6眼井，深度為10 m，其它3眼井深度為14.5～15 m。通過(guò)上述處理措施，使各處來(lái)水及地下水得到有效控制，制止了流砂再次發(fā)生，確保基坑開(kāi)挖和工程施工的順利進(jìn)行。

4 結(jié) 語(yǔ)

1)對(duì)有較厚的細(xì)、粉砂層，地下水較豐富、周邊有水源補(bǔ)給的基坑施工時(shí)，在編施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，要認(rèn)真研究地質(zhì)勘探資料，考慮流砂破壞問(wèn)題，對(duì)流砂的產(chǎn)生及對(duì)工程破壞要有充分的認(rèn)識(shí)。要根據(jù)地下水的特點(diǎn)，打相應(yīng)的深井，合理布置井的數(shù)量及空間位置，使地下水得到有效控制，從而避免施工受阻。

2)本工程最后采用處理方案，避免了再次產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。為類(lèi)似的基坑施工提供一定的借鑒參考。

[1]彭剛.某基坑工程流砂的成因分析及處理措施[J].山西建筑，2011，37(04)：58-59.

[2]袁光裕.水利工程施工[M]：第二版.北京：水利電力出版社，1985：59-63.

1007-7596(2014)12-0227-02

2014-08-13

田文(1965-)，男，黑龍江肇源人，高級(jí)工程師；馬景榮(1976-)，女，黑龍江富裕人，工程師。

TU753

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