淺析沂沭河砌石護坡流砂基礎處理方法

高 棟 鄭玉坤

淺析沂沭河砌石護坡流砂基礎處理方法

高 棟 鄭玉坤

地質的構造是千變萬化、復雜多變的，因此在砌石護坡基礎施工過程中會遇到各種各樣的情況，流砂層就是地質構造的一種形式，如何解決流砂是水利工程施工中的一大難題。近年來，沂沭河流域砌石護坡設計較多，在流砂基礎處理過程中，總結出了一些施工經驗。

一、流砂成因分析

流砂的形成原因是多種多樣的，主要原因是由于河水的沖積經過地質變化而形成的砂層，在遇到水流的情況下，整個砂層發生流動，從而形成了流砂層。流砂主要是砂子在地下遇到水，在水壓力發生變化的情況下，水發生了流動，于是砂子跟水一起發生了流動。但是否出現流砂現象的重要條件是動水壓力的大小和方向，在一定條件，土會轉化為流砂。流砂是土中動水壓力對于土體作用的結果，特別是水位差越大、滲透路徑越短，所產生的動水壓力也就越大，如果動水壓力超過土體的浮重度，會使土體中土體顆粒處于懸浮狀態，造成土顆粒隨著水體一起運動，涌入基坑內部，形成流砂。在基礎施工過程中，如果沒有解決好流砂問題，基礎就會跟著砂層一起流動，發生位移，這樣地基的持力層就會發生變化。

二、流砂基礎處理的一般方法

如何處理好流砂，將流砂轉變為穩定土，要根據地質條件和工程特點來實施。流砂基礎處理的一般方法有：①打板樁法：將板樁打入坑底下面一定深度，增加地下水從坑處流入坑內的滲流長度，以減小水力坡度，從而減小動水壓力，防止流砂產生。打板樁法一般可解決基礎較淺的工程。②地下建筑墻法：這種方法是在基坑周圍先灌一道混凝土連續墻以支撐土臂、截水，并防止流砂產生，這種方法投入大，一般不常采用。③群井降水法：根據土質的滲透系數與地下水位的高低計算出水量，依據水量在建筑物的周圍打井抽水降低地下水位，來防止流砂產生。④井點排水法。井點排水法是比較有效的快速排水施工方法，其施工作業原理為通過在地下埋設濾水管或濾水井，將地下水抽走，實現地下水水位的局部降落。但是由于沂沭河流域砌石護坡設計較多，但單個規模較小，流砂基礎處理的一般方法可操作性差，費用較高，不宜使用。

三、沂沭河砌石護坡基礎施工

近年來，實施的沂沭河砌石護坡工程大部分基礎結構形式為：基礎采用M7.5漿砌亂石砌筑，M10砂漿抹面，基礎寬1.0m，深1.5m。基礎外土方開挖迎水面坡比為1∶2，基坑排水多采用5～10kW的單級離心式水泵進行排水。其施工工藝如下所示：

1.原材料的準備

用于施工作業的所有原材料，必須進行全面的試驗檢測，以確保原材料質量合格。

（1）砌石。砌石材質應堅實新鮮，無風化剝落層或裂紋。石材表面無污垢、水銹等雜質，用于表面的石材應色澤均勻。石料密度應大于25kN/m3，抗壓強度應大于60MPa。石料外形應呈塊狀。規格低于要求的毛石，可以用于塞縫，但其用量不得超過該處砌體重量的10%。

（2）砂。砂料質量要求料徑為0.15 ～5mm，細度模數2.5～3.0，砌筑毛石砂漿的砂，最大粒徑不大于5mm，砌料石砂漿的砂最大粒徑不大于2.5mm。

（3）水泥和水。水泥品種和強度等級應符合規定，受潮結塊的水泥禁止使用。用水標準為適宜飲用的水，不應影響混凝土、砂漿強度的增長，水的pH值等技術指標要符合規范要求。

（4）砂漿。砂漿的用量必須滿足施工圖紙規定的強度和施工和易性要求，用量必須通過試驗確定。施工中需要改變膠凝材料的用量時，應重新試驗。膠凝材料應隨拌隨用，在運輸或儲存中發生離析或泌水時，砌筑前應重新拌合，已初凝的砂漿不得使用。

2.施工技術準備工作

在正式施工作業前，首先應進行技術準備工作，組織開展圖紙復核，根據設計圖紙斷面要求進行現場放樣，并對護坡段上口下口線進一步詳細勘察，核實現場情況。施工技術人員應及時對施工作業人員進行詳細技術交底，內容包括施工概況、施工方案、施工工藝、質量標準、安全技術措施等，建立現場質量保證體系并組織現場施工人員學習施工工藝和安全操作規程。完成技術準備工作以后實施機械準備，進場后及時進行調試，并做好保養，確保機械狀態良好。對于施工現場準備，重點是避免多個工種在同一場地、同一區域進行施工而相互牽制、相互干擾。設專人負責管理施工平面，使各項材料、機具等按已審定的現場施工平面布置圖的位置堆放。

3.流砂基礎處理

在河道護坡工程地基開挖中常遇到的有土基、砂基和巖石基礎等。流砂基礎在基礎開挖過程中表現的特征為基槽滲水量大、邊坡坍塌嚴重、開挖方量大。

（1）基礎開挖。應分層分段開挖，開挖橫斷面要寬，分段開挖長度要短。在基礎開挖前確定基礎治理導線，準確測量出開挖范圍內的地面高程，計算出基礎底高程的開挖深度。開挖方式采用機械開挖、分層分段開挖。分層開挖是指分2次開挖基礎，第一次開挖是為了減小第二次開挖量，縮短第二次開挖基礎時間，從而減少滲水量及排水量，便于及時搶筑基礎。第一次開挖深度和寬度根據開挖范圍內的地面高程、水位高程確定。開挖深度保證機械能夠在基槽內2次作業，開挖寬度滿足由于流砂造成的設計基礎底寬度和基礎底高程。開挖寬度與開挖深度、滲水量大小有直接關系。二次開挖段要短，確保開挖后能夠及時搶筑基礎，若開挖段過長，砌筑時間拖延，由于大量滲水所帶的流砂就會逐漸擁擠到基槽內，使基底高程、基礎底寬達不到設計要求，從而需要再次清基底。

（2）基坑排水。由于流砂基礎砂層為強透水層，因此水的流量大、流速快。排水設備應根據滲水流量、開挖基礎長度而確定，機械的排水量應遠大于基坑的滲水量，以便及時排水，并配備備用水泵。在二次開挖段末端開挖積水坑，積水坑要大，積水坑的深度低于基礎底高程，使基槽內的滲水全部流入積水坑內，再用抽水泵將水排出，保證基槽內最低水位。根據滲水量配備不同型號、不同排水量的抽水泵，在砌筑基礎時保持基坑內最低水位。排水設備種類很多，在條件允許的情況下最好使用電抽水泵，其優點是抽水及時、便捷，能夠有效控制基坑內的最低水位。

4.基礎施工作業

（1）砌筑基礎下料方式。由于流砂基礎機械開挖工作面較寬，基礎石料下料有一定的困難。若采用人工下料費工、費時、下料不到位，造成基坑流砂淤積，不能保證基礎底高程。因此需采用機械下料，如建筑平房用的上料機、挖掘機等。

（2）基礎砌筑。采取分段砌筑，根據基礎開挖段長度，砌筑長度不易過長。在砌筑基礎前，準備足夠的石料和相應的砂漿，砌筑要快，開挖段要一氣呵成。在砌筑石料時基槽內雖然水位降到最低限度，但仍然有水在流動，因此在砌筑第一層石料時先按照設計寬度鋪設，兩側用砂堵擋后鋪撒干砂灰。用砂堵擋基礎兩側是為了防止基礎跑漿。漿砌石砌筑一般采用坐漿法分層砌筑，鋪漿厚宜3～5cm，隨鋪漿隨砌石，上下層砌石應錯縫砌筑。砌筑因故停頓，砂漿已超過初凝時間，應待砂漿強度達到2.5MPa后才可繼續施工，砌筑時應避免振動下層砌體。砌體外露面在砌筑后12～18h之間應及時養護，經常保持外露面的濕潤。

（3）施工質量控制。要確保砌石的砌體強度符合要求，砌縫應密實，無架空，漏漿現象，確保抗滲要求、吸水率合格、砌體表面砌縫寬度滿足規定要求。

四、結語

處理流砂基礎應充分做好原材料準備和技術交底，嚴格按照操作規程進行施工。針對流砂層的特性，要加大開挖寬度、分層分段開挖，基坑排水要徹底，砌筑基礎要快，并采取措施防止跑漿，才能確保基礎處理質量。沂沭河通過砌石護坡施工，在流砂基礎處理方面積累了以上經驗，可為類似工程施工提供一定借鑒

（作者單位:山東沂沭河水利工程有限公司 276000）

（專欄編輯：周 權）