淺談水利工程沉井下沉過程中流砂的處理方法

金哲浩

【摘要】在沉井施工中流砂對基礎、附近建筑物的安全有很大的影響。本文主要介紹了沉井施工中流砂的處理方法。

【關鍵詞】沉井；流砂

在水利工程中沉井下沉是整個沉井施工階段中的主要施工過程，就我們目前水利工程施工技術和施工裝配水平看，采用排水法控制沉井下沉，是比較理想的施工方法。因為該施工方法勞動條件好，挖土準確；容易控制和糾偏，土層中如有障礙物易發現和排除，且能直接檢查地基土質情況，可進行干封底。采用這種施工方法，沉井在下沉施工過程中，經常會出現沉井突沉，偏斜，下沉過慢和不下沉等現象，而出現這些現象，往往與沉井所處土質和發生的“流砂”有關。

發生流砂時，土完全失去承載力，不但會造成施工困難，而且流砂嚴重時會引起基礎邊坡塌方，附近建筑物會因地基被淘空而下沉、傾斜、甚至倒塌。因此，預防和處理流砂，在沉井施工中具有十分重要的地位。

根據施工經驗分析，流砂一般出現在如下土層條件：（1）土層中亞粘土或粉砂層厚度大于2.5cm以上；（2）在粉砂層中，粘土顆粒含量小于10%，粉粒含量大于75%的土層；（3）土的含水量大于30%；（4）土的空隙率大于百分之43%。

本公司在鎮海化工區防洪閘工程的沉井施工過程中，克服種種困難，治理“流砂”，從而保證了沉井質量與施工工期；下面淺談一下處理流砂的施工方法。

土在一定條件下轉化為流砂，如果改變動水壓力的大小和方向，或者設計改變沉井刃腳外圍下土質物理力學性質，可將流砂轉變為穩定土。在沉井施工中處理流砂采用的施工方法：（1）設法減少動水壓力；（2）設計使動力壓力向下。

1、減少動水壓力的施工方法

1.1 選擇在全年最低水位季節施工，因為地下水位低時，沉井內外水位差小，所以動水壓力減小了，即在沉井下沉施工過程中也就不易產生流砂，至少也可以減輕流砂，從而達到順利施工的目的。

1.2 拋大塊石。在沉井下沉施工過程中，如果出現了流砂，沉井下沉緩慢甚至不沉，我們首先向井底拋下大塊石，來增加土的壓重，減少動水壓力，先減少或阻止流砂出現，然后組織人力搶挖，使挖土速度超過冒砂速度，迫使沉井繼續下沉，挖至標高后立即鋪設蘆席并拋大塊石把流砂壓住。此方法用以解決局部或輕微流砂是有效的。如果沉井內冒砂較快，土完全推動承載力，則拋入沉井的石塊就會沉入井內的土中，無法阻止流砂。

1.3 前面談的是排水施工，在沉井下沉過程中，如果出現流砂或采用上述方法處理效果不理想，這時采用不排水下沉施工，即使沉井內、外的水在同高程。利用潛水式泥漿泵進行施工，沉井內每分鐘排掉多少水應想辦法給補多少，使井內水壓與井外水壓相平衡，阻止流砂產生，從而使沉井下沉到設計高程。

2、使動水壓力向下的施工方法

在沉井下沉的施工過程中出現了流砂，如果沉井所處位置地層的地質情況和施工條件較好的，可采用井點降水施工方法。井點降水主要是降低沉井外地下水位，使其動水壓力方向朝下，因而也就較有效地整治流砂。

目前采用的井點降水設備有：輕型井點、管井井點、沉井井點、噴射井點，可根據工程特點選用。

2.1 輕型井點法。是在沉井的四周將許多直徑較小的井點管插入地下蓄水層中，井點管的上端通過彎聯管與總管相連接，利用抽水設備將地下水從井點不斷抽出，這樣便可將原有地下水位降至設計高程以下。

目前，輕型井點抽水設備已有定型產品，主要設備包括：井點管（包括濾管），總管和抽水設備等。抽水設備宜布置在地下水的上游，并設在總管的中部，以發揮其最大效能。

2.2 管井井點法，適用于土的滲透系大，地下水比較豐富的土層中，解決輕型井點解決不了的問題。

管井井點是在沉井周圍每隔一定距離設一個管井，每個管井單獨用l臺水泵為不斷排水，從而降低地下水位。根據管井的材料，管井可分為金屬管，砼管和竹木管等。管井的埋設宜采用泥漿護壁鉆孔法；

2.3 深井井點法，主要設備包括深井、深井泵（或深井潛水泵）和排水管路等。地下水依靠深井泵葉輪的機械力量直接從深井內揚升到地面排出。

此外，有的還使用化學固結形成防滲帷幕的施工方法來阻止流砂的產生，也收到了比較好的效果。