基坑开挖流砂处理对策

【摘要】本论文从流砂的形成条件出发，系统阐述了基坑开挖遇到流砂的原因，接着研究了基坑开挖流砂处理对策。

【关键词】基坑开挖，流砂处理，对策

中图分类号：TV551文献标识码： A

一、前言

随着当今社会的生产力水平的不断提高，施工中对基坑开挖过程以及施工质量的要求也日益渐高。因此，积极采用科学的施工技术，不断完善基坑开挖流砂处理对策就成为当前一项十分紧迫的问题。

二、流砂的形成条件

流砂的变形破坏形式是多种多样的，随着场地条件及地下水作用方向不同，形成流砂、潜蚀、侧滑、流塌等多种表现形式。安徽省主要在长江沿岸、沿淮部分地区河湖一级阶地堆积砂层，以及砀山、萧县、亳洲、灵璧等近现代黄泛区及黄河古道的砂性土、粉土地区分布。流砂是砂土在水压变化条件下形成的，而新近沉积的淤泥质软土由于强度低，基坑开挖时会形 成流土，其机理不同于流砂(在此不研究)，流砂形成须同时具备三个条件:地层为砂性土，如细粒、松散的砂土、粉土等。位于地下水位以下，受水压作用。破坏原地层的稳定或水压头发生(反复)变化，如基坑开挖、抽水、河水上涨等。 当砂性土地层同时具备上述三种条件时，当水压 力大于有效压力，砂在自重或侧向水压力(或者附加 载荷)的作用下跟水一起发生流动，就形成流砂。

三、基坑开挖遇到流砂的原因

1、基坑内流砂

坑内出现的积水因无明显的流动及补给状况且土质为淤泥质土，故可判定为管井降水后，土层中的滞水层中的滞留水，对土方开挖无大影响，故可以继续开挖。

2、基坑西南侧、及西侧支护桩间流砂

支护桩间流砂现象较为严重，正是支护桩间出现的流砂带走大量砂土导致土体下陷造成了道路出现裂缝及支护桩位移。而支护桩间的流砂有明显的补给现象，证明了止水帷幕出现漏水情况。

3、南侧止水帷幕出现孔洞流砂处理

因止水帷幕为素混凝土搅拌桩，为防止桩体断裂，保证基坑的安全，用沙袋封堵孔洞，同时用反铲挖掘机将止水帷幕下部流沙层清除干净后立即支模浇注C30混凝土墙进行加固。为了增加混凝土墙的抗剪强度，在混凝土墙内竖向加设ф48. ×3.5mm钢管@1000*1000，钢管长度2500。混凝土墙高度3000mm（其中埋入基底下500mm，上部2500mm），混凝土挡土墙内横向梅花形布置直径为50mm的导水管间距1500mm，用于将土中的水导出，导水管端头用滤网包裹，进行水的疏导，导管出混凝土面100mm，同时在混凝土墙上堆砌沙袋成斜面形状，沙袋表面做喷锚护面。

四、基坑开挖流砂处理对策

1、抽水

抽水的泵必须加漏电保护，且每天由工地电工对每一个泵进行检查。水泵抽水时，在泵的迎水面，先用钢窗纱包裹起来。根据桩深的不断变化，桩底水量也随之增大，在抽水过程中通过不断地调整水泵的型号，保证出水量略大于进水量即可。水泵要装设逆流阀，保证停止抽水时，抽水管中残留的水又流入桩孔内。

2、挡砂

（一）、加设挡砂过滤材料

在人工开挖之前，制作不同高度的护壁模型，如200～500mm不等，先将长约1.0m左右、中14 mm或中16 mm的钢筋从护壁外侧插下(用于支撑挡砂过滤材料)，并将其砸下与上部钢筋进行可靠绑扎。

随着深度的不断增加，在钢筋不断地加设挡砂过滤材料，如竹篱笆、砂袋、稻草等，以防止护壁外侧泥砂从上部落人桩内，并不断地加设护壁箍筋并尽快进行绑扎。但其高度不宜过高，控制在20～50 cm即可，既要有一定的强度，还要将其与上层护壁闭合，这样才能有效地阻止的砂子涌进桩孔内。

（二）、边浇混凝土边挖

钢筋按上述方法绑扎完毕，深度一般控制在20 cm左右，先将模型支好并经过校核后，将混凝土准备好从上部灌入，不断地从模型下部将砂挖出致使混凝土不断下落，按此逐层施工并及时振捣。但按此方法施工时要严格控制混凝土的坍落度和和易性，应采用坍落度较大的混凝土。

（三）、钢护筒施工

经计算和挖孔施工经验，将3mm厚钢板做成筒状，钢板缝满焊，筒外壁用Φ14@500m钢筋做加劲箍。在钢筒内壁上端焊150mm宽Φ12钢筋内环网格，便于砖铺放。钢护筒长度以1.25m左右为宜；根据钢扦检查淤泥混流砂层厚度，确保钢护筒最后一节同桩径，且钢筒进入粉质粘土层50cm的长度为准，计算钢护筒起始一节的直径；将第一节钢护筒吊放下桩孔，校正位置和垂直度。将砖错缝均匀平放在钢护筒内壁上端150mm宽Φ12钢筋内环上；先挖钢护筒周围淤泥混流砂，使钢护筒逐渐均匀下沉，同时，随时校正钢护筒的倾斜度，防止钢护筒不在垂直线上。如果钢护筒不在垂直线上，浇注桩时，桩心倾斜后在竖直荷载作用下产生一附加弯矩，因而竖向承载力将有所减弱；岩桩的倾斜度超过6％，其竖向承载力可能损失近半。钢护筒均匀下沉一定深度后。将中间凸起的淤泥混流砂挖除。再挖钢护筒周围淤泥混流砂，使钢护筒逐渐均匀下沉，随时校正钢护筒的倾斜度。待钢护筒下沉到一定深度后，将中间凸起的淤泥混流砂挖除；第二天把砖取出，并割除钢护筒内壁上150mm宽Φ12钢筋内环，重新放第二节钢护筒，校正位置和垂直度。将砖错缝均匀平放在钢护简内壁焊150mm宽Φ12钢筋内环上。再次挖此节钢护筒周围淤泥混流砂，使钢护筒逐渐均匀下沉一定深度，随时校正钢护筒的倾斜度，将中间凸起的淤泥混流砂挖除．旋工方法同第一节钢护筒；第三天把第二节钢护筒内砖取出，并割除钢护筒内壁150mm宽Φ12钢筋内环。两钢护筒相连处用水泥袋堵塞缝隙，两钢护筒之间用怊钢筋焊牢，并用C25细石混凝土捣实，混凝土增加速凝剂和减水剂。重复操作，直至穿过淤泥混流砂层。

平放砖应布置均匀。每块砖相互搭接、平直，不出现倾斜现象。应均匀开挖钢护筒周围淤泥混流砂，防止一边挖，一边斜现象，确保桩径偏差±20mm以内，垂直度允许偏差小于1％。确保每天一节施工完毕；发生管涌现象，孔下人员必须立即出来，将备用砂袋固填在流砂的桩孔，流砂控制后方可施工。

3、挖桩

挖桩进入卵石层后，通过验算，决定将进入卵石层后的扩大头下移50 cm，同时扩大头的角度变大，但进入卵石层的厚度不变。倘若刚进入卵石层就开始做扩大头，则有可能导致卵石层达不到一定的厚度，因不能承载上面其他层的压力而导致垮塌。而进入卵石层50 cm左右后再开挖扩大头，可以有效地阻止垮塌。

4、降水方案

对降水方案进行分析比较，确定用集水井辅以明井降水方式，即在开挖基坑基础外侧3米处每隔4米布置一眼明井，该工程共布设明井30眼，明井井管用直径1米的混凝土管，在管壁周围钻直径10毫米孔，外侧设置滤网防止粉细砂进入井内，采用沉井法施工，使井底落在设计基础面0.5米以下，如用沉井法施工井管难以下沉时，也可采用大于井管直径1米的钢护套，用挖掘机先将钢护套打入地下，清除套内砂粒后，再将井管放入护套内，护套与井管外壁间充填碎石后，在用挖掘机臂提出钢护套。

5、边坡支护

边坡支护采用直径30毫米的钢管桩支护，钢管桩长3米，桩间距0.3米，利用施工现场的挖掘机臂打入基础以下0.5～1.0米的持力层，该工程共布设钢管桩400根，支护桩轴线距基础外缘3米，钢管桩顶部设置横向连接，使钢管桩形成整体，在基坑内侧3米范围每2米设置斜支撑一根，斜撑打入基础面0.2～0.5米，斜撑60根，由于钢管桩持力层受力较差，又在钢管桩外侧适当位置设置地锚桩60根，用钢丝绳将锚桩与钢管桩用对拉螺栓连接，形成外拉内顶的支护方式，支护桩外侧再用透水性能较好的袋装砂石堆放，加以每口明井用水泵将水排至集水井降水，使砂水充分分离，有效防止了流砂现象。

五、结束语

从实践出发对当前基坑开挖流砂处理管理中所遇到的问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，流砂处理工作的主要任务是运用管理的职能和科学的方法，促进基坑开挖工作的开展。

参考文献

[1]王维成，刘勇键，夏继君.某基坑工程流砂成因的分析及处理措 施[J].广东工业大学学报，2008

[2]杨小平.土力学[M].广州:华南理工大学出版社，2001.

[3]范正根.流砂地区人工挖孔桩施工方法的探索与实践.工程建设与设计.2007

[4]赵治缙，应惠清.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国 建筑工业出版社，2000.