小议建筑工程基坑挖掘中流砂防御措施

邓 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。流砂是指松散细颗粒土被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下，产生的地下水自下而上悬浮流动现象。当地下水的动水压力大于土粒的浮重度或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时，就会产生流砂。

1.2 流砂对基坑挖掘施工的消极影响。在基坑挖掘施工过程中，流砂的形成使得土休大量流动，基土完全失去了承载能力，施工工人在土地上也很难立足，使施工条件变得非常恶劣，相应的便会提高施工难度。工人一边挖土，基土一边向外冒，这样就难以达到工程设计要求达到的深度，而且容易引起土壁的塌方，可能导致的后果相当严重，包括建筑物的地基破坏、地表塌陷等，推迟了工程施工的正常进度，甚至还会直接影响建筑工程以及周边建筑物的安全性和稳定性，导致周边建筑物的下沉、倾斜甚至倒塌，带来的后果将不堪设想。

1.3 防御流砂的重要意义。建筑的基础可以说是建筑物中最重要的组成部分，它与建筑物的正常使用和安全性有直接关系，在实际的土木工程施工过程中必须将建筑材料、地质条件、及施工技术这三要素有机的结合起来，并且要综合考虑地基与土面以上的建筑主体部分，保证基础工程的安全性、合理性以及科学性，以便于日后的工作。因此，流砂的防御非常重要。施工前，务必要对施工地点的土地资料和水文资料做详细的了解，针对具体情况做出相应的措施，把流砂现象发生的可能性降到最低，提高企业的经济效益。

2 流砂现象产生的原因。流砂，从字面意义上理解就是指流动的砂子，砂子为什么会流动，大致可分为内因和外因两方面：

2.1 流砂产生的内因分析。流砂产生的内因决定于封的性质。如果土壤空隙大、含水量大(大于 30%)、粘粒含量小(含量小于 10%)、渗透系数小、颗粒均匀(不均匀系数小于5)，排水性能差、在施工过程中便非常容易出现流砂的现象。

2.2 流砂产生的外因分析。动水压力的大小与方向即是流砂产生的外因。当水从高水位流向低水位时，水在土壤渗流过程中就会受到来自土颗粒的阻力，这时水对土颗粒也有一个压力，这个压力即动水压力。动水压力与水力坡度及水的重力密度有关。

在一般的情况下，当地下水位越高，基坑内外水位差越大时，动水压力也越大，这样就会更容易发生流砂现象。当基坑坑底处于不透水层内时，它的下面又为承压水的透水层，同时承压水的顶托力大于基坑不透水层的覆盖厚度的重量时，基坑的底部就会发生管涌冒砂的现象了。

3 流砂现象的防御措施。土木工程施工单位应针对产生流砂现象的各种原因，在实际施工中提前做好相应的预防。本文以某建筑企业的土木工程施工为例，其首先要进行的是施工地点的选择，尽量在土质条件较好的地方进行，这样就可以大大节约防御流砂的财力和精力。当然，在平时的施工过程中，难免也要选择在土质条件不太好的情况下进行施工，这就要求我们要在施工之前对水文土质情况做深入详尽的了解和解决的方法。防御流砂的具体措施如下：

3.1 人工降低地下水。人工降低地下水就是在基坑开挖之前，先将一定数量的滤水管(井)埋在基坑周围，然后利用抽水设备将水抽出，使地下水位降低到坑底以下，直到施工完毕为止。这样做可以达到开挖在干燥的基坑中进行的效果，从而有效防止流砂现象的发生，提高了施工条件。但是由于降水可能造成降水影响范围内的建筑物和构筑物产生附加沉降位移，所以应该在降水前，事先采取防护措施。人工降低地下水位的方法通常由轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点及深水泵等。

(1)轻型井点。轻型井点是指沿着基坑四周或一侧，每隔一定距离就将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内。通过弯联管，井点管上端与总管连接，并通过抽水设备使得地下水不断地从井点管内抽出，最终达到原有地下水位落至坑底标高以下的一种降水方法。使用此方法的优点便是造价低廉，设备轻便，使用面相对比较宽。但是，由于真空泵效率问题，一般降水深度可以达到6m左右。

(2)电渗井点。如果土的渗透系数很小(x<0.1阶d)，且采用轻型井点、喷射井点基坑(槽)降水，当效果达不到预期指标时，宜改用电渗井点降水。电渗井点采取原有的井点管(轻型井点或喷射井点)作为阴极，沿基坑(槽)外围设置，采用套管冲枪成孔埋设：采用钢管(45O一75M)或钢筋(425M以上)作为阳极，设在井点管内侧，通人直流电后，带正电荷的孔隙水自阳极向阴极移动(即电渗现象)。在电渗与真空的双重作用下，地下水被强制在井点管附近聚集，通过井点管快速排出，地下水位逐渐降低。电渗井点非常适用于粉质粘土、粘土、淤泥等土质中降水。

(3)喷射井点。喷射井点可以根据施工时所使用的气体或液体不同，分为喷水井点和喷气井点两种。其设备的组成主要包括高压水泵、喷射井管和管路。喷射井管分为内管与外管两部分，喷射器与滤管在内管下端相连喷嘴、混合室、扩散室等组成一个完整的喷射器。在施工时，压力0.7-0.8MPa的水通过高压水泵的打压，经过总管分别压入井点管中。经内管与外管之间的环形空间，并经喷射器侧孔，高压水流向喷嘴，因喷嘴处截面突然缩小，所以压力水经喷嘴以很高的流速喷人混合室，使该室压力下降，形成一定的真空。与此同时，被吸人混合室的地下水与高压水汇合流经扩散管，顺内管上升经排水总管排出，随着地下水不断从井点管中抽走，使地下水位逐渐降低，达到设计要求的降水深度。如果采用喷射井点，降水深度则可达到8-20m(尺=3-50小d的砂土最有效，在尺=0.1-3小d的粉砂、淤泥质土中效果也显著)。

(4)管井井点。管井井点即沿基坑隔一定距离设置一个管井，每一个管井单独用一台水泵(潜水泵或离心泵)不断抽水以使地下水位下降。井内水位能降低6一lOm时，便适用于渗透系数较大(尺=20。2M阶d)、地下水量大的土层中。

(5)深水泵。当降水深度较大，在管井内用一般水泵不能满足旋工要求时，即可采用深水泵，也称为深水泵降水法。它适用于渗透系数为10-80r√d、降水深度大于l.6m的情况。

3.2 化学压力注浆。化学压力注浆即利用高压泵通过管道把化学浆液、泥浆或添加固化剂的水泥浆)压入土层中，浆液通过自身压力在土层中扩散，浆液与土粒胶结在一起，使地基具有水稳定性和整体性，阻止流砂的渗出，提高地基的承载力。此方法虽然有加固快、工期短等优点，但是造价昂贵，因此用此方法的较少。

3.3 枯水期施工。由于地下水水位较低，基坑内外的水位差也较小，动水压力也小，从而便可以有效的预防和减轻流砂现象。

3.4 集中精力.分层开挖。流砂的特点是没水的时候很坚硬，有水的时候人又站不上去，所以我们采取多人集中开挖，分组、分段、分层快速抢挖的方法，这样就会使开挖的速度超过冒砂的速度，进而较少流砂造成的损失。

3.5 抛投大石块。在整个土木工程的施工过程中，如果有轻微流砂现象的出现，相关负责人立即采取让施工人员分段抢挖的措施，当其挖至标高后，马上铺设芦席同时抛置大石块，增加土的压重，以达到平衡动水压力的目的，争取在流砂发生前，将基础分段施工完毕。当涌水量过大时，可抛铅丝笼。

3.6 打板桩。土木工程施工单位如果沿着基坑周围把板桩打入不透水层时，就能够截住水流。或者通过打入坑底面一定深度，将地下水引至基坑底部下流入基坑，从而产生延长了水渗流长度的效果，同时使得动水压力方向发生变化，减小动水的压力。

综上所述，尽管有很多的防御流砂现象产生的措施，但是在施工开始之前，第一要做的还是要对施工地点的水文条件及地质条件做详细的了解和调查。遇到特殊的地质条件时，应随机应变的结合当时具体情况，选择最佳方案，因地制宜、因事制宜灵活地选择低成本高效益的方法，改善施工条件，缩短工期，提高工程的质量和安全。

[1]牛治安.浅谈流砂基础处理[J].西部探矿工程，2005，(06).

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