浅析沂沭河砌石护坡流砂基础处理方法

高 栋 郑玉坤

浅析沂沭河砌石护坡流砂基础处理方法

高 栋 郑玉坤

地质的构造是千变万化、复杂多变的，因此在砌石护坡基础施工过程中会遇到各种各样的情况，流砂层就是地质构造的一种形式，如何解决流砂是水利工程施工中的一大难题。近年来，沂沭河流域砌石护坡设计较多，在流砂基础处理过程中，总结出了一些施工经验。

一、流砂成因分析

流砂的形成原因是多种多样的，主要原因是由于河水的冲积经过地质变化而形成的砂层，在遇到水流的情况下，整个砂层发生流动，从而形成了流砂层。流砂主要是砂子在地下遇到水，在水压力发生变化的情况下，水发生了流动，于是砂子跟水一起发生了流动。但是否出现流砂现象的重要条件是动水压力的大小和方向，在一定条件，土会转化为流砂。流砂是土中动水压力对于土体作用的结果，特别是水位差越大、渗透路径越短，所产生的动水压力也就越大，如果动水压力超过土体的浮重度，会使土体中土体颗粒处于悬浮状态，造成土颗粒随着水体一起运动，涌入基坑内部，形成流砂。在基础施工过程中，如果没有解决好流砂问题，基础就会跟着砂层一起流动，发生位移，这样地基的持力层就会发生变化。

二、流砂基础处理的一般方法

如何处理好流砂，将流砂转变为稳定土，要根据地质条件和工程特点来实施。流砂基础处理的一般方法有：①打板桩法：将板桩打入坑底下面一定深度，增加地下水从坑处流入坑内的渗流长度，以减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。打板桩法一般可解决基础较浅的工程。②地下建筑墙法：这种方法是在基坑周围先灌一道混凝土连续墙以支撑土臂、截水，并防止流砂产生，这种方法投入大，一般不常采用。③群井降水法：根据土质的渗透系数与地下水位的高低计算出水量，依据水量在建筑物的周围打井抽水降低地下水位，来防止流砂产生。④井点排水法。井点排水法是比较有效的快速排水施工方法，其施工作业原理为通过在地下埋设滤水管或滤水井，将地下水抽走，实现地下水水位的局部降落。但是由于沂沭河流域砌石护坡设计较多，但单个规模较小，流砂基础处理的一般方法可操作性差，费用较高，不宜使用。

三、沂沭河砌石护坡基础施工

近年来，实施的沂沭河砌石护坡工程大部分基础结构形式为：基础采用M7.5浆砌乱石砌筑，M10砂浆抹面，基础宽1.0m，深1.5m。基础外土方开挖迎水面坡比为1∶2，基坑排水多采用5～10kW的单级离心式水泵进行排水。其施工工艺如下所示：

1.原材料的准备

用于施工作业的所有原材料，必须进行全面的试验检测，以确保原材料质量合格。

（1）砌石。砌石材质应坚实新鲜，无风化剥落层或裂纹。石材表面无污垢、水锈等杂质，用于表面的石材应色泽均匀。石料密度应大于25kN/m3，抗压强度应大于60MPa。石料外形应呈块状。规格低于要求的毛石，可以用于塞缝，但其用量不得超过该处砌体重量的10%。

（2）砂。砂料质量要求料径为0.15 ～5mm，细度模数2.5～3.0，砌筑毛石砂浆的砂，最大粒径不大于5mm，砌料石砂浆的砂最大粒径不大于2.5mm。

（3）水泥和水。水泥品种和强度等级应符合规定，受潮结块的水泥禁止使用。用水标准为适宜饮用的水，不应影响混凝土、砂浆强度的增长，水的pH值等技术指标要符合规范要求。

（4）砂浆。砂浆的用量必须满足施工图纸规定的强度和施工和易性要求，用量必须通过试验确定。施工中需要改变胶凝材料的用量时，应重新试验。胶凝材料应随拌随用，在运输或储存中发生离析或泌水时，砌筑前应重新拌合，已初凝的砂浆不得使用。

2.施工技术准备工作

在正式施工作业前，首先应进行技术准备工作，组织开展图纸复核，根据设计图纸断面要求进行现场放样，并对护坡段上口下口线进一步详细勘察，核实现场情况。施工技术人员应及时对施工作业人员进行详细技术交底，内容包括施工概况、施工方案、施工工艺、质量标准、安全技术措施等，建立现场质量保证体系并组织现场施工人员学习施工工艺和安全操作规程。完成技术准备工作以后实施机械准备，进场后及时进行调试，并做好保养，确保机械状态良好。对于施工现场准备，重点是避免多个工种在同一场地、同一区域进行施工而相互牵制、相互干扰。设专人负责管理施工平面，使各项材料、机具等按已审定的现场施工平面布置图的位置堆放。

3.流砂基础处理

在河道护坡工程地基开挖中常遇到的有土基、砂基和岩石基础等。流砂基础在基础开挖过程中表现的特征为基槽渗水量大、边坡坍塌严重、开挖方量大。

（1）基础开挖。应分层分段开挖，开挖横断面要宽，分段开挖长度要短。在基础开挖前确定基础治理导线，准确测量出开挖范围内的地面高程，计算出基础底高程的开挖深度。开挖方式采用机械开挖、分层分段开挖。分层开挖是指分2次开挖基础，第一次开挖是为了减小第二次开挖量，缩短第二次开挖基础时间，从而减少渗水量及排水量，便于及时抢筑基础。第一次开挖深度和宽度根据开挖范围内的地面高程、水位高程确定。开挖深度保证机械能够在基槽内2次作业，开挖宽度满足由于流砂造成的设计基础底宽度和基础底高程。开挖宽度与开挖深度、渗水量大小有直接关系。二次开挖段要短，确保开挖后能够及时抢筑基础，若开挖段过长，砌筑时间拖延，由于大量渗水所带的流砂就会逐渐拥挤到基槽内，使基底高程、基础底宽达不到设计要求，从而需要再次清基底。

（2）基坑排水。由于流砂基础砂层为强透水层，因此水的流量大、流速快。排水设备应根据渗水流量、开挖基础长度而确定，机械的排水量应远大于基坑的渗水量，以便及时排水，并配备备用水泵。在二次开挖段末端开挖积水坑，积水坑要大，积水坑的深度低于基础底高程，使基槽内的渗水全部流入积水坑内，再用抽水泵将水排出，保证基槽内最低水位。根据渗水量配备不同型号、不同排水量的抽水泵，在砌筑基础时保持基坑内最低水位。排水设备种类很多，在条件允许的情况下最好使用电抽水泵，其优点是抽水及时、便捷，能够有效控制基坑内的最低水位。

4.基础施工作业

（1）砌筑基础下料方式。由于流砂基础机械开挖工作面较宽，基础石料下料有一定的困难。若采用人工下料费工、费时、下料不到位，造成基坑流砂淤积，不能保证基础底高程。因此需采用机械下料，如建筑平房用的上料机、挖掘机等。

（2）基础砌筑。采取分段砌筑，根据基础开挖段长度，砌筑长度不易过长。在砌筑基础前，准备足够的石料和相应的砂浆，砌筑要快，开挖段要一气呵成。在砌筑石料时基槽内虽然水位降到最低限度，但仍然有水在流动，因此在砌筑第一层石料时先按照设计宽度铺设，两侧用砂堵挡后铺撒干砂灰。用砂堵挡基础两侧是为了防止基础跑浆。浆砌石砌筑一般采用坐浆法分层砌筑，铺浆厚宜3～5cm，随铺浆随砌石，上下层砌石应错缝砌筑。砌筑因故停顿，砂浆已超过初凝时间，应待砂浆强度达到2.5MPa后才可继续施工，砌筑时应避免振动下层砌体。砌体外露面在砌筑后12～18h之间应及时养护，经常保持外露面的湿润。

（3）施工质量控制。要确保砌石的砌体强度符合要求，砌缝应密实，无架空，漏浆现象，确保抗渗要求、吸水率合格、砌体表面砌缝宽度满足规定要求。

四、结语

处理流砂基础应充分做好原材料准备和技术交底，严格按照操作规程进行施工。针对流砂层的特性，要加大开挖宽度、分层分段开挖，基坑排水要彻底，砌筑基础要快，并采取措施防止跑浆，才能确保基础处理质量。沂沭河通过砌石护坡施工，在流砂基础处理方面积累了以上经验，可为类似工程施工提供一定借鉴

（作者单位:山东沂沭河水利工程有限公司 276000）

（专栏编辑：周 权）