建筑工程施工中流砂现象的防治技术

刘雪妮

（甘肃第四建设集团有限责任公司，甘肃 兰州 730060）

层间水和流砂处理是建筑工程地基结构施工过程中的重要内容，在施工时，要保证层间水的畅通性，同时确保防水设置达到预期效果，在具体施工时要高度重视排水沟的设计、施工，抓好施工质量，杜绝漏水质量问题的发生。在基坑施工时，要采用高效合理的层间水处理水泵排水方式和技术手段，尽可能避免流砂现象的发生。一旦有流砂现象出现，要采用科学合理的防治处理措施，确保处理的可靠性、安全性和及时性。另外，要高度重视开挖支护方案的设计，提升建筑物的结构强度，提高层间水和流砂处理的减灾效果。

1 建筑工程施工中流砂现象防治的重要性

在建筑工程施工过程中，施工人员要充分认识到层间水处理和流砂防治措施的重要性，并根据深基坑施工过程中的不同状况，采取有效的流砂防治措施，把流砂防治工作放到首要位置。其一，针对深基坑施工时出现坑内积水的情况，工程技术人员首先要确认坑内积水是否有明显流动的现象，如果坑内积水没有明显流动，工程技术人员需要利用降水观测井来确认坑内积水的水位，并对深基坑开挖的土质进行检测。当开挖的土质是淤泥质土，并且坑内积水是滞留水时，则可以判定流砂现象不明显，土方开挖施工不受影响。假如基坑支护桩之间发生了较为严重的流砂现象，而且流砂带走了大量砂土，导致深基坑两侧发生沉降现象，使深基坑出现裂缝，造成支护桩发生位移的现象。针对这些状况，则必须采取相应的流砂现象防治措施，确保施工安全、顺畅地进行。

对于建筑工程深基坑施工而言，通常施工规模较大，施工技术难度较高，对施工管理提出了较高的要求。同时，基坑开挖施工对施工现场的水文地质条件要求较高，在施工时也必须时刻关注施工区域的水文地质条件的变化，以上这些不确定的因素，都会导致流砂现象的发生，导致基坑出现质量问题。因此，在建筑工程深基坑施工过程中，必须把流砂现象防治作为重要的工作，在施工前做好各种预案，在防治时确保流砂处理的可靠性和安全性，最大限度减少流砂现象造成的影响。

现阶段，由于我国地域辽阔，地质环境多变，很多建筑工程在施工时会面临复杂的地质条件，再加上开挖支护施工水平尚处于不断完善阶段，导致流砂现象时有发生，对建筑物整体质量产生较大的影响。因此，加快引进先进的施工技术，科学制定开挖支护方案，不断完善流砂现象防治措施，严格把控流砂现象防治的技术要点，切实抓好基坑开挖施工质量监测和维护工作，提升排水设施设置的科学性，成为建筑工程深基坑施工过程中的重要内容。

由以上论述可知，层间水及流砂处理对建筑工程整体质量具有决定性的影响，因此，在深基坑施工过程中，不仅要做好支护结构施工方案，而且在施工时要科学选取水泵排水和垫层等施工技术，严格执行相应技术管理措施，尽可能避免深基坑施工过程中出现水流涌出等问题，确保深基坑施工高效、高质量地完成。

2 建筑工程施工中流砂现象防治要义

（1）开挖支护施工流砂防治要点。在建筑工程深基坑开挖过程中，要做好开挖支护施工方案的设计，并精确掌控开挖支护施工中的质量隐患，明晰开挖支护技术的不足，做好流砂现象科学防治方案，针对流沙的具体情况，采取相应的防治技术，确保水位、压力维持在正常范围。在开挖支护施工过程中，要做好施工现场的监督检查工作，针对技术难点，做好技术实施记录工作，以便及时发现问题；在施工时，针对开挖支护施工中相关的技术难点，要及时采取相应措施，切实解决技术实施中带来的问题。比如在施工中会出现孔壁厚度和密实度没有达到正常值的情况，可以采取有效措施，通过提升黏土和泥浆的密度，来对孔壁厚度和密实度进行调整。如果深基坑开挖发生流砂现象，针对深基坑滞留水处理的技术难点，可以根据不同的情况确定相应的防治措施。比如可以有效利用排水沟和级配砂石，将基坑内的滞留水引入降水井，有效消除流砂现象带来的危害。

（2）水泵排水和砂石覆盖施工流砂防治要点。在层间水和流砂处理过程中，水泵排水和砂石覆盖是施工中的技术难点，如何设置砂袋，有效利用围堰，围堵深基坑涌出的水流，成为深基坑施工过程中应对流砂现象的重要内容。在发生流砂现象时，会造成深基坑内的水土流失问题，而采用水泵排水，可以有效防止涌水口出现水土流失问题。在流砂现象较为严重的情况下，需要在基槽底部设置集水井，利用细石混凝土覆盖管涌口。在具体施工过程中，需要结合流砂现象的实际情况，科学调整防治方案，在施工条件允许的情况下，以高效性和安全性为原则，快速推进工程基坑开挖进度，在达到坑底标高时，施工人员及时使用潜水泵进行排水，利用排水盲沟，把管涌的流水引流到集水井。同时，应根据施工进度和实际状况，预先备好砂袋，高效分配人力和物力资源，对流砂部位进行清理。在清理过程中，为了有效增强土体压力，施工人员需要在基坑的护坡桩间堆砌砂袋，同时，要密切关注上部土体的下陷情况，并制定应急方案，确保流砂清理工作高效、安全地进行。

（3）层间水和流砂处理方案设计要点。作为基坑开挖施工中的重要施工环节，层间水和流砂处理安全、高效，不仅取决于施工技术的有效执行，而且与基坑开挖方案设计密切相关。如何根据施工方案高效落实层间水及流砂处理，为流砂处理提供基本保障，是基坑开挖方案设计的重要内容。在具体设计中，要充分考虑给水排水管道的功能性和密封性，在管道设计上要结合层间水和流砂处理的不同需求进行相应设计，确保给水排水管道的功能性和密封性达到要求。同时，要考虑到层间水和流砂处理对排水系统的要求，根据相应标准，严格选取相应设备和材料，科学设计层间水及流砂处理排水系统，特别是降水方案设计和施工过程中的各种排水管沟的设计，要充分考虑流砂现象防治的需求，为层间水和流砂现象防治提供设计保障。

3 建筑工程施工中流砂现象防治技术比较评价

3.1 井点降水法

从产生机理看，动水压力过大是产生流砂现象的根本原因。因此，为了有效规避因流砂现象造成的危害，在基坑开挖前，可以利用相关技术，采取人工降水的方式，有效杜绝流砂现象的产生。从技术层面看，通过人工降水减少动水压力的方法操作简单，但是由于施工现场地下水减少，破坏了施工周边地下水系的均衡性，有可能会对施工现场周边的建筑物产生影响，造成周边建筑物发生下沉现象（见图1）。因此，在使用该方法时，要采取有效措施，对周围建筑物加强保护，并严格把控施工技术要点。

图1 地下水流失造成邻近建筑物开裂

目前，在建筑工程基坑开挖施工时，普遍应用井点降水法降低水位，以减少动水压力，主要有以下几种方式。

（1）轻型井点法。该方法是在基坑开挖前，根据基坑的大小，首先计算应使用井点管的数量，然后把这些井点管依照适当的距离，有序埋入蓄水层；其次，在把埋入蓄水层内的井点管用弯联管进行连接，然后串联到总管；最后，把总管连接到抽水设备上。在基坑开挖时，如果地下水水位高于基坑坑底，就启动抽水设备，基坑下面的地下水就经过井点管汇入总管，然后被排出，从而实现减少动水压力降低水位的目的。在技术层面上看，根据降水深度要求，结合真空泵抽水效率，可以采用单级或多级井点降水法。通常来说，单级井点降水法降水深度较低，一般小于6 m；而多级井点降水法则相对降水效果更好，一般可以达到12 m 的降水深度。

（2）喷射井点法。喷射井点法通常分为喷水井点法和喷气井点法。从喷射原理来看，喷水井点法和喷气井点法是一样的，二者都是把喷射器安装在喷水或者喷气用的井点管内。从结构上看，喷水井点法和喷气井点法使用的井点管均使用内管和外管，二者都在内管中安装喷射装置。从运行机理看，一般喷水井点法采用高压水泵输入高压水，喷气井点法采用空气压缩机输入压缩空气，在喷射压力下，基坑地下水会从外管与内管间隙中被抽走。

在喷水井点法的具体操作中，喷射器安装在内管下端，当启动抽水作业时，在高压水泵的作用下，高压水经内管循环到外管，在经过喷射器的侧孔时，高压水从侧孔快速喷出，在侧孔喷嘴附近，会形成由高压水喷射形成的真空状态，进而激发出一定的吸力，把基坑地下水吸入到滤管内，在真空压力的推动下，地下水和高压水经过扩散管流向内管，然后从总管被快速排出。该方法优点是排水使用设备较为简单，排水深度可以达到20 m。缺点是在高压作用下，喷射器容易磨损，由于内管埋在地下，给喷射器更换带来施工难度，造成维修成本加大。

（3）电渗井点法。该方法是轻型井点和喷射井点的改进版，针对渗透系数较小的粉质黏土，可以实现更好的排水效果。电渗井点的机理是，把轻型井点和喷射井点的井点管设定为负极，打入钢筋设定为正极，然后用电线把井点管和钢筋连接成通路。在基坑开挖施工时，如果地下水水位超过基坑坑底，就开通直流电，由于基坑下的土颗粒带负电，从而向正极移动，而带正电荷的地下水则向负极流动，在电渗和真空作用下，地下水流向负极井点管，从井点管侧孔排出。在通电情况下，通过井点管持续抽水，最终把地下水位降低到基坑坑底以下。

（4）管井井点法。在间隔排列方面，该方法与轻型井点法相同，均是在基坑内按一定距离隔开；不同的是，井点管之间不用管道相连，而是每个井点管单独进行作业，从而形成每个井点管配备1 台抽水泵的情况。该方法的优点是多台水泵同时作业，可以在短时间内迅速排水，从而可以高效降低地下水水位。由于管井井点法能高效排水的特点，特别适用于渗透能力强的土质，如果基坑土层下地下水存水量较大，也可以利用管井井点法进行高效排水。从维护角度看，由于各个井点管对应一个水泵，一旦出现故障，容易维护和管理。从降水深度看，该方法降水深度通常在5 m 左右，在对降水深度有较高要求的情况下，可以选择深井泵点，该方法降水深度可以达到15 m 左右。

3.2 打钢板桩法

在基坑开挖前，可以用钢板桩代替井点管，在打入环节，通常有以下两种方式：一种是确定基坑中的不透水层，然后把钢板桩打入层内，利用钢板桩阻拦基坑水，实现减小动水压力的目的；另一种是根据基坑的实际情况，也可以把钢板桩打入基坑底部，利用引流作用，使基坑水与地下水共同作用，有效提升了基坑水的渗流长度，从而改变了动水压力的方向，使动水压力值控制在安全范围内，使地下水位低于基坑坑底，进而有效消除了流砂现象的隐患，保证了基坑开挖安全、高效地进行。

3.3 化学压力注浆法

化学压力注浆法的基本原理是以高压泵和输送管道为基本设备，以化学浆液为输入原料，在高压泵产生的动能推动下，这些化学浆液经过输送管道被压入基坑土层中，在高压的作用下，这些化学浆液与基坑土层中的细砂充分混合，巩固了基坑承载力和密封性，防止了地下水溢出的可能，避免了流砂现象的发生。该方法使用方便，施工效率高，能够产生很好的加固效果，但是施工成本太高，在建筑工程中很难得到广泛推广。

4 结语

层间水和流砂现象防治对于建筑施工高效、安全进行具有重要的意义，是基坑开挖施工中的关键环节。现阶段，我国建筑工程流砂防治技术尚待升级，在基坑开挖中流砂现象造成的安全事故时有发生，这就对施工设计和施工方案的执行提出了更高的要求。在基坑开挖前，要做好施工现场的水文地质勘测工作，根据施工现场的实际情况，因地制宜制定最佳的流砂现象防治策略，科学合理地选取流砂现象防治技术，以此制定基坑开挖施工方案，并在施工过程中高效落实每一个技术环节，严把技术关，科学把控层间水和流砂现象处理的施工质量和施工进度，为基坑开挖施工提供保障，保证建筑工程施工安全、高效地进行。