流沙及治理

周建

摘要：流沙又稱(chēng)流砂，是土體的一種現(xiàn)象，通常顆粒細(xì)，顆粒均勻、松散、和的非粘性土質(zhì)容易發(fā)生這個(gè)現(xiàn)象。流砂通常指顆粒細(xì)、顆粒均勻、松散土粒在干燥環(huán)境、風(fēng)力作用下發(fā)生移動(dòng)的一種現(xiàn)象，是表面的；流沙是指顆粒細(xì)、顆粒均勻、松散土體中存在向上的滲透流力，單位顆粒土體的自身重力小于或等于受到向上浮力時(shí)，則土體在水力的作用下發(fā)生的懸浮、移動(dòng)，當(dāng)施工挖穿或樁基穿破流沙層時(shí)，由于向上滲透流力的作用，就會(huì)產(chǎn)生流沙事件，產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害，是隱蔽的。江蘇地區(qū)主要表現(xiàn)為地下水作用下的流沙，流沙的成因是多種多樣的，它對(duì)建筑物、道路的安全和正常使用影響極大。積極地預(yù)防、治理、處理流沙尤其重要，一般工程中的流沙可以通過(guò)加強(qiáng)前期工程鉆探、工程設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中處理等手段預(yù)防、防止、制止流沙，確保工程安全、減少工程事故。

關(guān)鍵詞：流沙事件；治理

中圖分類(lèi)號(hào)：TU94文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

流沙的危害：根據(jù)施工不同時(shí)期而有所不同，所以在實(shí)際施工過(guò)程中必須結(jié)合工程地質(zhì)條件、建筑材料和施工技術(shù)等因素，將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)綜合考慮，使基礎(chǔ)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)便于施工；在基礎(chǔ)施工過(guò)程中，如沒(méi)有對(duì)流沙引起重視，基礎(chǔ)就會(huì)出現(xiàn)流沙事故，輕則影響施工進(jìn)度、施工質(zhì)量；建筑物施工竣工后，流沙會(huì)降低建筑物基礎(chǔ)下土基承載力從而影響建筑物的使用與安全，輕則產(chǎn)生安全隱患，重則可使建筑物報(bào)廢。實(shí)踐證明，建筑物由于流沙引起事故多與施工過(guò)程中未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效地處理流沙有關(guān)。同時(shí)對(duì)流沙的防治應(yīng)從勘探、設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)入手，環(huán)環(huán)緊扣；采用合理可行設(shè)計(jì)，切實(shí)先進(jìn)的工藝、合理可行的施工方法把流沙發(fā)展控制好，流沙發(fā)生后治理好。

流沙成因：是指充滿(mǎn)水分的松軟泥沙，在受到外力的作用下即靜水壓力或上涌水等級(jí)因素作用下，向上動(dòng)水壓力抵消了顆粒重力。一旦包含水分的土壤在重力改變或是受到震蕩，顆粒之間的水向沙層上層滲透，逼使沙顆分開(kāi)，這時(shí)沙顆之間形成一水墊，形成流沙。工程上指基坑開(kāi)挖時(shí)破壞了流沙層壓力平衡，使沙水混合物在壓力作用下外泄，土顆粒隨著外泄水流流失而流失，在土壤內(nèi)部產(chǎn)生空洞使土壤承載力下降，對(duì)建筑物產(chǎn)生危害。形成流沙條件：1、土壤顆料細(xì)、松散2、充滿(mǎn)水且在壓力平衡被打破后有動(dòng)水不斷補(bǔ)充進(jìn)入3、具備靜水壓力或動(dòng)水壓力4、壓力平衡被打破5、外泄通道暢通。

防止流沙原則：根據(jù)流沙成因不同采取相應(yīng)流沙的防范原則，1、減少或消除基坑內(nèi)外地下水的水頭差，例如采取先在基坑范圍外井點(diǎn)降低地下水位后開(kāi)挖基坑，或采取不排基內(nèi)水采用抓斗等工具進(jìn)行水下施工方法等。2、增長(zhǎng)滲流路徑，比如沿基坑壁打入深度超過(guò)坑底一定深度的板樁，其長(zhǎng)度足以使受保護(hù)土體內(nèi)的水頭梯度小于臨危梯度。3、在向上滲流出口處采用材料覆蓋壓重來(lái)平衡動(dòng)水力。有時(shí)當(dāng)土中滲流的水頭梯度小于臨危梯度時(shí)，雖然短時(shí)期內(nèi)不致發(fā)生流沙，但由于土中細(xì)小顆粒在動(dòng)水力作用下仍能從孔隙被告滲流挾帶流失，時(shí)間久了，在土層中形成空洞，使基礎(chǔ)強(qiáng)度降低，壓縮性增大，形成安全隱患，危及建筑物。

流沙防止：成因決定措施，針對(duì)在實(shí)際施工過(guò)程中，通常處理基礎(chǔ)的方法有換土墊石層法、深度密實(shí)法、排水固結(jié)法、化學(xué)加固法、加筋法等。施工過(guò)程中流沙主要用換土墊石法、深度密實(shí)法、排水固結(jié)法、化學(xué)加固法、加筋法；建筑物完工后出現(xiàn)流沙主要用化學(xué)固法。具體方法有：1、換土、拋石：在施工過(guò)程中采用局部換土，或用竹膠板等蓋住流沙口后用大塊石壓住竹膠板等，以增加土壓重，以平衡動(dòng)水壓力；此方法適用于局部的輕微的流沙。2、排水固結(jié)法：采用井點(diǎn)降水，使動(dòng)水壓力方向改變，增大土顆間摩擦力，從而有效地制止流沙。止方法適用于大型基坑開(kāi)挖且流沙面積大。3、采用壓密注漿、噴漿、向土層中注入化學(xué)溶液或粘劑，將土顆固結(jié)起來(lái)，以改變土的物理力學(xué)性質(zhì)，其主要目的是提高巖土力學(xué)強(qiáng)度和變形模量，且可大大降低土的滲透量，提高土的抗?jié)B透性和抗剪強(qiáng)度，使其形成閉合防滲帶，截阻地下水流和流沙。主要方法有：粘土水泥漿、粘土水玻璃、水泥粉煤灰混合物、硅酸鹽漿液等。4、采用鋼板樁、地下連續(xù)墻體、護(hù)壁，以達(dá)到增加地下水從坑外流入坑內(nèi)距離，從而減少水力坡度，達(dá)到減小動(dòng)水壓力，從而達(dá)到截水防止流沙作用。5、利用枯水期施工，以便減小內(nèi)外水位差。6、采用不排水水下挖土，使其坑內(nèi)外水壓保持相對(duì)平衡，使其不具備發(fā)生流沙的條件，一般深井挖土、灌注基礎(chǔ)均采用止法。

下面主要從施工階段談?wù)劻魃车奶幹谩?/p>

首先，在基礎(chǔ)開(kāi)挖前進(jìn)行安全和技術(shù)交底，認(rèn)真研究地質(zhì)勘探資料、施工圖紙，使參加作業(yè)的施工人員對(duì)整個(gè)施工操作流程及各過(guò)程中注意事項(xiàng)有個(gè)比較清醒的認(rèn)識(shí)和了解，在認(rèn)真研讀地質(zhì)資料和施工圖紙，充分了解流沙成因、沙層厚度、地下水位高低等地質(zhì)狀況有個(gè)比較直觀的認(rèn)識(shí)和危害基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的切實(shí)有效的方法進(jìn)行施工。具體表現(xiàn)為：地質(zhì)勘探資料中反應(yīng)該施工區(qū)域有流沙層，則根據(jù)流沙層深淺、流沙層厚度、建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式等級(jí)因素采用不同施工方案；主要有：

1、流沙層低于施工開(kāi)挖深度且二者深度差的土壤所能承受的壓力接近于向上滲流壓力時(shí)，注意開(kāi)挖時(shí)不要擾動(dòng)該土質(zhì)層，以免擾動(dòng)該土層，引起流沙。若施工過(guò)程中擾動(dòng)該土層則根據(jù)流沙面積大小、動(dòng)水壓力高低、流沙量的快慢決定采用換土墊石層法、深度密實(shí)法、排水固結(jié)法中經(jīng)濟(jì)合理，施工方便可行的方法。當(dāng)承壓土層厚度遠(yuǎn)大于向上滲流壓力穿透土層最小厚度時(shí)，則按正常施工開(kāi)挖深度開(kāi)挖。

2、若開(kāi)挖基礎(chǔ)處于流沙層內(nèi)時(shí)，首先根據(jù)實(shí)際情況通知設(shè)計(jì)單位。根據(jù)不同地質(zhì)情況采取變更基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、加深樁基等。若不能改變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)基坑開(kāi)挖深淺，決定是否先行挖除部分土層后，再進(jìn)行采作何種方法治理流沙?；蛘卟勺髋潘探Y(jié)法與換土墊石層法、深度密實(shí)法、化學(xué)加固法、加筋法相配合的組合防治方法。具體視基坑深度、施工周期、方案可行性、造價(jià)合理低價(jià)等綜合因素考慮。

3、當(dāng)建筑物施工結(jié)束后出現(xiàn)流沙主要采作化學(xué)固結(jié)法、切斷水源法。在地下有壓水源無(wú)法切斷情況下，主要用化學(xué)固結(jié)法。原理為采用高壓向土層中注入化學(xué)溶液或粘劑，將游離土顆固結(jié)起來(lái)，以改變土的整體物理力學(xué)性能，提高巖土力學(xué)強(qiáng)度和變形模量，提高土的抗?jié)B透性和抗剪強(qiáng)度，使其形成閉合防滲帶，成功地控制下水流和流沙。主要方法有：粘土水泥漿、粘土水玻璃、水泥粉煤灰混合物、硅酸鹽漿液等。注漿時(shí)注意控制材料配合比、流速、壓力等。

結(jié)束語(yǔ)：

流沙防和治是一個(gè)系統(tǒng)過(guò)程，主要為施工過(guò)程中的治理，施工過(guò)程防治成本最小，效果最好；施工完成后流沙治理隱蔽性大，治理最終效果第一時(shí)間內(nèi)無(wú)法明確評(píng)判，須通過(guò)一段時(shí)間后才能作出判斷；所以實(shí)際施工中要加強(qiáng)施工過(guò)程中流沙治理，保證施工質(zhì)量，不留隱患。