流砂

随着我国国民经济的发展，不仅要选择在地质条件好的场地上从事建设，而且有时不得不在地质条件不良的地基上进行施工;另外，随着科技的日益发展，结构荷载增大，对变形要求越来越严，因此必须要选择最恰当的地基处理方法来施工。只有充分认识了流砂的形成原因和流砂的危害才能采取切实有效的方法来进行处理，在进行基础施工之前先认真阅读地质勘察报告书，对砂层的厚度、地下水位的高低等地质状况有个比较直观的认识，这样才能便于我们采取何种施工方法来进行施工。

在实际施工过程中，通常处理基础的方法有换土垫层法、深层密实法、排水固结法、化学加固法、加筋法、热学法。

这里介绍处理流砂的方法是综合了换土垫层法和排水固结法两种施工方法的优点。在开工之前先进行安全和技术交底工作，使参加作业的施工人员对整个操作的流程有个比较清醒的认识和理解，便于我们组织施工。首先是土方的开挖，最好选择机械挖土，这样可以提高速度，加快施工的进度。开挖深度根据设计要求而定，在开挖的过程中要做好排水措施，在开挖基础的附近处，设置集水井，用吸砂泵或离心式水泵不停的向外排水，集水井的设置位置要根据基坑平面开头与大小，土质与地下水位的高度与流向、降水深度等决定，设置在地下水流的上游一侧。整个抽水过程要持续到土方和基础施工结束时为止，上面如果有砂层，用人工清理完毕，再用块石填置，直到能够满足设计要求，这样整个基础垫层的组成就发生了变化，原先为砂和水，现变成了块石和砂的混合物，在这个过程中要不停的排水，下一步是在垫层上浇筑砼，这样逐步推进，再进行下一段的施工，直到整个基础施工结束，为了防止基础四周土方发生塌方，在施工过程中可以根据实际情况在基础周围布置木桩，防止基础四周土方塌陷。在此施工过程中，由于不是整体进行的，因此在相邻部分之间肯定或多或少会有空隙存在，这样里面就会有少量的砂随着水流向上涌出，可以采取在空隙处插入一根软管，管子周围用水泥加水玻璃将管缚住，再上面浇一层砼，这样里面的流砂就会在压力的作用下通过软管排除，待砼的强度初凝几个小时后，将管扎牢，相邻段砼之间的空隙用水玻璃敷住，这样可以加快水泥的硬化速度，由于采用此方法，单位时间内砼的用量非常大，如果砼搅拌机的速度满足不了施工的要求，最好采用泵送商品砼。

由于在细颗粒、松散、饱和的非粘性土中发生流砂现象的主要条件是动水压力的大小和方向。当动水压力方向向上且足够大时，土转化为流砂，而动水压力方向向下时，又可将流砂转化成稳定土。因此，在基坑开挖中，防治流砂的原则"治流砂必先治水"。

防治流砂的主要途径有，减少或平衡动水压力;设法使动水压力方向向下;截断地下水流。其具体措施有

(1)枯水期施工法。枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。

(2)抢挖并抛大石块法。分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。

(3)设止水帷幕法将连续的止水支护结构(如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等)打人基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，从而使地下水只能从支护结构下端向基坑渗流，增加地下水从坑外流人基坑内的渗流路径，减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。

(4)人工降低地下水位法。即采用井点降水法(如轻型井点、管井井点、喷射井点等)，使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的渗流向下，则动水压力的方向也向下，从而水不能渗流入基坑内，可有效防止流砂的发生。因此，此法应用广泛且较可靠。

此外，采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等，阻止地下水流人基坑，以防止流砂发生。

产生流砂现象的原因有内因和外因:

内因:取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件。

外因:是地下水在土中渗流所产生的动水压力(渗流力)的大小。

当单位颗粒土体受到的向上的渗流力大于或等于其自身重力，则土体发生悬浮、移动。即:

渗流力-单元体自重应力=γw*i-γˊ*h>0，则流砂形成。

其中γw为水的重度，γˊ为土体的浮重度。

基础是建筑物的十分重要组成部分，它对建筑物的安全和正常使用影响极大，在实际施工过程中必须结合工程地质条件、建筑材料及施工技术等因素，并将上部结构与地基基础综合考虑，使基础工程安全可靠、经济合理、技术先进，便于施工。在基础施工过程中，如果没有解决好这一问题，基础就会跟着砂层一起流动，发生位移，这样地基础的持力层就会发生变化，这对建筑物来说是十分有害的，也是绝对不容许有这种现象发生的。实践证明，建筑物的事故很多是与地基基础有关的。例如著名的意大利比萨斜塔的倾斜就是由于地基的不均匀沉降而造成的。我国上海工业展览馆建于1954年，总重10000t，地基为厚14m的淤泥软质粘土。建成后，当年地基下沉0.6m，目前大厅平均每年沉降量达1.6m。因此我们在进行施工时，必须要认真处理好基础，一般多层建筑中，基础工程造价约占总造价的20%-25%，对高层建筑或需地基处理时，则所需费用更大。另外，地基基础属于隐蔽工程，一旦出现事故，不容易处理。因此基础工程实属百年大计，必须慎重对待。

1.减少或消除基坑内外地下水的水头差，例如采取先在基坑范围外以井点降低地下水后开挖，或在不排水基坑内以抓斗等工具进行水下挖土等施工方法。

2.增长渗流路径，例如沿坑壁打入深度超过坑底的板桩，其长度足以使受保护土体内的水头梯度小于临危梯度。

3.在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡动水力(此法多用于闸坝下游处)。

当土中渗流的水头梯度小于临危梯度时，虽不致诱发流砂现象，但土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而走，时间长了，在土层中将形成管状空洞，使土体强度降低，压缩性增大，这种现象称为"机械潜蚀"。