基坑工程流砂的产生及处理措施

田 文，马景荣

(黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江 大庆 163000)

基坑工程流砂的产生及处理措施

田 文，马景荣

(黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江 大庆 163000)

流砂是土体的一种现象，通常细颗粒、颗粒均匀、松散、饱和的非黏性土易发生这种现象。流砂的形式多种多样，对建筑物的安全和正常使用影响很大。文章从尼尔基水利枢纽配套项目引嫩扩建工程中小榆树坡水涵消力池工程的流砂实例，结合该工程场地地质条件及周边环境，分析了基坑流砂现象的产生原因，及采取地流砂处理方法，在基坑工程中对流砂进行有效控制和及时处理至关重要。

基础开挖；流砂；成因；处理措施

0 前 言

流砂是土体的一种现象，发性流砂时土体失去承载力，不但使施工条件恶化，还会影响基坑工程的稳定性，严重时会引起基坑边坡的塌方，危及工程的安全。由此可见，基坑工程中对流砂的处理是非常重要的[1]。

1 工程施工简介

主要介绍工程的概况和施工具体包括2个方面的内容：

1.1 工程概况

1.1.1 工程地质

小榆树坡水涵处于嫩江河漫滩及一级阶地相交处，地势呈缓坡状。钻探揭露地层主要为第四级全新冲积层(alQ4)及上更新统冲积层(alQ3)，岩性主要为高液限黏土、级配不良细砂、级配良好粗砂。涵址区地下分布水主要为第四系孔隙潜水、孔隙承压水，含水层透水性好，水量丰富。小榆树坡水涵基坑土层性质见表1。

1.1.2 工程结构布置

小榆树坡水涵分为进口、洞身、出口3个部分：

1)进口段与截流沟相连，由八字干砌石墙、1号墙、U型槽组成，进口底高程169.10 m，进口净宽1.75m，净高4.70 m。

表1 小榆树坡水涵基坑土层性质表

综合地质资料，第5、6层级配良好，黑龙江省水利水电勘测设计研究院院建议建筑物基础可座于第1层，根据消力池实际情况，消力池底部基础座落于第二层。

2)洞身由九节预制涵管组成，前两节为1:5坡比布置高程由169.10 m降至164.90 m，中间段有5节，高程由164.90 m降至164.64 m，后两节为1∶5坡比布置，高程由164.64 m降至160.40 m;洞身横断面尺寸1.50 m×1.80 m，洞身混凝土厚度为0.5 m。

3)出口段由底宽1.75 m渐变至宽3.00 m的U型墙组成，底高程160.40 m，此段为小榆树坡水涵消力池海曼段，消力池底板顶高程为160.40 m，底高程158.90 m，海曼段底高程161.74 m，干砌石护底、护坡，小榆树坡水涵与干渠立交，坡水涵从渠底穿过，干渠底高程为168.61 m，此处干渠渠底宽28.0 m，边坡1∶3，混凝土预制板护砌，护底混凝土板尺寸75 cm×75 cm×12 cm;边坡混凝土板尺寸75 cm×75 cm×10 cm。

因本文重点消力池部分问题讨论，故将小榆树涵消力池工程布置绘图见图1～图2。

图1 平面图

图2 纵剖面图

1.2 工程施工

1.2.1 工程施工组织设计

小榆树坡水涵工程地质状况相对比较复杂，针对此情况编制了消力池部分施工组织设计，本文就技术措施方面做以简要的介绍：在消力池基础开挖外边线北、南、东3个方向分别布设一眼排水井，深度为14.5～15.0 m。基础开挖深在7.0～11.0 m，为防止开挖时产生塌方，采取阶梯开挖方式即每挖深2.0 m设置水平宽2.0 m的台阶，然后在按设计的坡比进行开挖。机械设备投入两台挖掘机，两台推土机[2]。

1.2.2 工程基础开挖

施工时，在消力池基础范围内共设3眼井，深度14.5～15 m。围护桩及第一层支撑施工完毕，基坑降水稳定，在基坑北侧开挖，挖完第一层土，有两处围护桩桩间开始渗水，且在很短的时间内，渗水处越来越多，出现大量流砂。为确保工程施工安全和下一步顺利进行，暂停了施工，以便找出产生流砂的原因，制定切实可行防治措施。

2 产生流砂的原因

主要有3个原因：

1)从工程地质勘察报告可以看出在(-4.1～-10.7 m)为级配不良细砂层，而下层土为高液限黏土土层，该黏土层垂直渗透系数小，为一隔水层，由于隔水层的存在，-10.7 m以上的水排不出去，造成了该土层产生了流砂，至使基坑难以继续开挖。

2)基坑北侧原小榆树泄水闸为当地村屯种植水稻供水，5月—9月通水，导致消力池段土体含水量加大。一旦土体开挖，就会造成坑内与坑外水串通。

3)基坑东侧约40 m处有引嫩干渠通过，渠底高程较消力池段基础高10.21 m，即干渠渠底高程为168.61 m，消力池底高程为158.40 m，干渠每年4月下旬—10月下旬通水，造成土体含水量加大。对基坑开挖不利。

3 工程处理措施

为工程继续施工，必须将流砂制止，那么必须切断基坑外源补水及降低各个土层间的地下水位。经过综合考虑，采用如下方案：

1)针对基坑北侧原小榆树泄水闸的渗流影响，在基坑北侧设东西走向排水沟，将渗水通过排水沟排出。

2)针对基坑周边土层的特点，在消力池基坑范围内在原基础上增加6眼井，深度为10 m，其它3眼井深度为14.5～15 m。通过上述处理措施，使各处来水及地下水得到有效控制，制止了流砂再次发生，确保基坑开挖和工程施工的顺利进行。

4 结 语

1)对有较厚的细、粉砂层，地下水较丰富、周边有水源补给的基坑施工时，在编施工组织设计时，要认真研究地质勘探资料，考虑流砂破坏问题，对流砂的产生及对工程破坏要有充分的认识。要根据地下水的特点，打相应的深井，合理布置井的数量及空间位置，使地下水得到有效控制，从而避免施工受阻。

2)本工程最后采用处理方案，避免了再次产生流砂现象。为类似的基坑施工提供一定的借鉴参考。

[1]彭刚.某基坑工程流砂的成因分析及处理措施[J].山西建筑，2011，37(04)：58-59.

[2]袁光裕.水利工程施工[M]：第二版.北京：水利电力出版社，1985：59-63.

1007-7596(2014)12-0227-02

2014-08-13

田文(1965-)，男，黑龙江肇源人，高级工程师；马景荣(1976-)，女，黑龙江富裕人，工程师。

TU753

B