流砂与管涌
流沙和管涌的区别与联系
流沙和管涌的区别与联系流沙和管涌的区别与联系：一、流沙渗流力：地下水在土体中流动时，由于受到土粒的阻力作用，而引起水头损失，从作用力与反作用力的原理可知，水流经过时必定对土颗粒施加一种渗流作用力。
在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂，或流土现象。
这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中。
它的发生一般是突发性的，对工程危害极大，流砂现象的产生不仅取决于渗流力的大小，同时与土的颗粒级配、密度及透水性等条件相关。
流砂的防治原则是：① 减小或消除水头差，如采用基坑外的井点降水法降低地下水位，或采取水下挖掘；② 增长渗流路径，如打板桩；③ 在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡渗流力；④ 土层加固处理，如冻结法，注浆法等。
二、管涌在渗流作用下，途中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动以致流失；随着土的孔隙不断扩大，渗透速度不断增加，叫粗颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。
可见管涌破坏一般有个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏。
在自然界中，在一定条件下同样会发生上述渗透破坏作用，为了与人类工程活动所引起的管涌区别，通常称之为潜蚀。
潜蚀作用有机械和化学的两种。
机械潜蚀是指渗流的机械力将细土冲走而形成洞穴；化学潜蚀是指水流溶解了土中的易溶盐或胶结物使土变松散，细土粒被水冲走而形成洞穴，这两种作用往往是同时存在的。
土是否发生管涌，首先取决于土的性质，管涌多发生在砂性土中，其特征是颗粒大小差别大，往往缺少某种粒径，孔隙直径大且相互连通。
无粘性土产生管涌必须具备的两个条件：1.几何条件：土中颗粒所构成的孔隙直径必须大与细颗粒的直径，这是必要条件，一般不均匀系数>10的土才会发生管涌，2.水利条件：渗流力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动是发生管涌的水力条件，可用管涌的水力梯度来表示。
但管涌临界水力梯度的计算至今尚未成熟。
浅谈土木工程施工过程中的流砂和管涌
浅谈土木工程施工过程中的流砂和管涌廖杰新2010302350035摘要:在开挖基坑或沟槽时，为了保证施工的正常进行,防止边坡塔防和地基承载能力的下降，必须做好基坑降水工作.但当遇到地下水文、地质情况较为复杂时,会给施工带来极大不便。
因此，对降水工作是有可能遇到的流砂和管涌情况进行详尽了解，显得尤为重要。
关键词：流砂管涌成因应对措施1 流砂1.1 流砂的概念及成因流砂，顾名思义，就是流动的砂子，这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，这样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,土转化为流砂，而在另一条件下，如在基坑开挖中,防沉流砂的原则是“沉流砂必积水”，主要途径是消除减少或平衡动水力压力.土体在受水浸泡饱和时，土粒中亲水胶体颗粒吸水膨胀使土粒的密度减小，当在动水压力的作用下，动水压力超过土粒的重力时，土粒产生悬浮流动，即形成流砂。
动水压力是产生流砂的一个重要因素。
产生流砂的临界条件为：I=（ρ—1）(1-n ）其中，I为临界水力坡度;ρ为土粒密度；n为土的孔隙率。
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,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。
1.2 流砂的应对措施1。
2。
1 流砂的应急措施当出现深坑流砂时，应立即停止开挖，用土回填或注水至地下水浸润线以上.在深坑周边补下闭合的二级或三级井点.当二级或三级井点开始运行一段时问后，深坑周边的地下水浸润线会逐步下降，从而防止流砂现象的出现。
1.2。
2 流砂的预防措施(1）轻型井点降水法目前最常用的方法是井点降水法，特别是轻型井点排水法。
轻型井点降低地下水位，是沿基坑周围，以一定的间距埋入，在地面上用集水总管将各井点管连接起来,并在一定的位置设置抽水设备，利用真空泵和离心泵的真空吸力作用使地下水经滤管进入井点,然后汇入总管排出,从而降低地下水位。
对流砂、管涌的防治措施
对流沙、管涌的预防措施流沙、管涌成因的分析3.1流沙、管涌的成因土体在受水浸泡饱和时，土粒中亲水胶体颗粒吸水膨胀使土粒的密度减小，当在动水压力的作用下，动水压力超过土粒的重力时，土粒产生悬浮流动，即形成流沙。
动水压力是产生流沙的一个重要因素。
产生流沙的临界条件为：I=（ñ-1）（1-n）I—临界水力坡度ñ—土粒密度n—土的孔隙率在基础施工中易形成流沙的情况一般有如下几种：（1）坑内采用明排水，坑外地下水位高于坑内抽水水位，地边坡上的地下水渗出点部位易出现流沙。
（2）基坑开挖深度超过降水设施的有效降水深度，坑底易出现流沙。
（3）基坑降水效果不佳，在土中含水率大于30%或孔隙率大于43%时，在有效降水浸润线以下易出现流沙。
（4）土层中有厚度大于250mm的粉砂夹层，粉砂层的渗透系数远大于其它土层，地下水从粉砂夹层中横向流出。
（5）深坑附近的人工地下水管渗漏，影响基坑降水的预期效果。
4.1施工方案的设计与论证（1）为保证深基础施工时基坑不积水，在深基础施工之前，首先应根据地质钻探资料和工程实际情况，设计深基础施工的降水方案。
通常采用的基坑降水方法有人工降水、抗渗围护等，无论采用什么方案，方案中应对坑中待挖土中的地下水位变化情况进行必要的验算，使降水措施满足地下水位浸润线低于开挖底标高以下500mm的施工条件。
（2）凡在深基坑开挖施工中，如发现有地下承压水，应事先探明承压水头、不透水层的标高和厚度，并对坑底土体进行抗浮托能力验算。
（3）对工程所在地的类似深基础施工情况进行必要的调研，吸取其它工程在深基础施工中的经验与教训。
4.2深基础施工实施过程的措施4.2.1预防和处理流沙、管涌的原则是“减少或平衡动水压力”。
如根据监测和验算，基坑降水或坑底土抗浮达不到施工要求，应采取相应的措施使其达到施工要求。
4.2.2预防流沙、管涌的基本方法（1）一般预防措施：a）井点施工时，井点立管的砂井成孔应完整，砂石填充高度应高于正常地下水位并要填充密实。
预防流砂、管涌的措施
预防流砂、管涌的措施
1、当出现流砂时,应立即停止开完,并回填深基坑将流砂埋没或在深基坑中注水,以平衡渗流的动水压力。
然后在在深坑周围立即补下二级(或三级)井点,待二级(或三级)井点降水使地下水浸润线低于开挖范围以下500mm后,再继续开挖施工。
2、当深坑接近承压水层时或经计算坑底土体的抗浮不能满足要求时采用井点管穿过不透水层直接抽取不透水层下的承压水,以降低承压水头,从而避免因承压水头过大而形成管涌。
坑底流砂或管涌应急措施
1、坑底流砂或突涌处理措施:出现流砂时,对轻微的流砂现象,在基坑开挖后可采用加快垫层浇筑或加厚垫层的方法“压住”流砂并降低降水井水位,严重的流砂立即检查降水水位,加大降水强度,增加降水井出水量。
使地下水位降至坑底以下。
降水是防止流砂的最有效的方法。
2、出现坑底涌水冒砂时,若局部涌水量较小,以轻水为主,则在涌水点周围采用注浆止水或浇筑300厚混凝土配筋垫层进行反压,同时降压井适当降低承压水头;若局部涌水量较大,且带黑砂,则立即回填土、沙袋或浇筑混凝土进行反压,并立即降低承压水头。
流砂与管涌(课堂PPT)
.Leabharlann 14管涌形成的原因是多方面的。一般来说，堤防基础为典 型的二元结构，上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是 粉沙、细沙，再下面是砂砾卵石等强透水层，并与河水相通。 在汛期高水位时，由于强透水层渗透水头损失很小，堤防背 水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这 股水压力冲破了粘土层，在没有反滤层保护的情况下，粉沙、 细沙就会随水流出，从而发生管涌。
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• 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。
• 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，可有效地防止流砂的发生。因此，此法应用广泛 且较可靠。
管涌的危害
• 管涌发生时，水面出现翻花,随着上游水位升 高，持续时间延长，险情不断恶化，大量涌 水翻沙，使堤防、水闸地基土壤骨架破坏， 孔道扩大，基土被淘空，引起建筑物塌陷， 造成决堤、垮坝、倒闸等事故。
• 据统计，1998年汛期，长江干堤近2/3的重大 险情是管涌险情。所以发生管涌时，决不能 掉以轻心，必须迅速予以处理，并进行必要 的监护。
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流砂防治的其他方法
地下连续墙
土壤冻结法
压密注浆法
阻止地下水 流入基坑
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管涌
什么是管涌 形成原因
管涌
危害
土力学简答题（1）
土力学简答题（1）1、土的三相指标有哪些?哪些可以直接测定？如何测定？答：三相指标：土地的干密度、土的饱和密度、土的浮密度、土的孔隙比、土的孔隙率、土的饱和度直接测定：土的含水量、土的密度、土粒的的相对密度测定方法：烘干发、环刀法、比重计法。
2、流砂与管涌现象有什么区别和联系？答：区别与联系：○1流沙发生在水力梯度大于临界水力梯度；管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度的情况下；○2流沙发生的部位在渗流溢出处；管涌发生的部位可以在渗流溢出处，也可以在土体内部；○3流沙发生在水流方向上；管涌没有限制。
3、在工程中，如何考虑土中应力分布规律？答：○1考虑相邻建筑物时，新老建筑物要保持一定的净距，其具体值依据原有基础荷载和地基土质而定，一般不宜小于该相邻基础底面高差的1-2倍；○2同样道理，当建筑物基础临近边坡即坡肩时，会使土坡的下滑力增加，要考虑和分析边坡的稳定性。
要求基础离开边坡有一个最小的距离a。
○3应力和应变式联系在一起的，附加应力大，地基变形也大；反之，地基变形就小，甚至可以忽略不计。
因此在计算地基最终沉降量时，“沉降计算深度Zn”用应力比法确定。
4、简述太沙基有效应力原理。
答：土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力；土的有效应力控制了土的变形。
5、地基附加应力分布规律有哪些？答：○1附加应力不仅发生在荷载作用面积之下，而且发生在荷载作用面积之外相当大的范围之下，这就是基地附加应力的扩散分布。
○2在离基底不同深度z处各水平面上，以基底中心点以下轴线处σz值最大，随离中性轴距离增大曲线减小。
○3在荷载分布范围之下任意点沿铅垂线的σz值，随深度增大曲线减小。
○4条形荷载比相同宽度的方形荷载σz的影响深度大，在相同深度处，条形荷载在地基中的σz比相同宽度方形荷载大的多。
6、在砂土地基和软粘土地基中，建造同样的建筑物，施工期和使用期内哪些地基土的建筑物的沉降量大?为什么？答：施工期内砂土地基上建筑物的沉降量大，并能达到基本稳定；使用期内软念土地基上建筑物的沉降量大。
流砂与管涌
位于透水地基上的水 工建筑物，在水位差作用 下地基产生承压渗流。它 与作用水头的大小，地基 渗径长度，土的孔隙率和 颗粒级配有极明显影响。 渗流的水力坡度增大，相 应流速也增大，当渗流出 逸比降大于地基临界比降， 土颗粒受淘刷，使地基遭 受变形破坏，造成地基流 土、管涌。
管涌发生原因
(1)堤坝、水闸地基土壤级配缺少某些中间粒径的非粘 性土壤，在上游水位升高，出逸点渗透坡降大于土壤 允许值时，地基土体中较细土粒被渗流推动带走形成 管涌． (2)基础土层中合有强透水层，上面覆盖的土层压重不 够. (3)工程防渗或排水(渗)设施效能低或损坏失效．
（３） 滤水压浸台： 在大片管涌面上分层铺填粗沙、石屑、 滤水压浸台： 在大片管涌面上分层铺填粗沙、石屑、 碎石，下细上粗，每层厚20cm左方，最后压块石或 左方， 碎石，下细上粗，每层厚 左方 土袋。如缺乏沙石料，可用秸柳作成柴排(厚 土袋。如缺乏沙石料，可用秸柳作成柴排 厚1530cm)，再压块石或土袋，袋上也可再压沙料，厚度 ，再压块石或土袋，袋上也可再压沙料， 以不使柴草压辱太紧为限。此法适用于管涌数目多， 以不使柴草压辱太紧为限。此法适用于管涌数目多， 出现范围较大的情况。如系水下发生管涌： 出现范围较大的情况。如系水下发生管涌：切不可将 水抽干再填料。 以免险情恶化。 水抽干再填料。 以免险情恶化。
END ...... THANKS !
流砂防治方法
在基坑开挖中，防治流砂应从“治水”着手。 防治流砂的基本原则是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）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）打入基坑底面 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 坑外流入基坑内的渗流路径，减小水力坡度，从而 减小动水压力，防止流砂产生。
对流沙、管涌的防治方法与预防措施 (一)
对流沙、管涌的防治方法与预防措施 (一)对流沙、管涌的防治方法与预防措施流沙和管涌在地质工程中是比较严重的问题。
它们不仅会危害人类的身体安全，还会导致工程的落后和浪费时间和经济资源。
因此，必须采取措施来防治和预防流沙和管涌的发生。
一、预防流沙和管涌发生1.对地质结构进行深入了解，进行科学评估地质结构是流沙和管涌的重要诱发因素。
如山体的地质构造和地层组成、地下水的流动速度和水位等。
在开始地质勘探时，必须进行深入了解和科学评估，以便及时发现和解决地质问题，从而避免流沙和管涌的发生。
2.选择适应地质环境的合理建筑方案选择适应地质环境的合理建筑方案是避免流沙和管涌的重要措施。
应在地质勘探的基础上进行充分考虑，采用适宜的地基加固技术，将建筑物的重心向下控制，减少建筑物的震动，从而降低地质烈度的影响。
3.实行科学施工和安全管理在进行地质工程施工时，必须采取科学施工和安全管理措施。
应制定详细的施工方案，并且在施工前进行安全评估和风险预警。
施工人员必须接受培训，掌握科学施工方法并且严格遵守工程安全标准规范。
二、防治流沙和管涌1.对流沙和管涌进行疏导和消除一旦发现流沙和管涌的情况，必须立即对其进行疏导和消除。
对于小规模的管涌，可以在管涌口设置暂时的隔水圈，以防止水流进入管涌，同时立即进行修复。
而对于大规模的流沙和管涌，可以选用土桩、黄土墙等加固技术，防止流沙流量过大，管涌口被冲塌。
2.加强地下水的管理和监测地下水的流动速度和水位对流沙和管涌的发生起着至关重要的影响。
因此，对于地下水的管理和监测，必须严格加强。
对于地下水位较高的地区，应进行排水处理，保证工程区域内的地下水位稳定，并及时监控工程区域内的地下水变化情况。
3.采取合适的地质探测方法避免流沙和管涌的发生，必须进行必要的地质探测。
在采用地质探测技术时，应采取合适的方法。
如对于反漏膜、地质雷达、重磁法、电磁法、电阻率法等探测技术可以有效地识别地下水位、地层结构和岩石条件，起到防止流沙和管涌发生的效果。
流沙或管涌的判断计算
深基坑开挖过程中流沙或管涌的判断地下水流动时，若水流的方向为由上向下，此时动水力的方向和重力方向一致，使土颗粒压得更紧，对工程有利；若水流的方向为由下向上，此时动水力的方向和重力方向相反，将使土颗粒悬浮，当动水力Gd的数值≥土的浮重度γ´时，砂土随水流动，形成流砂（或管涌：自下而上涌出，通常有承压水造成。
）。
在建筑工程基槽开挖遇地下水位下砂土地基，通常采用排水沟明排地下水的方法，此时地下水流动的方向向着基槽，由于基槽中土体已经挖除，形成临空界面，在动水力Gd作用下可能产生流砂。
流沙或管涌的判断计算公式：A、达西定律：Q/t=q=kF(h/L)=kFi(砂土试样长L,截面积为F,其在t秒钟所接水量为Q，则每秒钟的渗流量为q)v=kiv---水的渗透速度，㎝/s；k---土的渗透系数，㎝/s；i=h/L---水力坡度，h为水头差，L为过水断面长度；B、动水力Gd流动的水对单位体积土的骨架作用的力称为动水力。
此动水力是水流对土体施加的体积力，单位KN/m³,动水力与水流受到土骨架的阻力大小相等方向相反。
Gd=iγwγw---水的重力密度，KN/m³。
Gd---动水力，KN/m³；i---水力坡度（俗称水头差）；C、流砂或管涌判断当动力水Gd的数值≥土的浮重度γ´时，砂土随水流动，形成流砂（或管涌：自下而上涌出，通常有承压水造成。
）。
Gd﹤γ´----安全，无流砂或管涌现象；Gd≥γ´----不安全，将发生流砂或管涌现象。
即：Gd=γ´→ iγw=γ´→γ´- iγw = 0→令i= i´则i´=γ´/γw，此时i´为临界水力坡度，表示即将产生流砂或管涌。
故此当实际水力坡度≥i´临界水力坡度时将发生流砂或管涌现象。
附注：水力坡度：又称水力梯度，即水头差除以渗透途径长度。
预防流砂、管涌的措施
预防流砂、管涌的措施
1、当出现流砂时，应立即停止开完，并回填深基坑将流砂埋没或在深基坑中注水，以平衡渗流的动水压力。
然后在在深坑周围立即补下二级（或三级）井点，待二级（或三级）井点降水使地下水浸润线低于开挖范围以下500mm后，再继续开挖施工。
2、当深坑接近承压水层时或经计算坑底土体的抗浮不能满足要求时采用井点管穿过不透水层直接抽取不透水层下的承压水，以降低承压水头，从而避免因承压水头过大而形成管涌。
坑底流砂或管涌应急措施
1、坑底流砂或突涌处理措施：出现流砂时，对轻微的流砂现象，在基坑开挖后可采用加快垫层浇筑或加厚垫层的方法“压住”流砂并降低降水井水位，严重的流砂立即检查降水水位，加大降水强度，增加降水井出水量。
使地下水位降至坑底以下。
降水是防止流砂的最有效的方法。
2、出现坑底涌水冒砂时，若局部涌水量较小，以轻水为主，则在涌水点周围采用注浆止水或浇筑300厚混凝土配筋垫层进行反压，同时降压井适当降低承压水头；若局部涌水量较大，且带黑砂，则立即回填土、沙袋或浇筑混凝土进行反压，并立即降低承压水头。
水利工程出现流砂、管涌时的处理方法
水利工程出现流砂、管涌时的处理方法水利工程出现流砂、管涌时的处理方法？1、基坑出现流砂时的应急措施在开挖过程中，如果出现流砂，要立刻结束开挖，并用土回填，不然就放入水，使水位超过地下水浸润线，基坑周边的二级或三级井点要闭合。
为了防止流砂的出现，要保证二级或三级井点要开展一段时间，因为井点的功能是使深坑周边的地下水浸润线逐渐下降。
2、根底出现管涌时的处理方法（1）集水井强排法。
在基坑底标高在不透水层之下，并且坑底标高于待挖土体中的地下水浸润线标高低的情况下，可以采用集水井强排法。
当基坑出现管涌的原因是地下承压水的作用，要在第一时间内用细石或绿豆砂将涌口堵住，并且将坑内的水排出，对坑中土开展抢挖。
等到挖土到坑底标高后，用土将集水井覆盖，改用潜水泵排水，并设置盲沟使管涌的流水沿盲沟流入集水井。
集水井的直径是600—800mm，材质是铁或塑料。
当坑内的水位在基坑底设计标高之下时，要浇筑混凝土垫层，并用钢板将集水井口封实，将水泵的出水管引出基坑。
待垫层混凝土凝固之后，可以开展基坑中钢筋混凝土施工。
（2）深井降水法。
如果在开挖基坑时出现管涌现象，要立马结束开挖，并且要用土方回填超过地下承压水头。
打深井要采用钻孔下套的方法，深井的深度要控制在不透水层以下2～3m的范围内。
深井的作用是抽水，使基坑部位的地下承压水头降低到坑底标高以下0.5m.深井的数量没有固定的限制，但有计算的标准，其中会涉及到基坑大小、压水头的高度以及承压水土层的渗透系数等因素。
（3）注浆法。
注浆法是在开挖基坑中局部深坑时，出现管涌但承压水头较低的情况下使用的。
起先，要立马结束开挖，并要对深挖的局部开展回填，回填的高度要在承压水头之上，并用土体覆盖流砂、管涌点。
接着是采用注浆法对土体开展加固，浆液中的水泥采用425号普通硅酸盐水泥，外加剂则要根据具体情况而定，水灰比的范围是1：1～0.8：1，水玻璃浓度大约在30—40.Be之间，模数为2.4～2.8，水泥一水玻璃浆配比为1：1.因为这种方案应用于突发事件，所以最好防止使用大型设备。
流砂与管涌培训讲学
(四)水下管涌险情抢护
❖ 在坑、搪、水沟和水渠处经常发生水下管涌， 给抢险工作带来困难。可结合具体情况，采用 以下处理办法：
❖ (1)反滤围井。 ❖ (2)水下反滤层。 ❖ (3)蓄水反压。
(五)“牛皮包”的处理
❖ 当地表土层在草根或其他胶结体作用下凝结成 一片时，渗透水压把表土层顶起而形成的鼓包 ，俗称为“牛皮包”。一般可在隆起的部位， 铺麦秸或稻草一层，厚10～20cm，其上再铺 柳枝、秫秸或芦苇一层，厚约20～30cm。如 厚度超过30cm时，可分横竖两层铺放，然后 再压土袋或块石。
❖ 据统计，1998年汛期，长江干堤近2/3的重大 险情是管涌险情。所以发生管涌时，决不能掉 以轻心，必须迅速予以处理，并进行必要的监 护。
一秒前
一秒后
管涌险情的判别
❖ 管涌口离堤脚的距离 ❖ 涌水浑浊度及带沙情况 ❖ 管涌口直径 ❖ 涌水量 ❖ 洞口扩展情况 ❖ 涌水水头
具体操作时
❖管涌一般发生在背水堤脚附近地面或较远的坑 塘洼地。距堤脚越近，其危害性就越大。一般 以距堤脚15倍水位差范围内的管涌最危险，在 此范围以外的次之。
外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。
❖ 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）打入基 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入基坑内的渗流路径， 减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂 产生。
形成原因
堤防背水侧的地面粘土层不能抗御水压力而遭到破坏的原因大致为：
(1)防御水位提高，渗水压力增大，堤背水侧地面粘土层厚度不够。
(2)历史上溃口段内粘土层遭受破坏，复堤后，堤背水侧留有渊潭，渊潭中粘 土层较薄，常有管涌发生。
水利工程流砂管涌的防范措施
水利工程流砂管涌的防范措施1、施工方案的设计编制与论证（1）在开展水利工程根底施工之前，要先确认基坑不积水，并且详细、深入地调查当地的地质情况，以及工程的实施可能性和预测的问题，以此为依据制定出科学合理的施工方案，特别是设计根底施工时的降水方案，以保证开挖时地下水位的变化不会造成涌管和流砂的情况。
（2）在水利工程基坑开挖施工的过程中，要随时注意地下水的标高情况，一旦发现有地下承压水，要立马查清原因，一般会先检测承压水头、透水层的标高和厚度以及验算坑底土体的浮托能力。
（3）不仅要提高理论知识的水平，还要关注类似工程的施工范例，并总结施工过程中的缺陷，防止在其他工程中存在同样的问题，吸收有效的施工方法，为下次工程做准备。
2、水利工程根底施工实施过程的措施2.1预防和处理流砂、管涌的原则流砂和管涌的形成主要在于动水压力，所以其预防和处理的原则就是尽可能地减少或平衡动水压力。
在开挖基坑时，如果在根底垫层施工时发现地质性质不稳定，或是容易形成管涌和流砂现象时，要立即结束抽水，并且用淤泥或粘性土回填到底板底标高为止，为了防止突发事件的发生，要提高观察检测的频率，并请相关单位制定出一套合理的处理方案。
通常情况下会在基坑范围内设置2～3个轻型降水井，以形成降水漏斗，当再次开展开挖时不会出现流砂和管涌现象。
在开挖的同时，还要密切关注附近是否有重要建筑，如果存在重要建筑，就要开展回灌。
若以上措施没有有效地解决基坑底的管涌，或是检测的数据异常，就要在基坑四周施打双排双向旋喷桩，形成小范围止水帷幕，再重新开展基坑的开挖。
2.2预防流砂、管涌的基本方法（1）井点降水法：在开挖过程中，若出现流砂，要立即结束开挖，并用土方回填基坑，或向基坑中注水来平衡动水压力。
接着在第一时间在深坑周围补下二级井点，使地下水浸润线在开挖范围以下500mm之下的位置，再开展开挖。
如果坑底土体的抗浮不能抵抗动水压力时，要控制住承压水头，可以用井点管抽出不透水层下的承压水。
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径的土粒重量计百分数为 10%时）。易发生流砂地区取得不均匀系数
的值在1.6～3.2之间； 4)．土的含水量大于30%；
5)．土的空隙率大于43%；
6)．在粘性土中有砂夹层的地质构造中，砂质粉土或砂层的厚度 大于250mm。
3、流砂的危害
• 出现流砂现象时，土完全丧失承载力， 土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化， 基坑难以挖到设计深度。严重时会引起基 坑边坡塌方；临近建筑因地基被掏空而出
原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土 层，强度较低，变形较大。
比萨斜塔
处理措施
1838-1839：挖环形基坑卸载 1933-1935：基坑防水处理 基础环灌浆加固 1990年1月: 封闭 1992年7月：加固塔身，用压重 法和取土法进行地 基处理 目 前: 已向游人开放。
3、流砂的防治
在基坑开挖中，防治流砂的原则是“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。 （2）设止水帷幕法 （3）抢挖并抛大石块法。 （4）人工降低地下水位法
3、流砂的防治
• 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。 • 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）打入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入基坑内 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。
(四)水下管涌险情抢护
• 在坑、搪、水沟和水渠处经常发生水下管涌，给抢险工作带来 困难。可结合具体情况，采用以下处理办法： • (1)反滤围井。 • (2)水下反滤层。 • (3)蓄水反压。
(五)“牛皮包”的处理
• 当地表土层在草根或其他胶结体作用下凝结成一片时，渗透水 压把表土层顶起而形成的鼓包，俗称为“牛皮包”。一般可在 隆起的部位，铺麦秸或稻草一层，厚10～20cm，其上再铺柳枝、 秫秸或芦苇一层，厚约20～30cm。如厚度超过30cm时，可分横 竖两层铺放，然后再压土袋或块石。
流砂与管涌
流砂
什么是流砂 形成原因
流砂
危害
处理对策
防止流砂
1、流砂现象
在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在动水压力的推 动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为流砂现象。流砂发生后，土
完全丧失承载力，土体边挖边冒，施工条件极端恶化，基坑难以达到设计深
度。严重时会引起基坑边坡塌方,临近建筑物出现下沉、倾斜甚至倒塌。
管涌形成的原因是多方面的。一般来说，堤防基础为典 型的二元结构，上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是 粉沙、细沙，再下面是砂砾卵石等强透水层，并与河水相通。 在汛期高水位时，由于强透水层渗透水头损失很小，堤防背 水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这 股水压力冲破了粘土层，在没有反滤层保护的情况下，粉沙、 细沙就会随水流出，从而发生管涌。
• 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。
• 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
引起流砂的因素主要有： 1)．主要外因取决于水力坡度的大小，即该地区地下水位越高， 基坑挖深越大，水力压力差越大，越容易产生流砂现象；
2)．土的颗粒组成中粘土含量小于10%，而粉砂含量大于75%；
3) ．土的不均匀系数 D60/D10<5 （式中 D60 为限定颗粒，即小于 某粒径的土粒重量计百分数为 60% 时； D10 为有效粒径，即小于某粒
广佛地铁桂城站基坑出现 流砂，地面下沉约1.5m 图为砂包封堵抢险现场
2、产生流砂现象的原因
• 流砂的形成是多种多样的，可概述为由于河水的 冲积经过地质的变化而形成的砂层，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。 • 流砂发生的原因，主要是水在土中渗流所产生的 动水压力对土体作用的结果。 • 细颗粒、均匀颗粒、松散及饱和的土容易发生流 砂现象，因此流砂现象经常发生在细砂、粉砂及 粉土中发生。但是否会发生流沙现象，还与动水 压力的大小有关。
当，形成渗流通道。
(6)由于其他原因将堤背水侧表土层挖薄。
管涌的危害
• 管涌发生时，水面出现翻花,随着上游水位升 高，持续时间延长，险情不断恶化，大量涌 水翻沙，使堤防、水闸地基土壤骨架破坏， 孔道扩大，基土被淘空，引起建筑物塌陷， 造成决堤、垮坝、倒闸等事故。 • 据统计，1998年汛期，长江干堤近2/3的重大 险情是管涌险情。所以发生管涌时，决不能 掉以轻心，必须迅速予以处理，并进行必要 的监护。
ห้องสมุดไป่ตู้
内，可有效地防止流砂的发生。因此，此法应用广泛且较 可靠。
流砂防治的其他方法
地下连续墙
土壤冻结法
压密注浆法 阻止地下水 流入基坑
管涌
什么是管涌 形成原因
管涌
险 情 判 别 抢 护 方 法
危害
管涌基本概念
• 坝身或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现 象称为管涌。 • 管涌又称潜蚀、流土，是指在汛期高水位 情况下，堤防背水侧发生“流土”和“潜 蚀”两种不同含义的险情的统称。 • 管涌险情的发展，以流土最为迅速。它的 过程是随着水位上升，涌水挟带出的砂粒 增多，涌水量也随着加大，涌水量增大挟 带出砂粒也就更多
现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。
比萨斜塔
目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，
塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°
1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8 层，高度为55m 1272：复工，经6年，至7层，高48m，再 停工 1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工 1173：动工
1590: 伽利 略在此塔做 落体实验
一秒前
一秒后
抢护管涌险情的原则应是制止涌水带沙，而留有渗 水出路。这样既可使沙层不再被破坏，又可以降低 附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。
抢护方法
(一)反滤围井 在管涌口处用编织袋或麻袋装土抢筑围井，井内同步铺填反 滤料，从而制止涌水带沙，以防险情进一步扩大，当管涌口很小 时，也可用无底水桶或汽油桶做围井。这种方法适用于发生在地 面的单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况。对水下管涌， 当水深较浅时也可以采用。 围井面积应根据地面情况、险情程度、料物储备等来确定。 围井高度应以能够控制涌水带沙为原则，但也不能过高，一般不 超过1.5m，以免围井附近产生新的管涌。对管涌群，可以根据管 涌口的间距选择单个或多个围井进行抢护。围井与地面应紧密接 触，以防造成漏水，使围井水位无法抬高。 围井内必须用透水料铺填，切忌用不透水材料。根据所用反 滤料的不同，反滤围井可分为以下几种形式。
(三)蓄水反压(俗称养水盆)
即通过抬高管涌区内的水位来减小堤内外的水头差，从而降低渗透 压力，减小出逸水力坡降，达到制止管涌破坏和稳定管涌险情的目的。 该方法的适用条件是：①闸后有渠道，堤后有坑塘，利用渠道水位 或坑塘水位进行蓄水反压；②覆盖层相对薄弱的老险工段，结合地形， 做专门的大围堰(或称月堤)充水反压；②极大的管涌区，其他反滤盖重难 以见效或缺少沙石料的地方。蓄水反压的主要形式有以下几种。
• 1．沙石反滤围井 • 2．土工织物反滤围井 • 3．梢料反滤围井
（二）反滤层压盖
在堤内出现大面积管涌或管涌群时，如果料源充足，可采用 反滤层压盖的方法，以降低涌水流速，制止地基泥沙流失，稳定险
情。反滤层压盖必须用透水性好的材料，切忌使用不透水材料。根
据所用反滤材料不同，可分为以下几种。 • 沙石反滤压盖 • 梢料反滤压盖
管涌形成原因
堤防背水侧的地面粘土层不能抗御水压力而遭到破坏的原因大致为： (1)防御水位提高，渗水压力增大，堤背水侧地面粘土层厚度不够。 (2)历史上溃口段内粘土层遭受破坏，复堤后，堤背水侧留有渊潭， 渊潭中粘土层较薄，常有管涌发生。 (3)历年在堤背水侧取土加培堤防，将粘土层挖薄。 (4)建闸后渠道挖方及水流冲刷将粘土层减薄。 (5)在堤背水侧钻孔或勘探爆破孔封闭不实和一些民用井的结构不