流沙及治理

流沙及治理

摘要：流沙又称流砂，是土体的一种现象，通常颗粒细，颗粒均匀、松散、和的非粘性土质容易发生这个现象。流砂通常指颗粒细、颗粒均匀、松散土粒在干燥环境、风力作用下发生移动的一种现象，是表面的；流沙是指颗粒细、颗粒均匀、松散土体中存在向上的渗透流力，单位颗粒土体的自身重力小于或等于受到向上浮力时，则土体在水力的作用下发生的悬浮、移动，当施工挖穿或桩基穿破流沙层时，由于向上渗透流力的作用，就会产生流沙事件，产生地质灾害，是隐蔽的。江苏地区主要表现为地下水作用下的流沙，流沙的成因是多种多样的，它对建筑物、道路的安全和正常使用影响极大。积极地预防、治理、处理流沙尤其重要，一般工程中的流沙可以通过加强前期工程钻探、工程设计、施工过程中处理等手段预防、防止、制止流沙，确保工程安全、减少工程事故。

关键词：流沙事件；治理

流沙的危害：根据施工不同时期而有所不同，所以在实际施工过程中必须结合工程地质条件、建筑材料和施工技术等因素，将上部结构与基础综合考虑，使基础安全可靠，经济合理，技术先进便于施工；在基础施工过程中，如没有对流沙引起重视，基础就会出现流沙事故，轻则影响施工进度、施工质量；建筑物施工竣工后，流沙会降低建筑物基础下土基承载力从而影响建筑物的使用与安全，轻则产生安全隐患，重则可使建筑物报废。实践证明，建筑物由于流沙引起事故多与施工过程中未及时发现和有效地处理流沙有关。同时对流沙的防治应从勘探、设计、施工等环节入手，环环紧扣；采用合理可行设计，切实先进的工艺、合理可行的施工方法把流沙发展控制好，流沙发生后治理好。

流沙成因：是指充满水分的松软泥沙，在受到外力的作用下即静水压力或上涌水等级因素作用下，向上动水压力抵消了颗粒重力。一旦包含水分的土壤在重力改变或是受到震荡，颗粒之间的水向沙层上层渗透，逼使沙颗分开，这时沙颗之间形成一水垫，形成流沙。工程上指基坑开挖时破坏了流沙层压力平衡，使沙水混合物在压力作用下外泄，土颗粒随着外泄水流流失而流失，在土壤内部产生空洞使土壤承载力下降，对建筑物产生危害。形成流沙条件：1、土壤颗料细、松散2、充满水且在压力平衡被打破后有动水不断补充进入3、具备静水压力或动水压力4、压力平衡被打破5、外泄通道畅通。

防止流沙原则：根据流沙成因不同采取相应流沙的防范原则，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井点降低地下水位后开挖基坑，或采取不排基内水采用抓斗等工具进行水下施工方法等。2、增长渗流路径，比如沿基坑壁打入深度超过坑底一定深度的板桩，其长度足以使受保护土体内的水头梯度小于临危梯度。3、在向上渗流出口处采用材料覆盖压重来平衡动水力。有时当土中渗流的水头梯度小于临危梯度时，虽然短时期内不致发生流沙，但由于土中细小颗粒在动水力作用下仍能从孔隙被告渗流挟带流失，时间久了，在土层中形成空洞，使基础强度降低，压缩性增大，形成安全隐患，危及建筑物。

流沙防止：成因决定措施，针对在实际施工过程中，通常处理基础的方法有

换土垫石层法、深度密实法、排水固结法、化学加固法、加筋法等。施工过程中流沙主要用换土垫石法、深度密实法、排水固结法、化学加固法、加筋法；建筑物完工后出现流沙主要用化学固法。具体方法有：1、换土、抛石：在施工过程中采用局部换土，或用竹胶板等盖住流沙口后用大块石压住竹胶板等，以增加土压重，以平衡动水压力；此方法适用于局部的轻微的流沙。2、排水固结法：采用井点降水，使动水压力方向改变，增大土颗间摩擦力，从而有效地制止流沙。止方法适用于大型基坑开挖且流沙面积大。3、采用压密注浆、喷浆、向土层中注入化学溶液或粘剂，将土颗固结起来，以改变土的物理力学性质，其主要目的是提高岩土力学强度和变形模量，且可大大降低土的渗透量，提高土的抗渗透性和抗剪强度，使其形成闭合防渗带，截阻地下水流和流沙。主要方法有：粘土水泥浆、粘土水玻璃、水泥粉煤灰混合物、硅酸盐浆液等。4、采用钢板桩、地下连续墙体、护壁，以达到增加地下水从坑外流入坑内距离，从而减少水力坡度，达到减小动水压力，从而达到截水防止流沙作用。5、利用枯水期施工，以便减小内外水位差。6、采用不排水水下挖土，使其坑内外水压保持相对平衡，使其不具备发生流沙的条件，一般深井挖土、灌注基础均采用止法。

下面主要从施工阶段谈谈流沙的处置。

首先，在基础开挖前进行安全和技术交底，认真研究地质勘探资料、施工图纸，使参加作业的施工人员对整个施工操作流程及各过程中注意事项有个比较清醒的认识和了解，在认真研读地质资料和施工图纸，充分了解流沙成因、沙层厚度、地下水位高低等地质状况有个比较直观的认识和危害基础上，采取相应的切实有效的方法进行施工。具体表现为：地质勘探资料中反应该施工区域有流沙层，则根据流沙层深浅、流沙层厚度、建筑物基础结构形式等级因素采用不同施工方案；主要有：

1、流沙层低于施工开挖深度且二者深度差的土壤所能承受的压力接近于向上渗流压力时，注意开挖时不要扰动该土质层，以免扰动该土层，引起流沙。若施工过程中扰动该土层则根据流沙面积大小、动水压力高低、流沙量的快慢决定采用换土垫石层法、深度密实法、排水固结法中经济合理，施工方便可行的方法。当承压土层厚度远大于向上渗流压力穿透土层最小厚度时，则按正常施工开挖深度开挖。

2、若开挖基础处于流沙层内时，首先根据实际情况通知设计单位。根据不同地质情况采取变更基础设计、加深桩基等。若不能改变设计时，根据基坑开挖深浅，决定是否先行挖除部分土层后，再进行采作何种方法治理流沙。或者采作排水固结法与换土垫石层法、深度密实法、化学加固法、加筋法相配合的组合防治方法。具体视基坑深度、施工周期、方案可行性、造价合理低价等综合因素考虑。

3、当建筑物施工结束后出现流沙主要采作化学固结法、切断水源法。在地下有压水源无法切断情况下，主要用化学固结法。原理为采用高压向土层中注入化学溶液或粘剂，将游离土颗固结起来，以改变土的整体物理力学性能，提高岩土力学强度和变形模量，提高土的抗渗透性和抗剪强度，使其形成闭合防渗带，

成功地控制下水流和流沙。主要方法有：粘土水泥浆、粘土水玻璃、水泥粉煤灰混合物、硅酸盐浆液等。注浆时注意控制材料配合比、流速、压力等。

结束语：

流沙防和治是一个系统过程，主要为施工过程中的治理，施工过程防治成本最小，效果最好；施工完成后流沙治理隐蔽性大，治理最终效果第一时间内无法明确评判，须通过一段时间后才能作出判断；所以实际施工中要加强施工过程中流沙治理，保证施工质量，不留隐患。