某基坑工程流砂的成因分析及處理措施

彭 剛

流砂是土體的一種現象，通常細顆粒、顆粒均勻、松散、飽和的非粘性土容易發生這個現象。流砂的形成是多種多樣的，但它對建筑物的安全和正常使用影響極大。發生流砂時，土體失去承載力，不但使施工條件惡化，還會影響基坑工程的穩定性，嚴重時會引起基坑邊坡塌方，土坡側向位移與沉降急劇增大，危及工程的安全和施工的順利進行。由此可見，在某些深基坑工程施工過程中，對流砂進行有效控制和及時處理至關重要。本文結合鄭州地區某深基坑工程實例，分析了流砂成因，提出了相應的措施。

1 工程概況

基坑深18.39m，采用鉆孔樁+鋼支撐圍護結構支護體系，鉆孔灌注樁樁長 27.49m，樁間噴護采用掛網噴混凝土。鄭州地區主要是黃泛區及黃河古道的砂性土、粉土地區分布。該場地地貌單元為黃河沖洪積平原，基坑位于粉砂、粉質粘土、粉土、細砂等地層。根據勘察揭露，場地內地下水可分為空隙潛水和承壓水。空隙潛水主要賦存于14.60m～19.70m以上的粉土層中，承壓水主要賦存于 16.00m～34.30m范圍內的粉砂、細砂地層。

2 流砂現象及原因分析

流砂的變形破壞形式是多種多樣的，隨著場地條件及地下水作用方向不同，形成流砂、潛蝕、側滑、流塌等多種表現形式。流砂是砂土在水壓變化條件下形成的，流砂形成需同時具備三個條件:1)地層為砂性土，如細粒、松散的砂土、粉土等。2)位于地下水位以下，受水壓作用。3)破壞原地層的穩定或水壓頭發生(反復)變化，如基坑開挖、抽水、河水上漲等。當砂性土地層同時具備上述三個條件時，當水壓力大于有效壓力，砂在自重或側向水壓力(或者附加載荷)的作用下與水一起發生流動，就形成流砂。

基坑土層性質如下:

第①層粉土:表層為耕植土，含植物根莖;下部為粉土，褐黃色，稍濕，稍密，干強度低，韌性低，局部夾粉質粘土團塊，平均厚度2.25m。第②層粉砂:褐黃色，稍濕，松散，夾粉土薄層，含植物根莖，平均厚度1.71m。第②-1層粉土:褐黃～褐灰色，稍濕，稍密，平均厚度1.25m。第③層粉質粘土:褐灰～深灰色，軟塑，夾粉土薄層，平均厚度2.33m。第③-1層粉土:褐灰色，濕～很濕，稍密，夾粉質粘土薄層，平均厚度 1.00m。第④層粉土:褐黃～褐灰色，濕～很濕，中密，夾粉質粘土薄層，平均厚度3.09m。第④-1層粉質粘土:褐灰色，軟塑，稍密，夾粉土薄層，平均厚度0.93m。第⑤層粉土:灰～灰褐色，濕，中密，局部夾粉土薄層，平均厚度1.46m。第⑥層粉質粘土:黑灰～灰黃色，軟 ～可塑，切面稍光滑，夾粉土薄層，平均厚度 3.66m。第⑥-1層粉質粘土:褐灰 ～黑灰色，濕 ～很濕，中密，平均厚度1.21m。第⑦層細砂:褐灰～灰黃色，飽和，中密 ～密實，夾粉土薄層，平均厚度1.98m。第⑧層中砂:灰色 ～褐黃色，飽和，密實，夾細砂、粉砂薄層，平均厚度6.87m。第⑨層粉質粘土:黃褐 ～褐黃色，硬塑，局部夾粉土薄層，平均厚度1.39m。第⑩層中砂:淺黃～褐黃色，飽和，密實，夾細砂薄層，平均厚度2.25m。

圍護樁及第一層圍檁、支撐施工完畢，基坑降水穩定在-19.00m處，在基坑北側開挖，挖完第二層土(-2.25m～-3.96m)后，有兩處圍護樁樁間開始滲水，且在很短的時間內，滲水處越來越多，且帶動砂流出，造成大量流砂(見圖1)。

從工程地質勘察報告可以看出在-3.70m～-5.00 m為粉砂層，而下層土為粉土層，該粉土層垂直滲透系數小，為一隔水層，在-12.00m處又有一粉土層，上部為砂層，雖然基坑降水已經穩定到基底下，但是由于隔水層的存在，-5.00m以上的上層水并未排出，造成了開挖至該土層時產生了流砂，含水量由地表水補給來源決定其大小。經過分析及查找，明確了水的來源。

1)基坑南側約6.00m處有一施工排水溝，寬約2.50m，深約1.50m，常年排水，通過滲流已形成流水通道，侵蝕樁后土體，隨流水從樁間流出。一旦土體開挖，就會造成坑內與坑外的水壓失衡。2)開挖前幾日有暴雨，雨水囤積，造成地表水非常豐富，又由于在-5.00m～-7.00m處有一隔水層的存在，造成上層滯水仍然豐富。

3 治理措施

治理流砂主要是把基坑外部的水降下去或者把基坑外的水止住，可以在-7.00m以上的土層采用輕型井點降水，或者做止水帷幕，經過綜合考慮，采用如下方案:

1)針對基坑邊的排水溝，把排水溝移到離基坑稍遠的地方，在溝底鋪設塑料薄膜，最大程度上減小了該排水溝的滲漏對基坑造成的危害。2)針對上層滯水問題，采用輕型井點降水，把隔水層上部土層的水排出來。3)對于已經出現的樁間的流砂造成的空洞，采用向內部噴射混凝土的做法填補。

4 結論及體會

1)對有較厚的細、粉砂層，地下水較豐富、周邊有水源補給的基坑施工，施工單位在編制基坑支護設計和土方開挖方案時，對流砂的危害應有充分的認識。若能在施工前充分研究地質勘探資料，按考慮流砂的思路制定支護方案和施工組織設計，即可避免流砂現象的發生，更不會出現流砂問題后被迫停工進行處理，既耽誤了工期，又增加了許多不必要的費用。

2)設計人員運用工程地質勘察報告進行基坑設計時，應該根據工程水文地質條件，針對該場地所具有的典型土層，對施工時可能發生的問題，提出必要的相應的設計方案和防治措施。

3)本工程最后采用的方案，很好的處置了流砂，為下步施工提供了條件和安全保障，也為基坑的進一步開挖提供了參考，避免了再次發生流砂現象。

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[3] 高 潔.簡易輕型井點法降水開挖流砂基坑[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2008，7(2):23-26.