建筑工程施工中流砂現象的防治技術

劉雪妮

（甘肅第四建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730060）

層間水和流砂處理是建筑工程地基結構施工過程中的重要內容，在施工時，要保證層間水的暢通性，同時確保防水設置達到預期效果，在具體施工時要高度重視排水溝的設計、施工，抓好施工質量，杜絕漏水質量問題的發生。在基坑施工時，要采用高效合理的層間水處理水泵排水方式和技術手段，盡可能避免流砂現象的發生。一旦有流砂現象出現，要采用科學合理的防治處理措施，確保處理的可靠性、安全性和及時性。另外，要高度重視開挖支護方案的設計，提升建筑物的結構強度，提高層間水和流砂處理的減災效果。

1 建筑工程施工中流砂現象防治的重要性

在建筑工程施工過程中，施工人員要充分認識到層間水處理和流砂防治措施的重要性，并根據深基坑施工過程中的不同狀況，采取有效的流砂防治措施，把流砂防治工作放到首要位置。其一，針對深基坑施工時出現坑內積水的情況，工程技術人員首先要確認坑內積水是否有明顯流動的現象，如果坑內積水沒有明顯流動，工程技術人員需要利用降水觀測井來確認坑內積水的水位，并對深基坑開挖的土質進行檢測。當開挖的土質是淤泥質土，并且坑內積水是滯留水時，則可以判定流砂現象不明顯，土方開挖施工不受影響。假如基坑支護樁之間發生了較為嚴重的流砂現象，而且流砂帶走了大量砂土，導致深基坑兩側發生沉降現象，使深基坑出現裂縫，造成支護樁發生位移的現象。針對這些狀況，則必須采取相應的流砂現象防治措施，確保施工安全、順暢地進行。

對于建筑工程深基坑施工而言，通常施工規模較大，施工技術難度較高，對施工管理提出了較高的要求。同時，基坑開挖施工對施工現場的水文地質條件要求較高，在施工時也必須時刻關注施工區域的水文地質條件的變化，以上這些不確定的因素，都會導致流砂現象的發生，導致基坑出現質量問題。因此，在建筑工程深基坑施工過程中，必須把流砂現象防治作為重要的工作，在施工前做好各種預案，在防治時確保流砂處理的可靠性和安全性，最大限度減少流砂現象造成的影響。

現階段，由于我國地域遼闊，地質環境多變，很多建筑工程在施工時會面臨復雜的地質條件，再加上開挖支護施工水平尚處于不斷完善階段，導致流砂現象時有發生，對建筑物整體質量產生較大的影響。因此，加快引進先進的施工技術，科學制定開挖支護方案，不斷完善流砂現象防治措施，嚴格把控流砂現象防治的技術要點，切實抓好基坑開挖施工質量監測和維護工作，提升排水設施設置的科學性，成為建筑工程深基坑施工過程中的重要內容。

由以上論述可知，層間水及流砂處理對建筑工程整體質量具有決定性的影響，因此，在深基坑施工過程中，不僅要做好支護結構施工方案，而且在施工時要科學選取水泵排水和墊層等施工技術，嚴格執行相應技術管理措施，盡可能避免深基坑施工過程中出現水流涌出等問題，確保深基坑施工高效、高質量地完成。

2 建筑工程施工中流砂現象防治要義

（1）開挖支護施工流砂防治要點。在建筑工程深基坑開挖過程中，要做好開挖支護施工方案的設計，并精確掌控開挖支護施工中的質量隱患，明晰開挖支護技術的不足，做好流砂現象科學防治方案，針對流沙的具體情況，采取相應的防治技術，確保水位、壓力維持在正常范圍。在開挖支護施工過程中，要做好施工現場的監督檢查工作，針對技術難點，做好技術實施記錄工作，以便及時發現問題；在施工時，針對開挖支護施工中相關的技術難點，要及時采取相應措施，切實解決技術實施中帶來的問題。比如在施工中會出現孔壁厚度和密實度沒有達到正常值的情況，可以采取有效措施，通過提升黏土和泥漿的密度，來對孔壁厚度和密實度進行調整。如果深基坑開挖發生流砂現象，針對深基坑滯留水處理的技術難點，可以根據不同的情況確定相應的防治措施。比如可以有效利用排水溝和級配砂石，將基坑內的滯留水引入降水井，有效消除流砂現象帶來的危害。

（2）水泵排水和砂石覆蓋施工流砂防治要點。在層間水和流砂處理過程中，水泵排水和砂石覆蓋是施工中的技術難點，如何設置砂袋，有效利用圍堰，圍堵深基坑涌出的水流，成為深基坑施工過程中應對流砂現象的重要內容。在發生流砂現象時，會造成深基坑內的水土流失問題，而采用水泵排水，可以有效防止涌水口出現水土流失問題。在流砂現象較為嚴重的情況下，需要在基槽底部設置集水井，利用細石混凝土覆蓋管涌口。在具體施工過程中，需要結合流砂現象的實際情況，科學調整防治方案，在施工條件允許的情況下，以高效性和安全性為原則，快速推進工程基坑開挖進度，在達到坑底標高時，施工人員及時使用潛水泵進行排水，利用排水盲溝，把管涌的流水引流到集水井。同時，應根據施工進度和實際狀況，預先備好砂袋，高效分配人力和物力資源，對流砂部位進行清理。在清理過程中，為了有效增強土體壓力，施工人員需要在基坑的護坡樁間堆砌砂袋，同時，要密切關注上部土體的下陷情況，并制定應急方案，確保流砂清理工作高效、安全地進行。

（3）層間水和流砂處理方案設計要點。作為基坑開挖施工中的重要施工環節，層間水和流砂處理安全、高效，不僅取決于施工技術的有效執行，而且與基坑開挖方案設計密切相關。如何根據施工方案高效落實層間水及流砂處理，為流砂處理提供基本保障，是基坑開挖方案設計的重要內容。在具體設計中，要充分考慮給水排水管道的功能性和密封性，在管道設計上要結合層間水和流砂處理的不同需求進行相應設計，確保給水排水管道的功能性和密封性達到要求。同時，要考慮到層間水和流砂處理對排水系統的要求，根據相應標準，嚴格選取相應設備和材料，科學設計層間水及流砂處理排水系統，特別是降水方案設計和施工過程中的各種排水管溝的設計，要充分考慮流砂現象防治的需求，為層間水和流砂現象防治提供設計保障。

3 建筑工程施工中流砂現象防治技術比較評價

3.1 井點降水法

從產生機理看，動水壓力過大是產生流砂現象的根本原因。因此，為了有效規避因流砂現象造成的危害，在基坑開挖前，可以利用相關技術，采取人工降水的方式，有效杜絕流砂現象的產生。從技術層面看，通過人工降水減少動水壓力的方法操作簡單，但是由于施工現場地下水減少，破壞了施工周邊地下水系的均衡性，有可能會對施工現場周邊的建筑物產生影響，造成周邊建筑物發生下沉現象（見圖1）。因此，在使用該方法時，要采取有效措施，對周圍建筑物加強保護，并嚴格把控施工技術要點。

圖1 地下水流失造成鄰近建筑物開裂

目前，在建筑工程基坑開挖施工時，普遍應用井點降水法降低水位，以減少動水壓力，主要有以下幾種方式。

（1）輕型井點法。該方法是在基坑開挖前，根據基坑的大小，首先計算應使用井點管的數量，然后把這些井點管依照適當的距離，有序埋入蓄水層；其次，在把埋入蓄水層內的井點管用彎聯管進行連接，然后串聯到總管；最后，把總管連接到抽水設備上。在基坑開挖時，如果地下水水位高于基坑坑底，就啟動抽水設備，基坑下面的地下水就經過井點管匯入總管，然后被排出，從而實現減少動水壓力降低水位的目的。在技術層面上看，根據降水深度要求，結合真空泵抽水效率，可以采用單級或多級井點降水法。通常來說，單級井點降水法降水深度較低，一般小于6 m；而多級井點降水法則相對降水效果更好，一般可以達到12 m 的降水深度。

（2）噴射井點法。噴射井點法通常分為噴水井點法和噴氣井點法。從噴射原理來看，噴水井點法和噴氣井點法是一樣的，二者都是把噴射器安裝在噴水或者噴氣用的井點管內。從結構上看，噴水井點法和噴氣井點法使用的井點管均使用內管和外管，二者都在內管中安裝噴射裝置。從運行機理看，一般噴水井點法采用高壓水泵輸入高壓水，噴氣井點法采用空氣壓縮機輸入壓縮空氣，在噴射壓力下，基坑地下水會從外管與內管間隙中被抽走。

在噴水井點法的具體操作中，噴射器安裝在內管下端，當啟動抽水作業時，在高壓水泵的作用下，高壓水經內管循環到外管，在經過噴射器的側孔時，高壓水從側孔快速噴出，在側孔噴嘴附近，會形成由高壓水噴射形成的真空狀態，進而激發出一定的吸力，把基坑地下水吸入到濾管內，在真空壓力的推動下，地下水和高壓水經過擴散管流向內管，然后從總管被快速排出。該方法優點是排水使用設備較為簡單，排水深度可以達到20 m。缺點是在高壓作用下，噴射器容易磨損，由于內管埋在地下，給噴射器更換帶來施工難度，造成維修成本加大。

（3）電滲井點法。該方法是輕型井點和噴射井點的改進版，針對滲透系數較小的粉質黏土，可以實現更好的排水效果。電滲井點的機理是，把輕型井點和噴射井點的井點管設定為負極，打入鋼筋設定為正極，然后用電線把井點管和鋼筋連接成通路。在基坑開挖施工時，如果地下水水位超過基坑坑底，就開通直流電，由于基坑下的土顆粒帶負電，從而向正極移動，而帶正電荷的地下水則向負極流動，在電滲和真空作用下，地下水流向負極井點管，從井點管側孔排出。在通電情況下，通過井點管持續抽水，最終把地下水位降低到基坑坑底以下。

（4）管井井點法。在間隔排列方面，該方法與輕型井點法相同，均是在基坑內按一定距離隔開；不同的是，井點管之間不用管道相連，而是每個井點管單獨進行作業，從而形成每個井點管配備1 臺抽水泵的情況。該方法的優點是多臺水泵同時作業，可以在短時間內迅速排水，從而可以高效降低地下水水位。由于管井井點法能高效排水的特點，特別適用于滲透能力強的土質，如果基坑土層下地下水存水量較大，也可以利用管井井點法進行高效排水。從維護角度看，由于各個井點管對應一個水泵，一旦出現故障，容易維護和管理。從降水深度看，該方法降水深度通常在5 m 左右，在對降水深度有較高要求的情況下，可以選擇深井泵點，該方法降水深度可以達到15 m 左右。

3.2 打鋼板樁法

在基坑開挖前，可以用鋼板樁代替井點管，在打入環節，通常有以下兩種方式：一種是確定基坑中的不透水層，然后把鋼板樁打入層內，利用鋼板樁阻攔基坑水，實現減小動水壓力的目的；另一種是根據基坑的實際情況，也可以把鋼板樁打入基坑底部，利用引流作用，使基坑水與地下水共同作用，有效提升了基坑水的滲流長度，從而改變了動水壓力的方向，使動水壓力值控制在安全范圍內，使地下水位低于基坑坑底，進而有效消除了流砂現象的隱患，保證了基坑開挖安全、高效地進行。

3.3 化學壓力注漿法

化學壓力注漿法的基本原理是以高壓泵和輸送管道為基本設備，以化學漿液為輸入原料，在高壓泵產生的動能推動下，這些化學漿液經過輸送管道被壓入基坑土層中，在高壓的作用下，這些化學漿液與基坑土層中的細砂充分混合，鞏固了基坑承載力和密封性，防止了地下水溢出的可能，避免了流砂現象的發生。該方法使用方便，施工效率高，能夠產生很好的加固效果，但是施工成本太高，在建筑工程中很難得到廣泛推廣。

4 結語

層間水和流砂現象防治對于建筑施工高效、安全進行具有重要的意義，是基坑開挖施工中的關鍵環節。現階段，我國建筑工程流砂防治技術尚待升級，在基坑開挖中流砂現象造成的安全事故時有發生，這就對施工設計和施工方案的執行提出了更高的要求。在基坑開挖前，要做好施工現場的水文地質勘測工作，根據施工現場的實際情況，因地制宜制定最佳的流砂現象防治策略，科學合理地選取流砂現象防治技術，以此制定基坑開挖施工方案，并在施工過程中高效落實每一個技術環節，嚴把技術關，科學把控層間水和流砂現象處理的施工質量和施工進度，為基坑開挖施工提供保障，保證建筑工程施工安全、高效地進行。