对流砂、管涌的防治措施

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，土粒产生悬浮流淌，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（ρ-1）（1-n） I临界水力坡度 ρ土粒密度 n土的孔隙率 在基础施工中易形成流沙的状况一般有如下几种 （1）坑内采纳明排水，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）深坑旁边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，首先应依据地质钻探资料和工程实际状况，设计深基础施工的降水方案。通常采纳的基坑降水方法有人工降水、抗渗围护等，无论采纳什么方案，方案中应对坑中待挖土中的地下水位改变状况进行必要的验算，使降水措施满意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，如发觉有地下承压水，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实力验算。 （3）对工程所在地的类似深基础施工状况进行必要的调研，吸取其它工程在深基础施工中的阅历与教训。 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“削减或平衡动水压力”。如依据监测和验算，基坑降水或坑底土抗浮达不到施工要求，应实行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。b）采纳基坑人工降水时，在开挖之前，应在基坑范围内设置地下水位观测井，监测人工降水的效果；c）当发觉有承压水和不透水层以后，在采纳轻型井点降水时，井点立管不应穿过不透水层；d）对于穿过不透水层的桩基，假如土方开挖标凹凸于承压水头标高，则有必要对桩四周进行注浆加固，以避开承压水沿桩周边上泛形成管涌。 （2）井点降水法a）当出现流沙时，应马上停止开挖，并回填深坑将流沙埋没，或在深坑中注水，以平衡渗流的动水压力。然后在深坑四周马上补下二级（或三级）井点，待二级（三级）井点降水使地下水浸润线低于开挖范围以下500mm后，再接着开挖施工。b）当深坑接近承压水层时或经计算坑底土体的抗浮不能满意稳定要求时可采纳点井管穿过不透水层干脆抽取不透水层下的承压水，以降低承压水头，从而避开因承压水头过大而形成管涌。由于地下承压水流量大，不宜采纳轻型井点，应采纳出水量较大的喷射井点或管井降水。c）井点降水法的原理如图1所示。深井的布置量、布置深度应依据承压含水层的承压水头H、承压水土层渗透系数K，单井出水实力q和要求降低水头量S经计算确定。 （3）土体抗渗加固截水法当地下含水层渗透性较强，厚度较大时，可采纳悬挂式竖向截水与坑底井点降水相结合（如图2）或采纳悬挂式竖向截水与水平封底相结合的方案（如图3）。在土体开挖之前，对深基坑四周抗渗薄弱的土体进行抗渗加固。土体抗渗加固的方法有深层搅拌桩加固、粉喷桩加固、压密注浆加固与劈力注浆加固等方法。土体抗渗加固的水泥掺量可依据试验确定，一般浆喷深层搅拌的水泥掺量宜为被加固土重量的1518；粉喷深层搅拌的水泥掺量宜为被加固土重量的1316；注浆加固的浆液注入率一般为被加固土体重量的1520，浆液协作比水泥粉煤灰水玻璃110.04。加固的范围（深度和厚度）可经过计算确定，被加固的土体具有肯定强度和较高抗渗实力，形成一截水帷幕，截水帷幕的渗透系数不宜小于1.010-6cm/s，可保证深坑开挖时，不会出现流沙或管涌现象。当采纳悬挂式竖向截水与水平封底相结合的方案时（如图3），应对坑底加固土体的抗浮稳定进行验算。 5、出现流沙、管涌时的应急措施 5.1基础出现管涌时的应急措施 5.1.1集水井强排法 集水井强排法前提是基坑底标高在不透水层以上，且待挖土体中的地下水浸润线标凹凸于坑底标高。假如由于地下承压水的作用基坑出现管涌，应马上采纳细石或绿豆砂将管涌口覆盖以削减涌水口的砂土流失，同时在坑底挖临时集水坑用水泵进行明排水，对坑中土进行抢挖。当挖土至坑底标高后，将图（4）中所示的集水井埋入坑底土中，采纳潜水泵排水，并在管涌点到集水井之间做排水盲沟使管涌的流水沿盲沟流入集水井。假如管涌点过多，则应在坑底做细石或绿豆砂垫层。集水井可采纳直径在600800mm左右的铁皮桶（如柴油桶）做成，桶壁打有集水小孔，外侧为绿豆砂反滤层。当集水井排水使坑中水位低于基坑底设计标高时，马上进行砼垫层的浇筑。为了保证垫层砼下盲沟或细石垫层排水畅通，在砼垫层与砂垫层之间应隔有一层铁皮或3050mm厚的预制砼板。垫层浇完以后，对集水井口采纳钢板封没，并将水泵的出水管采纳硬质管引出基坑，并保持水泵抽水连绵不断，垫层砼具有肯定强度以后马上进行深坑中钢筋砼施工。必要时可以采纳深坑砼单独先浇的方法，以确保深坑施工的平安性。 集水井排法的留意点 （1）管涌出水口应时刻覆盖有细石或绿豆砂滤层，保证流水畅通但不流失砂土。 （2）开挖速度要快，采纳抢挖措施，先挖临时集水坑，后挖涌水点到集水坑的排水明沟，最终开挖基坑土体。 （3）铁皮桶的集水井外侧反滤层要有足够的厚度，以确保集水井中抽取的是清水。 5.1.2深井降水法 当基坑出现管涌现象，马上停止开挖，并将深坑回填到地下承压水头以上，采纳钻孔下套的方法进行打深井，深井的深度一般在不透水层以下23m即可，采纳深井抽水，以降低深坑部位的地下承压水头，使其降到坑底标高以下0.5m。深井的数量应依据深坑大小，承压水头的高度、承压水土层的渗透系数等参数经计算确定。其降水原理与施工要点同4.2.2中的井点降水法。 5.1.3注将法 在开挖基坑中局部深坑时，如深坑底出现管涌，但承压水头较低时（低于深坑顶面标高）可采纳注浆法。首先应马上停止对局部深坑的开挖，并对深坑进行部分土方回填，将流沙、管涌点埋没，回填高度应高于承压水头的高度。然后采纳注浆法将坑中的土方进行注浆加固，其方法同4.2.2节中的土体抗渗加固截水法（如图3）所述。但由于是应急措施，不宜采纳需大型设备进场的深层浆喷搅拌或粉喷搅拌等方法。为加快注浆的凝固和提高早期强度，应在注浆液中掺入肯定比例的水玻璃或早强剂。注浆加固土体具有肯定的强度后即可进行深坑开挖，当深坑底接近于或穿过不透水层时，应当对坑底土体进行搞浮稳定验算，以确定注浆加固土层的厚度。 5.2基坑出现流沙时的应急措施 当采纳基坑放坡开挖、井点降水，特殊是采纳轻型井点降水时，对局部深坑（如集水坑、电梯基坑等）开挖，很简单形成流沙现象。一般