基坑开挖流砂现象的产生和防治

2019-08-30 09:13 阅读 53 次 评论 0 条

当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时,用明排水法降水,挖至地下水水位以下时,有时坑底面的土颗粒会产生流动,随地下水一起涌入基坑。这种现象称为流砂现象。发生流砂时,土完全丧失承载能力,使施工条件恶化,难以达到开挖设计深度,严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜和倒塌。因此,流砂现象对土方施工和附近建筑物有很大危害。

(1)流砂产生的原因

流砂现象的产生是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果,如图1.11所示。

流砂现象的产生和防治

当水流在水位差的作用下对土颗粒产生向上的动水压力时,动水压力使土粒受到了水的浮力,如果动水压力等于或大于土的浮重度时,土颗粒处于悬浮状态,土的抗剪强度等于零,土粒随着渗流的水一起流动,就出现了“流砂现象”。

(2)流砂发生的条件

流砂现象经常发生在细砂、粉砂及粉土中,而是否出现流砂现象的重要条件是动水压力的大小和方向,因此,防治流砂应着眼于减小或消除动水压力。

(3)防治流砂的方法

在基坑开挖中,防治流砂的原则是“治流砂必先治水”。治理流砂的主要途径有消除、减小和平衡动水压力,改变水的渗流路线。其具体措施有:抢挖法、打板桩法、水下挖土法、地下连续墙法、枯水期施工法及井点降水等方法。

1、抢挖法:指组织分段抢挖,使挖土速度超过冒砂速度,挖到标高后立即铺竹筏或芦席,并抛大石块以平衡动水压力,压住流砂。此方法可解决轻微流砂现象。
2、打板桩法:将板桩打入坑底下面一定深度,增加地下水从坑外流入坑内的渗流距离,以减小水力坡度,从而减小动水压力,防止流砂现象的产生。
3、水下挖土法:不排水施工,使坑内水压力与地下水压力平衡,消除动水压力,从而防止流砂产生。此方法在沉井挖土下沉过程中常用。
4、地下连续墙法:在基坑周围先浇筑一道混凝土或钢筋混凝土的连续墙,以支承土墙、截水并防止流砂产生。
5、枯水期施工法:选择枯水期间施工。因为此时地下水位低,坑内外水位差小,水压力减小,从而可预防和减轻流砂现象。
6、井点降水:采用轻型井点等降水,使地下水的渗流向下,水不致渗流入坑内,又增大了土料间的压力,从而可有效地防止流砂形成。因此,用此种方法防治流砂较为可靠。

上述方法中,抢挖法、打板桩法、水下挖土法、地下连续墙法、枯水期施工法都有一定的局限,应用范围狭窄。而采用井点降水方法降低地下水,可以改变动水压力方向,增大土颗粒间的压力,是一种有效避免流砂危害的方法。

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