建筑施工技术：流砂的防治方法

采用集水井降水法开挖基坑，当基坑开挖到地下水位以下时，有时坑底土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂现象。此时，基底土完全丧失承载能力，土边挖边冒，施工条件恶化，严重时会造成边坡塌方，甚至危及邻近建筑物。流砂现象易发生在细砂、粉砂及亚砂土中。

1.流砂发生的原因

动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质可通过图1-10说明。

图1-10　动水压力原理图

1，2—土颗粒

图1-10（a）中水由左端高水位h1，经过长度为L，断面面积为F的土体，流向右端低水位h2，水在土中渗流时受到土颗粒的阻力T，同时水对土颗粒作用一个动水压力GD，二者大小相等，方向相反。

图1-10（a）中，作用在土体左端a—a截面处的静水压力为ρw·h1·F（ρw为水的密度），其方向与水流方向一致；作用在土体右端b—b截面处的静水压力为ρw·h2·F，其方向与水流方向相反；水在土中渗流时受到土颗粒的阻力为T·L·F（T为单位土体的阻力）。根据静力平衡条件得：

由上式可知，动水压力GD与水力坡度Ⅰ成正比，水位差愈大，动水压力愈大，而渗透路程愈长，动水压力愈小。(www.xing528.com)

产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向（与水流方向一致）与土的重力方向相反，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，见图1-10（b）。当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。在粗大砂砾中，因孔隙大，水在其间流过时阻力小，动水压力也小，不易出现流砂。而在黏性土中，由于土粒间内聚力较大，不会发生流砂现象，但有时在承压水作用下会出现整体隆起现象。

2.流砂的防治

流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。具体措施为：

（1）抢挖法。即组织分段抢挖，使挖土速度超过冒砂速度，挖到标高后立即铺席并抛大石块以平衡动水压力，压住流砂。此法仅能解决轻微流砂现象。

（2）打钢板桩法。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长度，以减小水力坡度，从而减小动水压力。

（3）水下挖土法。即不排水施工，使坑内水压与坑外地下水压相平衡，消除动水压力。

（4）用井点法降低地下水位，改变动水压力的方向，是防止流砂的有效措施。

（5）在枯水季节开挖基坑，此时地下水位下降，动水压力减小或基坑中无地下水。

（6）地下连续墙法。沿基坑四周筑起一道连续的钢筋混凝土墙，用来截住地下水流入基坑。