摘要：南京市江心洲属于长江中一座小岛，地质情况复杂多变。中新生态科技岛市政工程施工过程中遇到流砂地基的情况较为普遍。本文对流砂的形成原因和危害进行分析，并提出小型建筑物流砂地基处理的简易方法。
关键词：小型建筑物；地基；流砂；处理措施
1 江心洲地质情况
新加坡·南京生态科技岛位于南京市区西南部的长江之中，系江中的一座洲岛，隶属于南京市建邺区.该地区属于长江漫滩地貌单元，地基岩土层上部为素填土，中部为粉质粘土、淤泥粉质粘土，中下部为淤泥粉质粘土夹粉土、粉砂，下层为粉砂。浅表地层结构中主要为砂性土，加之地表地下水丰富，流砂现象较为普遍。
2 流砂形成原因分析
2.1 易产生流砂的条件
（1）水坡度较大，流速大，当动态水压力超过土粒重量，达到能使土粒悬浮时，即会出现流砂现象；
（2）土层中有厚度大于250mm的粉砂土层；
（3）土的含水率大于3％以上或空隙率大于43％；
（4）土的颗粒组成中土粒含量小于10％，粉砂含量大于75％；
（5）砂土的渗透系数很小，排水性能很差。
2.2 流沙形成的原因多种多样，其主要成因有以下几项
（1）当开挖的作业坑外部水位高于坑内抽水后水位，坑外水压向坑内流动的动水压大于颗粒的浸水密度，使土粒悬浮失去稳定变成流动状态，随水从作业坑底或四周涌入坑内，如果此时采用强行放坡开挖，抽水越深，动态水压力越大，流砂现象越严重。
（2）由于土颗粒周围附着亲水胶体颗粒，饱和时胶体颗粒吸水膨胀，使土颗粒密度减小，因而在不大的水冲力下能悬浮流动。
（3）饱和砂土在振动作用下，结构被破坏，使颗粒悬浮于水中并随水流动。
3 流砂的危害
基础是建筑物的十分重要组成部分，它对建筑物的安全和正常使用影响极大，在实际施工过程中必须结合工程地质条件、建筑材料及施工技术等因素，并将上部结构与地基基础综合考虑，使基础工程安全可靠、经济合理、技术先进，便于施工。在基础施工过程中，如果没有解决好这一问题，基础就会跟着砂层一起流动，发生位移，这样地基础的持力层就会发生变化，这对建筑物来说是十分有害的，也是绝对不容许有这种现象发生的。实践证明，建筑物的事故很多是与地基基础有关的。因此我们在进行施工时，必须要认真处理好基础，一般小型建筑物基础工程造价约占总造价的20%-25%。另外，地基基础属于隐蔽工程，一旦出现事故，不容易处理。因此基础工程实属百年大计，必须慎重对待。
4 流砂的防治
流沙的处理主要是除、减小或平衡动水压力，其具体措施有：
（1）枯水期施工——利用枯水季节施工，以便减小坑内外水位差。工期不紧、丰水位和枯水位相差较大时可考虑。
（2）打板桩——用钢板桩打入坑底一定深度，增加地下水从坑外流入坑内的距离，从而减少水力坡度，达到减小动水压力，防止流砂发生。快速方便，成效明显，在工程施工中是常用施工方法。
（3）打高压旋喷桩——向一定深度打入高压旋喷桩，高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。
（4）水中挖土——采用不排水的水下挖土，使坑内外水压相平衡，使其无发生流砂的条件，一般深井挖土均采用此法。江中、湖中施工常用。
（5）地下连续墙法——建造地下连续墙以供承重、护壁，并达到截水防止流砂的发生。此方法造价稍高，对于小型建筑物不太适用。
（6）人工降低地下水位——采用轻型井点、喷射井点、管井井点和深井泵点等进行人工降低地下水的方法进行土方施工，使动水压力方向向下，增大土粒间的动力，从而有效地制止流砂现象发生。
（7）抛大石块、抢速度施工——抛石挤淤法施工简单、迅速、方便。适用于常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3-4m的软土；在特别软的地面上施工由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排出时；适用于石料丰富，运距较短的情况。
5 流砂的综合处理方法
产生流砂现象的最直接原因就是基坑开挖深度低于地下含水层，由于土的含水层被切断，使地下水不断渗入基坑，给施工带来很大困难，这时将人工降低地下水位与其他处理方式相结合能够达到最佳的处理效果，保证设计质量效果。
人工降低地下水位，就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的虑水管（井），利用抽水设备，在基坑开挖前和开挖过程中不断地抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下，直至基础工程施工完毕为止。
5.1 集水井降水
集水井降水是在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入积水坑内，然后用水泵抽出坑外。四周的排水沟及集水井设置在基础范围以外，地下水流的上游。
5.2 井点降水
在基坑开挖深度较大，地下水位较高，而土质又不好的情况下，用集水井降水法施工往往容易出现坑内涌水、斜坡失稳，坑底上冒等现象，而用井点降水的方法，则可以解决这些问题。
井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的虑水管（井），在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。
井点降水法根据设备可分为轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等。具体使用时，可根据工程的特点、要求的降水深度、含水层土的类别及渗透系数、施工设备的条件和施工期限等因素，进行技术经济比较以后做出选择。
6 工程实例
（1）新加坡南京生态科技岛一期经济适用房中西组团连通管工程
连通管工程作业深度位于河床以下，采用围堰后反开挖方式作业。初始开挖过程中，遇到流砂现象，现场施工无法正常进行。
后经专家论证，工程采用密打拉森钢板桩支护隔水，增加地下水从坑外流入坑内的距离，从而减少水力坡度，达到减小动水压力，同时在坑内设置集水井，使用大功率抽水泵进行排水作业降低水位。这种处理方式效果明显，加快了施工进度，提高了施工质量。
（2）升龙公园道步行桥工程
桥墩基础位于流砂层，此处使用围堰封堵周边河道，使用大功率抽水泵排水，降低周边地下水位。多台挖掘机配合作业，加快基坑开挖速度，达到预定标高后，迅速打入松木桩，呈梅花形分布，抛大石块挤淤抢速度控制流砂。效果明显，工期与质量有保障。（见图1）
图1 抛石挤淤 图2 高压旋喷桩
（3）七号路污水顶管工程
顶管工作井为沉井，采用湿沉法下沉。地基加固采用高压旋喷桩，直径700mm，间距1200mm，加固土体，提高地基承载力。作业过程中为避免流砂的大量出现影响沉井下沉速率，采用了水中挖土，带水作业的方法，使内外水压平衡，无产生流砂的条件。（见图2）
7 结语
施工现场情况是复杂多变的，因此在施工过程中，我们一定要根据现场实际条件，灵活采用合理恰当的施工方法，做到既经济合理，又能加快工程的施工进度。
参考文献：
［1］《新加坡·南京生态科技岛地质勘查报告》［R］江苏南京地质工程勘察院.
［2］《建筑工程支护技术规程》（GBJ120-99）.
［3］《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）.
［4］陈仲颐．土力学：清华大学出版社，1994年第一版.
论文作者:薛颖
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/13
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