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摘要：本文就沉井下沉、沉井封底施工过程中出现流砂现象，分析了产生流砂现象的主要原因，结合地质报告针对流砂事故提出处理方案及建议，总结流砂处理经验。
关键词：沉井；流砂事故；处理方案；总结
一、引言
给排水工程地下构筑物常采用沉井施工方法，这种方法适用于埋设较深的构筑物。由于地质结构原因，沉井沉至地下水位以下，从沉井中直接开挖下沉经常容易引起沉井内外出现水头差，导致出现流砂现象。因而引起沉井下沉过快、沉井倾斜，以致影响周边构筑物的安全，也给施工带来极大困难。
本文针对工程实例，在沉井施工与封底过程中出现流砂现象，结合周边环境和现场条件等，采用了深层搅拌桩做止水帷幕，施工过程中采用高压旋喷桩进行补漏+沉井施工过程中不排水+灌注水下混凝土封底综合措施处理流砂事故，取得预期理想效果。
二、工程概况
本工程沉井场地位于高铁和高速公路之间，沉井距离桥墩最近距离10.5 米，距离附近河涌约8 米；沉井外径Ф8 米，壁厚0.5 米，底板厚0.8 米；地面标高3.16 米，沉井混凝土底板顶面标高13.93 米（相当于井深：10.77m+1.0m），河涌平时水位标高0.6 米（非涨潮期）。
当沉井施工沉至地面下约8.0 米左右时，发现沉井底部发生流砂现象，沉井下沉过快，且井身发生严重倾斜，沉井周围5 米内发生不同程度沉降现象，情形严峻，令人担忧，及时采取了停止继续下沉作业，并向井内回灌满水的应急措施。
为保证高铁和东新高速桥墩稳定安全和周边环境安全，避免险情进一步发生，确保沉井施工安全与沉井施工的正常进行，必须采取妥当的处理措施。
三、事故原因分析
流砂的形式是多种多样的，随着场地条件地下水作用方向不同，形成流砂、侧滑、崩塌等多种表现形式，流砂是沙层在水压作业下形成的，一般流砂形成必须同时具备以下三个条件：
（一）地层为砂性土，如细粒、松散的砂土、粉土等；
（二）位于地下水位下，受水压作用；
（三）破坏原地层的稳定或水压头发生变化，如基坑开挖、抽水、河水上涨等。
当砂性土层同时具备以上三个条件时，当水压力大于有效压力，砂在自重或侧向水压力或者附加载荷的作用下与水一起发生流动，就形成了流砂。
基坑土层性质依次如下：
（一）杂填土（Qml）（2.0m 左右），本层土黄、土红、土灰色，主要为粉质粘土，含多量碎砖石，松散，部分孔段顶部夹薄层混凝土板。
（二）淤泥质砂土（Qal）（5.5m 左右），本层灰黑、土灰、灰黄色，含粉砂或细砂，饱和，流塑-软塑。
（三）细粉砂（Qal）（4.5m 左右），本层灰白、土黄、浅灰黑色，含少量淤泥和粘粒，饱和，松散-稍密，局部中密。
从工程地质勘查报告可以看出，沉井施工至地面7.5 米时地质为细粉砂层，同时具备了流砂发生的三个条件，造成了沉井至该土层时发生了流砂事故。
四、事故处理方案与设计
根据现状，沉井施工开挖深度大，现场地下水位高，土层渗透系数大等原因，造成止水帷幕局部漏水，随着沉井施工时间的推移，流砂越来越多，问题越来越严重，采用正常的降水措施施工已不能满足施工要求；四方（业主、监理、设计、施工）决定：局部采用高压旋喷桩对漏水的搅拌桩止水帷幕进行处理；为了满足工期需要采用不排水法下沉沉井及水下灌注混凝土对沉井进行封底等综合处理措施。
（一）深层水泥土搅拌桩止水帷幕挡土墙：在距离沉井外壁1.25 米处加打两排Ф500 水泥搅拌桩止水帷幕，搭接长度150 ㎜，以增强渗透途径减少水力坡度，防止流砂涌入井坑内，保证施工安全。
（二）对局部漏水的水泥土搅拌桩止水帷幕进行高压旋喷桩处理，确保开洞口顶管时不漏水，保证施工安全。
（三）由于工期紧迫，无法等待高压旋喷桩到龄期时降水施工，采用不排水法施工沉井，待沉井到位稳定后，进行水下灌注C25 混凝土封底。
五、施工技术要求与实施
（一）深层水泥搅拌桩止水帷幕+高压旋喷桩补漏施工技术
1.根据设计要求，认真组织施工，桩机安装前应检查场地的平整度，确保桩机安装平稳，垂直度偏差≤1%。
2.桩机就位施打时，控制下切速度，搅拌机下切到设计深度后，应停留30～50S，待供浆至孔底后慢速提升搅拌，使水泥浆与地基土均匀拌和，提升速度应控制在0.45～0.5m/min，边旋转边喷浆，与提升及下沉同步进行。
3.确保水泥的参入量，固化材料使用P.O42.5R 硅酸盐水泥，水灰比为1，参入量≥200 ㎏/m，供浆时必须保证连续性，若因故断浆必须把搅拌桩机头下沉至断浆面一下1 米，重新注浆搅拌。
4.打桩施工必须连续作业，两桩搭接150㎜，相邻两桩施工间隔时间不宜超过10h，否则应采取补桩措施，以确保桩与桩的有效搭接，使帷幕起止水作用。
5.沉井施工过程中，对局部漏水的搅拌桩止水帷幕采用高压旋喷桩处理，水泥浆中加皁强剂（玻璃水），加快凝固时间。
（二）不排水法水下灌注混凝土封底
1.当沉井下沉到设计标高时，经2～3 天进行沉井观测，在8 小时内累计沉降小于10 ㎜才能进行沉井混凝土封底施工。
2.由于采用不排水法灌注水下混凝土，必须采用2 根D=300 ㎜的钢制导管与潜水员配合进行二次灌注，以保证灌注的混凝土扩散半径足够与第一次相接；导管底口距离基底面200㎜，导管顶部装有一个设有阀门的管节与漏斗相接。
3.首批混凝土的坍落度（12cm 左右）不能太大，以免落下的混凝土不能形成一定的坡率而埋不住导管底口，每根导管灌注前均应在30min 内储够所需的混凝土量于储仓内；同时漏斗、运输车和拌和机内也都应储满，以便开灌后能连续不断地进行灌注。
4.随着第二次灌注水下混凝土与第一次相接，源源不断的混凝土灌入锥体及导管内，混凝土在水下人工（潜水员）摊开和抄平（实际施工时比设计沉井底板厚10cm 左右，但井底标高不变。）直至设计标高，沉井封底工作随之结束。
六、结束语
通过本工程流砂事件，在沉井施工遇流砂时，通过采取上述处理措施沉井的下沉与沉井的封底施工均能按照设计要求完成沉井的施工；这样既保证了工程顺利进行，同时也确保附近高铁和高速桥墩的安全及周边环境安全，取得预期效果。
参考文献：
[1]叶志得.基坑工程流砂处理方案及效果〔J〕.建筑技术，2005，36（8）625～626.
[2]王中原.某工程基坑流砂处理方案〔J〕.施工技术，2004，33（10）77.
论文作者:段伟平
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/20
标签：沉井论文; 流砂论文; 混凝土论文; 封底论文; 帷幕论文; 标高论文; 水下论文; 《基层建设》2017年5期论文;