形成原因
產生流砂現象的原因有內因和外因:
內因:取決於土的性質,當土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透係數小、排水性能差等均容易產生流砂現象。因此,流砂現象極易發生在細砂、粉砂和亞粘土中,但是否發生流砂現象,還取決於一定的外因條件。
外因:是地下水在土中滲流所產生的動水壓力(滲流力)的大小。
當單位顆粒土體受到的向上的滲流力大於或等於其自身重力,則土體發生懸浮、移動。即:
滲流力-單元體自重應力=γw*i-γˊ*h>0,則流砂形成。
其中γw為水的重度,γˊ為土體的浮重度。
流砂
是土體的一種現象,通常細顆粒、顆粒均勻、鬆散、飽和的非粘性土容易發生這個現象。
防止可通過減少或者平衡動水壓力等
流砂的形成原因
流砂的形成是多種多樣的,主要原因是由於河水的沖積經過地質的變化而形成的砂層,在遇到水流的情況下,整個砂層發生流動,從而形成了流砂層,在長江沿岸、沿淮部分地區以及我省的碭山、蕭縣也有流沙層的分布。流砂,顧名思義,就是流動的砂子,這主要是砂子在地下遇到水,在水的壓力發生變化的情況下,水發生了流動,這樣砂子跟水一起發生了流動。在通常情況下地下水的壓力是固定不變的,但是一旦水壓發生變化,整個砂層就會跟著發生變化,因此處理好流砂問題對基礎的影響,對於基礎施工來說,有著十分重要的意義。正確的處理好流砂層在基礎施工過程中造成的負面影響,不僅可以有效的控制工程的造價,而且能夠提高施工的工藝水平。
2 流砂的危害
基礎是建築物的十分重要組成部分,它對建築物的安全和正常使用影響極大,在實際施工過程中必須結合工程地質條件、建築材料及施工技術等因素,並將上部結構與地基基礎綜合考慮,使基礎工程安全可靠、經濟合理、技術先進,便於施工。在基礎施工過程中,如果沒有解決好這一問題,基礎就會跟著砂層一起流動,發生位移,這樣地基礎的持力層就會發生變化,這對建築物來說是十分有害的,也是絕對不容許有這種現象發生的。實踐證明,建築物的事故很多是與地基基礎有關的。例如著名的義大利比薩斜塔的傾斜就是由於地基的不均勻沉降而造成的。我國上海工業展覽館建於1954年,總重10000t,地基為厚14m的淤泥軟質粘土。建成後,當年地基下沉0.6m,目前大廳平均每年沉降量達1.6m。因此我們在進行施工時,必須要認真處理好基礎,一般多層建築中,基礎工程造價約占總造價的20%-25%,對高層建築或需地基處理時,則所需費用更大。另外,地基基礎屬於隱蔽工程,一旦出現事故,不容易處理。因此基礎工程實屬百年大計,必須慎重對待。
3 流砂處理的簡易對策
隨著我國國民經濟的發展,不僅要選擇在地質條件好的場地上從事建設,而且有時不得不在地質條件不良的地基上進行施工;另外,隨著科技的日益發展,結構荷載增大,對變形要求越來越嚴,因此必須要選擇最恰當的地基處理方法來施工。只有充分認識了流砂的形成原因和流砂的危害才能採取切實有效的方法來進行處理,在進行基礎施工之前先認真閱讀地質勘察報告書,對砂層的厚度、地下水位的高低等地質狀況有個比較直觀的認識,這樣才能便於我們採取何種施工方法來進行施工。
在實際施工過程中,通常處理基礎的方法有換土墊層法、深層密實法、排水固結法、化學加固法、加筋法、熱學法。
這裡介紹處理流砂的方法是綜合了換土墊層法和排水固結法兩種施工方法的優點。在開工之前先進行安全和技術交底工作,使參加作業的施工人員對整個操作的流程有個比較清醒的認識和理解,便於我們組織施工。首先是土方的開挖,最好選擇機械挖土,這樣可以提高速度,加快施工的進度。開挖深度根據設計要求而定,在開挖的過程中要做好排水措施,在開挖基礎的附近處,設定集水井,用吸砂泵或離心式水泵不停的向外排水,集水井的設定位置要根據基坑平面開頭與大小,土質與地下水位的高度與流向、降水深度等決定,設定在地下水流的上游一側。整個抽水過程要持續到土方和基礎施工結束時為止,上面如果有砂層,用人工清理完畢,再用塊石填置,直到能夠滿足設計要求,這樣整個基礎墊層的組成就發生了變化,原先為砂和水,現變成了塊石和砂的混合物,在這個過程中要不停的排水,下一步是在墊層上澆築砼,這樣逐步推進,再進行下一段的施工,直到整個基礎施工結束,為了防止基礎四周土方發生塌方,在施工過程中可以根據實際情況在基礎周圍布置木樁,防止基礎四周土方塌陷。在此施工過程中,由於不是整體進行的,因此在相鄰部分之間肯定或多或少會有空隙存在,這樣裡面就會有少量的砂隨著水流向上湧出,可以採取在空隙處插入一根軟管,管子周圍用水泥加水玻璃將管縛住,再上面澆一層砼,這樣裡面的流砂就會在壓力的作用下通過軟管排除,待砼的強度初凝幾個小時後,將管扎牢,相鄰段砼之間的空隙用水玻璃敷住,這樣可以加快水泥的硬化速度,由於採用此方法,單位時間內砼的用量非常大,如果砼攪拌機的速度滿足不了施工的要求,最好採用泵送商品砼。
防治流砂的原則
1.減少或消除基坑內外地下水的水頭差,例如採取先在基坑範圍外以井點降低地下水後開挖,或在不排水基坑內以抓鬥等工具進行水下挖土等施工方法。
2.增長滲流路徑,例如沿坑壁打入深度超過坑底的板樁,其長度足以使受保護土體內的水頭梯度小於臨危梯度。
3.在向上滲流出口處地表用透水材料復蓋壓重以平衡動水力(此法多用於閘壩下游處)。
當土中滲流的水頭梯度小於臨危梯度時,雖不致誘發流砂現象,但土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流挾帶而走,時間長了,在土層中將形成管狀空洞,使土體強度降低,壓縮性增大,這種現象稱為“
機械潛蝕”。