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建筑工程施工流砂现象防治措施

摘要:建筑工程施工中,基坑的挖掘往往要到达地下水位以下,这就导致基坑开挖的过程中经常遇到流砂现象,严重影响建筑工程的施工,并对施工人员人身安全造成一定威胁。对此,文章通过分析建筑施工中流砂现象产生的原因,剖析流砂现象对建筑施工和人们财产安全带来的危害,提出流砂现象的防治措施,从而提高建筑施工中对流砂现象的防治能力,提升建筑质量。

关键词:建筑工程;流砂现象;防治措施

1流砂现象产生的原因

流砂,可以通俗地解释为流动的砂子,砂子的流动与地下水的流动有关。究其原因可以分为内因和外因两方面因素:内因方面,流砂现象的产生与地下土质有关,一般土质为细沙、粉砂、亚砂等颗粒直径很小、渗透系数低的土质层易发生流砂现象,如果动水压力比较大而土质的颗粒间孔隙很小,渗透性差,形成的动力水压就很容易推动砂砾的流动从而造成流砂现象;外因方面,基坑开挖过程中,会对基坑下面的动水压力产生影响甚至改变动水压力的方向,当水从高水位向低水位流动时也会带动上面土层颗粒的运动。水的重力和流动方向决定了动水压力的大小和方向,当地下水位高,基坑内外水位不明显时,动水压力不会体现出来,而如果基坑深度很大,就会形成很大的水位差,此时就会产生很大的动水压力,在基坑土质为颗粒直径小的细砂时,其渗水能力很差,基底处于不透水层内,基地下面的透水层承载的水压过大时,基坑底部就会发生流砂现象。

2流砂现象的危害及防治的重要性

2.1流砂现象对建筑工程施工的危害。建筑工程施工中,基坑的开挖不容忽视,它不仅关系着建筑物的稳固性,还关系着建筑物的使用者的人身安全。流砂现象的产生会使基土丧失承载能力,施工工人也难以在其表面施工,往往是工人一边挖基土一边冒,增加了施工难度,严重影响施工进度。基坑难以挖到设计深度,还有可能导致塌方现象的产生。2.2流砂现象对周围其他建筑的危害。流砂现象不仅影响施工进度,还对周边建筑物的安全性造成威胁。施工地点一旦产生流砂现象,会对地下水的动水压力产生变化,甚至造成塌方,这对周围原有建筑物的地基产生很大影响,尤其是高层建筑,因其重力很大,周围动水压力的改变有可能造成高层建筑物沉降位移,带来一系列不良后果。在进行项目施工前,必须加强对施工地点地下土质和水文情况的了解,做出相应预防措施,为建筑工程的开工提供有利条件。2.3流砂现象防治的重要性。在施工前充分了解施工地土质及水文情况,以做好流砂防治措施,不仅可以为施工的开展提供良好的工作条件,保障施工人员的人身安全,还保障了施工进度,减少了流砂造成的人力、物力、财力方面的损失。对于建筑工程施工单位来说,防治流砂现象可以提高施工速度和建筑品质,同时减少相关建筑成本;对于周围建筑物来说,防治流砂现象可以减少施工带来的不良影响,保障了周围建筑物的安全。因此,建筑施工中,对流砂现象的防治尤为重要,相关人员需要高度重视。

3流砂现象的防治措施

既然流砂是在动水压力的作用下产生的,那么可以在施工前进行人为干预,从而避免流砂现象的产生。具体做法:可以在基坑开挖之前,在基坑周围埋入一定数量的滤水管,施工过程中利用抽水泵抽出基坑地下水,保证地下水水位降低到基坑坑底以下,从而避免流砂现象的产生。需要注意的是,虽然此方法操作起来并不困难,但是通过人工降水减小动水压力也会带来一些负面影响,最直接的影响就是有可能造成周围建筑物的下沉,因此进行降水施工前应加强对周围建筑物的保护。人工减小动水压力时主要采用井点降水法,有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点几种方式。(1)轻型井点法。轻型井点法是在基坑四周将一定数量的井点管按一定距离隔开,分别埋入蓄水层,并由弯联管将所有的井点管和总管连接,外置1个抽水设备,通过抽水设备抽取基坑下面的地下水,抽上来的水通过井点管进入总管汇合,最终排出,从而达到降低水位的目的。由于受真空泵抽水效率问题影响,单级井点降水深度较低,一般最深不超过6m,如果降水深度更高,就需要采用多级井点,降水深度最高可以达到12m左右。(2)喷射井点法。降水分为喷水井点法和喷气井点法,这是根据喷射装置命名的,其原理相似,都是将一个特制的喷射器装在井点管内。喷射井点管由内管和外管两部分组成,这个喷射装置装在内管中,当高压水泵或者空气压缩机对其进行高压水或者压缩空气输入的时候,地下水会在井点外管与内管间的缝隙被抽走。以喷水井点法为例,喷射器紧连喷射井管内管的下端,在进行抽水作业时,高压水泵首先开始进行工作,此时水流经过内管和外管,形成一个环形空间,再经过喷射器的侧孔喷出,而喷射器侧孔的喷嘴处截面骤然变小,水流在喷口附近会具有极高的喷速从而形成真空,产生压力,地下水会被将吸入滤管中,此时地下水与工作中的水混合在一起经过扩散管,在压力的作用下,顺内管上升,经过总管排出,从而降低地下水位。喷射井点法的优势是排水设备比较简单,其深度最深可达到20m;缺点是随着排水的进行,喷射器容易磨损,由于埋在地下更换麻烦,造成降水管理难度增大。(3)电渗井点法。当轻型井点或者喷射井点这两种降水法无法达到预期效果时,会对其进行改进,也就是电渗井点法。电渗井点以这些原有的井点管作为负极,打入钢筋用作正极,两级通过电线连接成通路,通直流电后,驱使带负电的土颗粒向正极运动,同时带正电荷的水向负极集中,在电渗和真空的双重作用下,水被集中到负极井点管,然后排出,井点管通过持续通电不断抽水,地下水位随之不断降低。在渗透系数较小的粉质黏土中,电渗井法被广泛应用。(4)管井井点法。这种做法是将井管沿基坑按一定距离隔开,与轻型井管法不同的是,井管之间并不相连,而是单独进行作业,这就需要每一个井管都配有1台独立的抽水泵,多台水泵同时作业,可以迅速使地下水位降低。因为多台水泵同时作业,所以单位时间内排水量很大,管井井点法特别适用于渗透能力强的土质和土层中地下水存水量较大的土层。并且管井井点每台水泵相对独立,维护起来相对容易。管井井点法的降水深度通常不太高,一般在5m左右,如果对降水深度的要求较大,应该采用深井井点,又称“深井泵法”,这种降水法的降水深度会达到15m左右。在建筑工程施工中,为防止流砂而采取的措施具体如下。①选择在枯水期施工。建筑施工进行基坑开挖时,在条件允许的情况下,避开降雨季节,选择在枯水期进行,因为长时间缺少降雨会造成地下水位的自然下降,在基坑开挖的过程中基坑内外不会产生太大的水位差,此时地下水的动水压力相比丰水期小很多,为基坑开挖提供天然的有利条件,从根本上预防流砂现象。②采取水下挖土法。若想不通过排水作业减小水压,可以采取水下挖水法,通过水下挖土使基坑内外水压保持平衡的状态,使流砂不具备发生的条件,保证施工的正常进行。③采取打钢板桩措施。在施工前,沿着基坑周围将钢板桩打入不透水层,从而对水流进行拦截,防止动水压力的产生;或者将钢板桩打入基坑底面一定深度,将水引流到基坑底部下面,随着地下水流进坑内的距离增加,增加了水的渗流长度,同时动水压力的方向发生改变,两者共同作用达到降低动水压力的目的。④化学压力注浆。化学压力注浆的原理是对易发生流砂的土层利用高压泵和管道把化学浆液压入其中,土层中的细砂颗粒和这些浆液充分混合,会使地基的承载能力得到大幅度增强,阻止流砂现象的产生。化学压力注浆方法实施起来方便快捷,加固效果很好,但是造价成本太高,不适合在建筑工程中广泛推广。⑤抛投大石块。如果在施工过程中遇到局部发生流砂现象或者有流砂迹象出现,可以安排工人对基坑进行分段抢挖,短时间内将基坑挖至规定高度,然后立即在基坑上面铺设芦席,同时将大石块压上去,以增加土的压重,平衡基坑下面水的动力,此时应当加快施工进度,争取在流砂发生之前完成基础分段施工的工作,以避免流砂对施工产生恶劣影响。

4结束语

综上所述,虽然目前建筑施工中流砂防治措施有很多,但是安全隐患依然存在,这就要求施工单位在工程施工前对施工地点的地质条件及地下水水文条件进行详细调查和了解,这对流砂的防治有很重要的意义。总之,建筑施工追求速度更应该追求质量,基坑的开挖是建筑施工的第一步,做好流砂防治才能开始施工,施工过程中遇到任何问题都需要结合施工地的具体情况,因地制宜地选择最佳的解决方案,在以人身安全为重的基础上改善施工条件,提升建筑质量,缩短工期,在保障施工项目顺利进行的同时,保障施工人员安全和周围建筑物的安全。

参考文献:

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作者:苏接太 单位:庄浪县住房和城乡建设局

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