流砂

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、滲透係數較小、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）的作用。

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。 ^[1] 

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，基礎就會跟着砂層一起流動，發生位移，這樣地基礎的持力層就會發生變化，這對建築物來説是十分有害的，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。例如著名的意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，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，基礎工程造價約佔總造價的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。

隨着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，隨着科技的日益發展，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閲讀地質勘察報告書，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。

這裏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，設置集水井，用吸砂泵或離心式水泵不停的向外排水，集水井的設置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，設置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佈置木樁，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，這樣裏面就會有少量的砂隨着水流向上湧出，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，這樣裏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。

由於在細顆粒、鬆散、飽和的非粘性土中發生流砂現象的主要條件是動水壓力的大小和方向。當動水壓力方向向上且足夠大時，土轉化為流砂，而動水壓力方向向下時，又可將流砂轉化成穩定土。因此，在基坑開挖中，防治流砂的原則“治流砂必先治水”。

防治流砂的主要途徑有，減少或平衡動水壓力；設法使動水壓力方向向下；截斷地下水流。其具體措施有

(1)枯水期施工法。枯水期地下水位較低，基坑內外水位差小，動水壓力小，就不易產生流砂。

(2)搶挖並拋大石塊法。分段搶挖土方，使挖土速度超過冒砂速度，在挖至標高後立即鋪竹、蘆蓆，並拋大石塊，以平衡動水壓力，將流砂壓住。此法適用於治理局部的或輕微的流砂。

(3)設止水帷幕法將連續的止水支護結構(如連續板樁、深層攪拌樁、密排灌注樁等)打人基坑底面以下一定深度，形成封閉的止水帷幕，從而使地下水只能從支護結構下端向基坑滲流，增加地下水從坑外流人基坑內的滲流路徑，減小水力坡度，從而減小動水壓力，防止流砂產生。

(4)人工降低地下水位法。即採用井點降水法(如輕型井點、管井井點、噴射井點等)，使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的滲流向下，則動水壓力的方向也向下，從而水不能滲流入基坑內，可有效防止流砂的發生。因此，此法應用廣泛且較可靠。

此外，採用地下連續牆、壓密注漿法、土壤凍結法等，阻止地下水流人基坑，以防止流砂發生。 ^[2] 

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覆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”。