建筑工程施工流砂現(xiàn)象防治措施
時(shí)間:2022-02-23 04:28:49
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摘要:建筑工程施工中,基坑的挖掘往往要到達(dá)地下水位以下,這就導(dǎo)致基坑開挖的過程中經(jīng)常遇到流砂現(xiàn)象,嚴(yán)重影響建筑工程的施工,并對(duì)施工人員人身安全造成一定威脅。對(duì)此,文章通過分析建筑施工中流砂現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,剖析流砂現(xiàn)象對(duì)建筑施工和人們財(cái)產(chǎn)安全帶來的危害,提出流砂現(xiàn)象的防治措施,從而提高建筑施工中對(duì)流砂現(xiàn)象的防治能力,提升建筑質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:建筑工程;流砂現(xiàn)象;防治措施
1流砂現(xiàn)象產(chǎn)生的原因
流砂,可以通俗地解釋為流動(dòng)的砂子,砂子的流動(dòng)與地下水的流動(dòng)有關(guān)。究其原因可以分為內(nèi)因和外因兩方面因素:內(nèi)因方面,流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生與地下土質(zhì)有關(guān),一般土質(zhì)為細(xì)沙、粉砂、亞砂等顆粒直徑很小、滲透系數(shù)低的土質(zhì)層易發(fā)生流砂現(xiàn)象,如果動(dòng)水壓力比較大而土質(zhì)的顆粒間孔隙很小,滲透性差,形成的動(dòng)力水壓就很容易推動(dòng)砂礫的流動(dòng)從而造成流砂現(xiàn)象;外因方面,基坑開挖過程中,會(huì)對(duì)基坑下面的動(dòng)水壓力產(chǎn)生影響甚至改變動(dòng)水壓力的方向,當(dāng)水從高水位向低水位流動(dòng)時(shí)也會(huì)帶動(dòng)上面土層顆粒的運(yùn)動(dòng)。水的重力和流動(dòng)方向決定了動(dòng)水壓力的大小和方向,當(dāng)?shù)叵滤桓撸觾?nèi)外水位不明顯時(shí),動(dòng)水壓力不會(huì)體現(xiàn)出來,而如果基坑深度很大,就會(huì)形成很大的水位差,此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生很大的動(dòng)水壓力,在基坑土質(zhì)為顆粒直徑小的細(xì)砂時(shí),其滲水能力很差,基底處于不透水層內(nèi),基地下面的透水層承載的水壓過大時(shí),基坑底部就會(huì)發(fā)生流砂現(xiàn)象。
2流砂現(xiàn)象的危害及防治的重要性
2.1流砂現(xiàn)象對(duì)建筑工程施工的危害。建筑工程施工中,基坑的開挖不容忽視,它不僅關(guān)系著建筑物的穩(wěn)固性,還關(guān)系著建筑物的使用者的人身安全。流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)使基土喪失承載能力,施工工人也難以在其表面施工,往往是工人一邊挖基土一邊冒,增加了施工難度,嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。基坑難以挖到設(shè)計(jì)深度,還有可能導(dǎo)致塌方現(xiàn)象的產(chǎn)生。2.2流砂現(xiàn)象對(duì)周圍其他建筑的危害。流砂現(xiàn)象不僅影響施工進(jìn)度,還對(duì)周邊建筑物的安全性造成威脅。施工地點(diǎn)一旦產(chǎn)生流砂現(xiàn)象,會(huì)對(duì)地下水的動(dòng)水壓力產(chǎn)生變化,甚至造成塌方,這對(duì)周圍原有建筑物的地基產(chǎn)生很大影響,尤其是高層建筑,因其重力很大,周圍動(dòng)水壓力的改變有可能造成高層建筑物沉降位移,帶來一系列不良后果。在進(jìn)行項(xiàng)目施工前,必須加強(qiáng)對(duì)施工地點(diǎn)地下土質(zhì)和水文情況的了解,做出相應(yīng)預(yù)防措施,為建筑工程的開工提供有利條件。2.3流砂現(xiàn)象防治的重要性。在施工前充分了解施工地土質(zhì)及水文情況,以做好流砂防治措施,不僅可以為施工的開展提供良好的工作條件,保障施工人員的人身安全,還保障了施工進(jìn)度,減少了流砂造成的人力、物力、財(cái)力方面的損失。對(duì)于建筑工程施工單位來說,防治流砂現(xiàn)象可以提高施工速度和建筑品質(zhì),同時(shí)減少相關(guān)建筑成本;對(duì)于周圍建筑物來說,防治流砂現(xiàn)象可以減少施工帶來的不良影響,保障了周圍建筑物的安全。因此,建筑施工中,對(duì)流砂現(xiàn)象的防治尤為重要,相關(guān)人員需要高度重視。
3流砂現(xiàn)象的防治措施
既然流砂是在動(dòng)水壓力的作用下產(chǎn)生的,那么可以在施工前進(jìn)行人為干預(yù),從而避免流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體做法:可以在基坑開挖之前,在基坑周圍埋入一定數(shù)量的濾水管,施工過程中利用抽水泵抽出基坑地下水,保證地下水水位降低到基坑坑底以下,從而避免流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生。需要注意的是,雖然此方法操作起來并不困難,但是通過人工降水減小動(dòng)水壓力也會(huì)帶來一些負(fù)面影響,最直接的影響就是有可能造成周圍建筑物的下沉,因此進(jìn)行降水施工前應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周圍建筑物的保護(hù)。人工減小動(dòng)水壓力時(shí)主要采用井點(diǎn)降水法,有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)幾種方式。(1)輕型井點(diǎn)法。輕型井點(diǎn)法是在基坑四周將一定數(shù)量的井點(diǎn)管按一定距離隔開,分別埋入蓄水層,并由彎聯(lián)管將所有的井點(diǎn)管和總管連接,外置1個(gè)抽水設(shè)備,通過抽水設(shè)備抽取基坑下面的地下水,抽上來的水通過井點(diǎn)管進(jìn)入總管匯合,最終排出,從而達(dá)到降低水位的目的。由于受真空泵抽水效率問題影響,單級(jí)井點(diǎn)降水深度較低,一般最深不超過6m,如果降水深度更高,就需要采用多級(jí)井點(diǎn),降水深度最高可以達(dá)到12m左右。(2)噴射井點(diǎn)法。降水分為噴水井點(diǎn)法和噴氣井點(diǎn)法,這是根據(jù)噴射裝置命名的,其原理相似,都是將一個(gè)特制的噴射器裝在井點(diǎn)管內(nèi)。噴射井點(diǎn)管由內(nèi)管和外管兩部分組成,這個(gè)噴射裝置裝在內(nèi)管中,當(dāng)高壓水泵或者空氣壓縮機(jī)對(duì)其進(jìn)行高壓水或者壓縮空氣輸入的時(shí)候,地下水會(huì)在井點(diǎn)外管與內(nèi)管間的縫隙被抽走。以噴水井點(diǎn)法為例,噴射器緊連噴射井管內(nèi)管的下端,在進(jìn)行抽水作業(yè)時(shí),高壓水泵首先開始進(jìn)行工作,此時(shí)水流經(jīng)過內(nèi)管和外管,形成一個(gè)環(huán)形空間,再經(jīng)過噴射器的側(cè)孔噴出,而噴射器側(cè)孔的噴嘴處截面驟然變小,水流在噴口附近會(huì)具有極高的噴速從而形成真空,產(chǎn)生壓力,地下水會(huì)被將吸入濾管中,此時(shí)地下水與工作中的水混合在一起經(jīng)過擴(kuò)散管,在壓力的作用下,順內(nèi)管上升,經(jīng)過總管排出,從而降低地下水位。噴射井點(diǎn)法的優(yōu)勢(shì)是排水設(shè)備比較簡(jiǎn)單,其深度最深可達(dá)到20m;缺點(diǎn)是隨著排水的進(jìn)行,噴射器容易磨損,由于埋在地下更換麻煩,造成降水管理難度增大。(3)電滲井點(diǎn)法。當(dāng)輕型井點(diǎn)或者噴射井點(diǎn)這兩種降水法無法達(dá)到預(yù)期效果時(shí),會(huì)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),也就是電滲井點(diǎn)法。電滲井點(diǎn)以這些原有的井點(diǎn)管作為負(fù)極,打入鋼筋用作正極,兩級(jí)通過電線連接成通路,通直流電后,驅(qū)使帶負(fù)電的土顆粒向正極運(yùn)動(dòng),同時(shí)帶正電荷的水向負(fù)極集中,在電滲和真空的雙重作用下,水被集中到負(fù)極井點(diǎn)管,然后排出,井點(diǎn)管通過持續(xù)通電不斷抽水,地下水位隨之不斷降低。在滲透系數(shù)較小的粉質(zhì)黏土中,電滲井法被廣泛應(yīng)用。(4)管井井點(diǎn)法。這種做法是將井管沿基坑按一定距離隔開,與輕型井管法不同的是,井管之間并不相連,而是單獨(dú)進(jìn)行作業(yè),這就需要每一個(gè)井管都配有1臺(tái)獨(dú)立的抽水泵,多臺(tái)水泵同時(shí)作業(yè),可以迅速使地下水位降低。因?yàn)槎嗯_(tái)水泵同時(shí)作業(yè),所以單位時(shí)間內(nèi)排水量很大,管井井點(diǎn)法特別適用于滲透能力強(qiáng)的土質(zhì)和土層中地下水存水量較大的土層。并且管井井點(diǎn)每臺(tái)水泵相對(duì)獨(dú)立,維護(hù)起來相對(duì)容易。管井井點(diǎn)法的降水深度通常不太高,一般在5m左右,如果對(duì)降水深度的要求較大,應(yīng)該采用深井井點(diǎn),又稱“深井泵法”,這種降水法的降水深度會(huì)達(dá)到15m左右。在建筑工程施工中,為防止流砂而采取的措施具體如下。①選擇在枯水期施工。建筑施工進(jìn)行基坑開挖時(shí),在條件允許的情況下,避開降雨季節(jié),選擇在枯水期進(jìn)行,因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間缺少降雨會(huì)造成地下水位的自然下降,在基坑開挖的過程中基坑內(nèi)外不會(huì)產(chǎn)生太大的水位差,此時(shí)地下水的動(dòng)水壓力相比豐水期小很多,為基坑開挖提供天然的有利條件,從根本上預(yù)防流砂現(xiàn)象。②采取水下挖土法。若想不通過排水作業(yè)減小水壓,可以采取水下挖水法,通過水下挖土使基坑內(nèi)外水壓保持平衡的狀態(tài),使流砂不具備發(fā)生的條件,保證施工的正常進(jìn)行。③采取打鋼板樁措施。在施工前,沿著基坑周圍將鋼板樁打入不透水層,從而對(duì)水流進(jìn)行攔截,防止動(dòng)水壓力的產(chǎn)生;或者將鋼板樁打入基坑底面一定深度,將水引流到基坑底部下面,隨著地下水流進(jìn)坑內(nèi)的距離增加,增加了水的滲流長(zhǎng)度,同時(shí)動(dòng)水壓力的方向發(fā)生改變,兩者共同作用達(dá)到降低動(dòng)水壓力的目的。④化學(xué)壓力注漿。化學(xué)壓力注漿的原理是對(duì)易發(fā)生流砂的土層利用高壓泵和管道把化學(xué)漿液壓入其中,土層中的細(xì)砂顆粒和這些漿液充分混合,會(huì)使地基的承載能力得到大幅度增強(qiáng),阻止流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生。化學(xué)壓力注漿方法實(shí)施起來方便快捷,加固效果很好,但是造價(jià)成本太高,不適合在建筑工程中廣泛推廣。⑤拋投大石塊。如果在施工過程中遇到局部發(fā)生流砂現(xiàn)象或者有流砂跡象出現(xiàn),可以安排工人對(duì)基坑進(jìn)行分段搶挖,短時(shí)間內(nèi)將基坑挖至規(guī)定高度,然后立即在基坑上面鋪設(shè)蘆席,同時(shí)將大石塊壓上去,以增加土的壓重,平衡基坑下面水的動(dòng)力,此時(shí)應(yīng)當(dāng)加快施工進(jìn)度,爭(zhēng)取在流砂發(fā)生之前完成基礎(chǔ)分段施工的工作,以避免流砂對(duì)施工產(chǎn)生惡劣影響。
4結(jié)束語
綜上所述,雖然目前建筑施工中流砂防治措施有很多,但是安全隱患依然存在,這就要求施工單位在工程施工前對(duì)施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件及地下水水文條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和了解,這對(duì)流砂的防治有很重要的意義??傊ㄖ┕ぷ非笏俣雀鼞?yīng)該追求質(zhì)量,基坑的開挖是建筑施工的第一步,做好流砂防治才能開始施工,施工過程中遇到任何問題都需要結(jié)合施工地的具體情況,因地制宜地選擇最佳的解決方案,在以人身安全為重的基礎(chǔ)上改善施工條件,提升建筑質(zhì)量,縮短工期,在保障施工項(xiàng)目順利進(jìn)行的同時(shí),保障施工人員安全和周圍建筑物的安全。
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作者:蘇接太 單位:莊浪縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局