摘要：根據(jù)流沙形成的機理，介紹沉井下沉中幾種處理流沙的常用方法。
1、流沙對沉井施工的影響
頂管施工中工作坑是頂管的前道工序。在土質(zhì)不好的情況下沉井是比較理想的施工方法。沉井下沉是沉井施工過程的主要工序，其方法多種多樣，通常采用排水下沉，這是比較理想的施工方法。因為該施工方法勞動條件好，挖土準(zhǔn)確，容易控制和糾偏，土層中如有障礙物則易發(fā)現(xiàn)和排除，且能直接檢查地基土質(zhì)情況，可進(jìn)行干封底。采用這種施工方法，沉井在粉、細(xì)沙土層下沉?xí)r，經(jīng)常會遇到流沙的現(xiàn)象，對沉井施工影響很大：
?。?）沉井會出現(xiàn)突沉、偏斜、下沉過慢和不下沉等現(xiàn)象；
（2）在沉井下沉過程中，由于井內(nèi)大量抽水，流沙將隨地下水大量涌進(jìn)井內(nèi)。此時，井內(nèi)的涌沙是由井外的沙土來補充，一般在出現(xiàn)流沙現(xiàn)象后，井內(nèi)的土面將始終保持一定的標(biāo)高，隨挖隨涌，而井外的地面卻出現(xiàn)大量坍塌現(xiàn)象。因此，預(yù)防和處理流沙具有十分重要的作用。
2、流沙產(chǎn)生的主要原因
從土的物理學(xué)特性指標(biāo)介紹流沙形成具體條件：
?。?）在地下水位以下的亞沙或粉、細(xì)土層厚度>25cm時；
（2）顆粒級配中布均勻系數(shù)Ku＝d60/d10<5時（d60—相當(dāng)于粒度成分累積曲線上60％含量的直徑；d10—相當(dāng)于同一曲線上10％含量的直徑）；
?。?）含水量w>30%~40%；
?。?）土的孔隙率n>43%；
（5）土的顆粒組成中，粘粒（粒徑d>0.005mm）含量小于10％，粉粒（粒徑d=0.005mm~0.05mm）含量大于75％；
土具有上述性質(zhì)是產(chǎn)生流沙現(xiàn)象根據(jù)。但具有上述性質(zhì)的土不一定會產(chǎn)生流沙現(xiàn)象，還必須具有一定的地下水的動水壓力。地下水的動水壓力的水頭梯度愈大，為產(chǎn)生流沙現(xiàn)象提供的條件愈充分，當(dāng)水頭梯度達(dá)到臨界水頭時才會產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。
3處理流沙的施工方法
土因水頭梯度的大小或方向轉(zhuǎn)化為流沙，所以處理流沙的基本方法是：改變水頭梯度的大小或方向；也可以設(shè)法改變沉井刃腳外圍上下土質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)可將流沙轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定土。在沉井施工中處理流沙的途徑有：減小動水壓力；改變動水壓力方向；注漿固結(jié)形成防水層。
3.1減小動水壓力的施工方法
3.1.1爭取在全年最低水位季節(jié)施工
因為地下水位低時，沉井內(nèi)外水位差小，所以動水壓力減小。即在沉井下沉施工過程中也就不易發(fā)生流沙，至少也可以減輕流沙，從而達(dá)到順利施工的目的。
3.1.2土體加壓
在沉井下沉施工過程中，如果出現(xiàn)了流沙，沉井下沉緩慢甚至不下沉，往往首先向井底拋下大石塊，來增加土的壓重，減小動水壓力。先減小或阻止流沙出現(xiàn)，然后即組織搶挖，使挖土速度超過冒沙速度，迫使沉井繼續(xù)下沉，挖至標(biāo)高后立即鋪設(shè)蘆席并拋大石塊把流沙壓住，此法用以解決局部或輕微流沙是有效的。
3.2使動水壓力向下的施工方法
在沉井下沉施工過程中出現(xiàn)了流沙，如果沉井所處位置地層的地質(zhì)情況和施工條件較好，可采用井點降水施工方法。井點降水主要是降低沉井外地下水位，使其動水壓力方向朝下，因而也就較有效地整治流沙。此法采用較廣，但是如果井點施工質(zhì)量不良，會給沉井外圍地表帶來不良影響。目前常用的井點降水設(shè)備有，輕型井點、深（管）井井點、供不同滲透系數(shù)、降水深度和工程特點選用。
3．2．1輕型井點法
輕型井點法是在沉井的四周將許多直徑較細(xì)的井點管埋入地下蓄水層中，井點管的上端通過彎聯(lián)管與總管相連接，利用抽水設(shè)備將地下水從井點內(nèi)不斷抽出，這樣便可將原有地下水位降低至坑底以下。
目前，輕型井點抽水設(shè)備已有定型產(chǎn)品，主要設(shè)備包括：井點管（包括濾管）、總管和抽水設(shè)備等。抽水設(shè)備宜布置在地下水的上游，并設(shè)在總管的中部，以發(fā)揮其最大效能。
3．2．2深（管）井井點法
在遇有流沙的情況，除采用輕型井點外，采用管井井點，特別是在土的滲透系數(shù)大，地下水比較豐富的土層中，采用輕型井點解決不了的問題時，宜采用管井井點法。
深（管）井井點是在沉井周圍每隔一定距離設(shè)一個管井，每個管井單獨用一臺抽水泵不斷地抽水，從而降低地下水位。根據(jù)管井的材料，管井可分為金屬管、竹木管與混凝土管等。管井的埋設(shè)宜采用泥漿護(hù)壁鉆孔法。
3．3注漿固結(jié)形成豎向防水層的施工施工方法
利用漿液或膠黏劑，通過壓力灌注到沉井外圍刃腳下的土層，而將土粒膠黏起來，以改善沉井外圍刃腳下土層的物理力學(xué)性質(zhì)。其主要目的不僅是提高土層的力學(xué)強度和變形模量，而且還能降低土的滲透性，減小地下水的滲流量，提高土的抗剪強度和抗?jié)B能力，使其在沉井下形成一層新的閉合防水層，截阻地下水流和治理流沙，使沉井能繼續(xù)下沉施工，或者預(yù)先通過注漿加固沉井下沉位置附近可能出現(xiàn)流沙的土層，以形成強度高，抗?jié)B力好的新土層，從而為日后沉井下沉施工創(chuàng)造良好條件，杜絕流沙的產(chǎn)生。注漿加固能否得到預(yù)期的效果主要決定于能否根據(jù)各土層具體土質(zhì)條件，選擇適當(dāng)?shù)臐{液和有效的施工工藝。
3．3．1高壓噴射注漿法
利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液成為20米左右的高壓流從噴嘴中向四周圍噴射，沖擊破壞土體，使土粒與漿液混合。旋噴時，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)和提升，膠結(jié)硬化后，即在土層中形成直徑比較均勻的圓柱體，當(dāng)旋轉(zhuǎn)噴射位置環(huán)繞沉井外圍一定的均勻距離施工時，便成一個閉合的防水層。高壓旋噴法的主要設(shè)備是高壓脈沖泵和帶有特殊噴嘴的鉆頭。其他設(shè)備有鉆機和漿液攪拌機等。噴射注漿的基本方法有：單管法、二重管法和多重管法。
3．3．2灌漿法
用氣壓、液壓把某些能固化的漿液注入沉井位置下的土層中，以改善土層的物理力學(xué)性質(zhì)，它是一種靜態(tài)的高壓噴射注漿法，其中以“袖閥管法”較為先進(jìn)。其施工工藝是：鉆孔插入袖閥管，澆注套殼料，灌漿，有時也采用邊鉆孔邊灌漿的施工方法。
結(jié)束語
流沙的處理方法應(yīng)根據(jù)地質(zhì)特點而定，在實際的處理過程中并非采用單一的處理方法，而是2～3種結(jié)合使用，從而達(dá)到預(yù)期效果。
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