基坑开挖过程中常见的不良水文地质现象及危害（流砂）

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流砂

流砂是指土的松散颗粒被地下水饱和后，由于水头差的存在，动水压力使松散颗粒产生悬浮流动。流砂主要发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。其表现形式是所有的颗粒同时从一近似管状通道中被动水流冲出，发展的结果是使周围建筑物的基础发生滑移、不均匀下沉、基坑边坡坍塌、基础悬浮等。

流砂形成的基本条件:

（一）土中粒径在0.01mm以下的颗粒含量在30%～35%以上，并含有较多的片状、针状矿物和附有亲水胶体矿物颗粒。

（二）水力梯度较大，流速增大，动水压力超过了土颗粒的重量时，就能使土颗粒悬浮流动形成流砂。

（三）土的渗透系数较小时，排水条件不通畅,易形成流砂。

（四）砂土中孔隙比愈大，愈容易形成流砂。

当基坑底以上粘性土中夹有砂或粉土，且地下水位较高，基坑开挖揭露这些夹层时;或者当基坑底部为砂土或粉土、随着基坑开挖加深，水力坡度加大，当动水压力超过砂土或粉土颗粒自重使土颗粒悬浮时，砂或粉土与水一起涌于基坑中，便产生流砂现象。

是否产生流砂现象可按下式验算：

Icr=(ρs-1)(1-n)

式中：Icr——临界水力坡度;

ρs——土的颗粒密度;

n——土的孔隙度，以小数计。

当实际水力坡度I大于Icr时，将发生流砂现象，实际中还要考虑一个大于1.0的安全系数。影响流砂现象的因素较多，主要是土的颗粒级配、结构及埋藏条件等。当深挖时水力坡度超过临界水力坡度，又具有以下条件时，就更容易产生流砂现象。

（1）土的颗粒组成中，粘粒含量小于10%，粉、砂粒含量大于75%。

（2）土的不均匀系数小于5。

（3）土的含水量大于30%。

（4）土的孔隙比大于0.75(或土的孔隙度大于43%)。

（5）在粘性土有砂夹层的土层中，砂土或粉土层的厚度大于25cm。

流砂现象的产生，一方面将严重影响施工（如挖了又涨，无法达到设计标高）；另一方面因流砂使地下掏空，可导致土体丧失稳定性或地面产生塌陷，危及相邻建筑物的安全。防止流砂的措施主要有人工降低地下水位、打板桩或加固坑壁以增长渗流途径减小实际水力坡度等。

防治流砂主要是从消除、减小或平衡动水压力入手， 其具体做法有：（1）枯水期施工（2）打钢板桩（3）水下挖土（4）人工降低地下水位（5）设地下连续墙（6）抛大石块、抢速度施工

防治流砂的原则：

1、减少或消除基坑内外地下水的水头差，例如采取先在基坑范围外以井点降低地下水后开挖，或在不排水基坑内以抓斗等工具进行水下挖土等施工方法。

2、增长渗流路径，例如沿坑壁打入深度超过坑底的板桩，其长度足以使受保护土体内的水头梯度小于临危梯度。

3、在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡动水力(此法多用于闸坝下游处)。

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