流砂与管涌课件.ppt

流砂与管涌,什么是流砂,形成原因,危害,处理对策,流砂,流砂,防止流砂,在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在动水压力的推动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为流砂现象。流砂发生后，土完全丧失承载力，土体边挖边冒，施工条件极端恶化，基坑难以达到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方,临近建筑物出现下沉、倾斜甚至倒塌。,1、流砂现象,广佛地铁桂城站基坑出现流砂，地面下沉约1.5m图为砂包封堵抢险现场,流砂的形成是多种多样的，可概述为由于河水的冲积经过地质的变化而形成的砂层，在遇到水流的情况下，整个砂层发生流动，从而形成了流砂层。流砂发生的原因，主要是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。细颗粒、均匀颗粒、松散及饱和的土容易发生流砂现象，因此流砂现象经常发生在细砂、粉砂及粉土中发生。但是否会发生流沙现象，还与动水压力的大小有关。,2、产生流砂现象的原因,引起流砂的因素主要有：1)主要外因取决于水力坡度的大小，即该地区地下水位越高，基坑挖深越大，水力压力差越大，越容易产生流砂现象；2)土的颗粒组成中粘土含量小于10%，而粉砂含量大于75%；3)土的不均匀系数D60/D105（式中D60为限定颗粒，即小于某粒径的土粒重量计百分数为60%时；D10为有效粒径，即小于某粒径的土粒重量计百分数为10%时）。易发生流砂地区取得不均匀系数的值在1.63.2之间；4)土的含水量大于30%；5)土的空隙率大于43%；6)在粘性土中有砂夹层的地质构造中，砂质粉土或砂层的厚度大于250mm。,3、流砂的危害,出现流砂现象时，土完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方；临近建筑因地基被掏空而出现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。,目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.51360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工,原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，变形较大。,1590:伽利略在此塔做落体实验,比萨斜塔,比萨斜塔,1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:已向游人开放。,处理措施,在基坑开挖中，防治流砂的原则是“治流砂必先治水”。防治流砂的主要途径有：减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。其具体措施有：（1）枯水期施工法。（2）设止水帷幕法（3）抢挖并抛大石块法。（4）人工降低地下水位法,3、流砂的防治,枯水期施工法枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。,3、流砂的防治,设止水帷幕法将连续的止水支护结构（如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等）打入基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，从而使地下水只能从支护结构下端向基坑渗流，增加地下水从坑外流入基坑内的渗流路径，减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。,抢挖并抛大石块法分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。,人工降低地下水位法即采用井点降水法（如轻型井点、管井井点、喷射井点等），使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的渗流向下，则动水压力的方向也向下，从而水不能渗流入基坑内，可有效地防止流砂的发生。因此，此法应用广泛且较可靠。,地下连续墙,土壤冻结法,压密注浆法,流砂防治的其他方法,阻止地下水流入基坑,管涌,什么是管涌,形成原因,危害,管涌,管涌基本概念,坝身或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象称为管涌。管涌又称潜蚀、流土，是指在汛期高水位情况下，堤防背水侧发生“流土”和“潜蚀”两种不同含义的险情的统称。管涌险情的发展，以流土最为迅速。它的过程是随着水位上升，涌水挟带出的砂粒增多，涌水量也随着加大，涌水量增大挟带出砂粒也就更多,2019/12/13,15,可编辑,管涌形成的原因是多方面的。一般来说，堤防基础为典型的二元结构，上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是粉沙、细沙，再下面是砂砾卵石等强透水层，并与河水相通。在汛期高水位时，由于强透水层渗透水头损失很小，堤防背水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层，在没有反滤层保护的情况下，粉沙、细沙就会随水流出，从而发生管涌。,堤防背水侧的地面粘土层不能抗御水压力而遭到破坏的原因大致为：(1)防御水位提高，渗水压力增大，堤背水侧地面粘土层厚度不够。(2)历史上溃口段内粘土层遭受破坏，复堤后，堤背水侧留有渊潭，渊潭中粘土层较薄，常有管涌发生。(3)历年在堤背水侧取土加培堤防，将粘土层挖薄。(4)建闸后渠道挖方及水流冲刷将粘土层减薄。(5)在堤背水侧钻孔或勘探爆破孔封闭不实和一些民用井的结构不当，形成渗流通道。(6)由于其他原因将堤背水侧表土层挖薄。,管涌形成原因,管涌发生时，水面出现翻花,随着上游水位升高，持续时间延长，险情不断恶化，大量涌水翻沙，使堤防、水闸地基土壤骨架破坏，孔道扩大，基土被淘空，引起建筑物塌陷，造成决堤、垮坝、倒闸等事故。据统计，1998年汛期，长江干堤近2/3的重大险情是管涌险情。所以发生管涌时，决不能掉以轻心，必须迅速予以处理，并进行必要的监护。,管涌的危害,一秒前,一秒后,抢护管涌险情的原则应是制止涌水带沙，而留有渗水出路。这样既可使沙层不再被破坏，又可以降低附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。,抢护方法,(一)反滤围井在管涌口处用编织袋或麻袋装土抢筑围井，井内同步铺填反滤料，从而制止涌水带沙，以防险情进一步扩大，当管涌口很小时，也可用无底水桶或汽油桶做围井。这种方法适用于发生在地面的单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况。对水下管涌，当水深较浅时也可以采用。围井面积应根据地面情况、险情程度、料物储备等来确定。围井高度应以能够控制涌水带沙为原则，但也不能过高，一般不超过1.5m，以免围井附近产生新的管涌。对管涌群，可以根据管涌口的间距选择单个或多个围井进行抢护。围井与地面应紧密接触，以防造成漏水，使围井水位无法抬高。围井内必须用透水料铺填，切忌用不透水材料。根据所用反滤料的不同，反滤围井可分为以下几种形式。,1沙石反滤围井2土工织物反滤围井3梢料反滤围井,（二）反滤层压盖在堤内出现大面积管涌或管涌群时，如果料源充足，可采用反滤层压盖的方法，以降低涌水流速，制止地基泥沙流失，稳定险情。反滤层压盖必须用透水性好的材料，切忌使用不透水材料。根据所用反滤材料不同，可分为以下几种。,沙石反滤压盖梢料反滤压盖,(三)蓄水反压(俗称养水盆)即通过抬高管涌区内的水位来减小堤内外的水头差，从而降低渗透压力，减小出逸水力坡降，达到制止管涌破坏和稳定管涌险情的目的。该方法的适用条件是：闸后有渠道，堤后有坑塘，利用渠道水位或坑塘水位进行蓄水反压；覆盖层相对薄弱的老险工段，结合地形，做专门的大围堰(或称月堤)充水反压；极大的管涌区，其他反滤盖重难以见效或缺少沙石料的地方。蓄水反压的主要形式有以下几种。,(四)水下管涌险情抢护,在坑、搪、水沟和水渠处经常发生水下管涌，给抢险工作带来困难。可结合具体情况，采用以下处理办法：(1)反滤围井。(2)水下反滤层。(3)蓄水反压。,