1 流沙對沉井施工的影響在城市基礎(chǔ)設(shè)施及基礎(chǔ)建設(shè)的施工中，我們經(jīng)常遇到混凝土小室的工程。由于市區(qū)的施工受到地下大型管道、建筑物等障礙的影響，不能大開挖施工，給設(shè)計(jì)、施工帶來很大的難度，經(jīng)多種方案論證，將沉井施工技術(shù)應(yīng)用到了熱力小室的施工中。

　　沉井下沉是沉井施工階段的主要施工過程，就我國目前土建施工技術(shù)和施工裝備水平看，采用排水法控制沉井下沉，是比較理想的施工方法。因?yàn)樵撌┕し椒▌趧訔l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，沉井在下沉過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)沉井突沉、偏斜、下沉過慢和不下沉等現(xiàn)象。而出現(xiàn)這些現(xiàn)象，往往與沉井所處土質(zhì)和發(fā)生的“流沙”有關(guān)。發(fā)生流沙時，土完全失去承載力，不但造成施工困難，而且流沙嚴(yán)重時會引起基礎(chǔ)邊坡塌方，附近建筑物會因地基被淘空而下沉，傾斜，甚至倒塌。因此，預(yù)防和處理流沙，在沉井施工中具有十分重要的作用。根據(jù)分析，流沙一般出現(xiàn)在如下土層：

　�。�1）土層中亞黏土或粉沙層厚度＞25 cm以上；

　�。�2）在粉沙土層中，黏土顆粒含量＜10％，粉粒含量＞75％的土層；

　�。�3）土的含水量＞30％；

　　（4）土的孔隙率＞43％ .地下水動水壓力的水力坡度愈大（即水位差愈大）愈容易發(fā)生流沙。一般在可能發(fā)生流沙土層挖土深度超過地下水位0．5 m時，就會出現(xiàn)流沙。

　　2 處理流沙的施工方法土在一定條件下轉(zhuǎn)化為流沙。如果改變動水壓力的大小和方向，或者設(shè)法改變沉井刃腳外圍上下土質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)，又可將流沙轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定土。在沉井施工中處理流沙的途徑有3種：一是設(shè)法減小動水壓力，二是設(shè)法使動水壓力向下，三是化學(xué)固結(jié)形成防滲帷幕。

　　2．1 減小動水壓力的施工方法

　　2．1．1 爭取在全年最低水位季節(jié)施工如果在地下水位以下的土質(zhì)屬上述4種可能發(fā)生流沙的土質(zhì)，則可以爭取在全年最低水位季節(jié)施工。因?yàn)榈叵滤�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。

　　2．1．2 擲大塊石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。如果井內(nèi)冒沙較快，土完全失去承載力，則拋入井內(nèi)的石塊就會沉入井內(nèi)的土中，無法阻止流沙。

　　2．1．3 水下挖土在沉井下沉過程中，如果出現(xiàn)了流沙或采用上述方法處理效果不理想，這時可采用不排水法施工。即使沉井內(nèi)外在同一高度（同一高程）上，在井內(nèi)利用潛水挖土或用機(jī)械抓斗進(jìn)行水底作業(yè)挖土，使井內(nèi)水壓與井外地下水壓相平衡，阻止流沙產(chǎn)生，從而使沉井繼續(xù)下沉。

　　2．2 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(diǎn)降水施工方法。井點(diǎn)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(diǎn)施工質(zhì)量不良，井點(diǎn)降水將會失效，會給工程和附近建筑物沉降帶來不良影響。

　　目前常用的井點(diǎn)降水設(shè)備有，輕型井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)和電滲井點(diǎn)，供不同滲透系數(shù)、降水深度和工程特點(diǎn)選用。

　　2．2．1 輕型井點(diǎn)法輕型井點(diǎn)法是在沉井的四周將許多直徑較細(xì)的井點(diǎn)管埋入地下蓄水層中，井點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)抽水設(shè)備已有定型產(chǎn)品，主要設(shè)備包括：井點(diǎn)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。

　　2．2．2 管井井點(diǎn)法在遇有流沙的情況，除采用輕型井點(diǎn)外，還可以土法上馬，采用管井井點(diǎn)，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(diǎn)解決不了的問題時，宜采用管井井點(diǎn)法。

　　管井井點(diǎn)是在沉井周圍每隔一定距離設(shè)一個管井，每個管井單獨(dú)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。

　　2．2．3 噴射井點(diǎn)法主要設(shè)備包括有揚(yáng)水器的井點(diǎn)管、進(jìn)水總管、回水總管、高壓水泵和循環(huán)水池（或水箱）。主要原理是：地下水經(jīng)高壓水泵加壓的工作水由揚(yáng)水器而提升到地面。

　　2．2．4 深井井點(diǎn)法主要設(shè)備包括深井、深井泵（或深井潛水泵）和排水管路等。地下水依靠深井泵（或深井潛水泵）葉輪的機(jī)械力量直接從深井內(nèi)揚(yáng)升到地面排出。

　　2．3 化學(xué)固結(jié)形成防滲帷幕的施工方法利用化學(xué)溶液或膠黏劑，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)，這種處理方法叫化學(xué)加固法。其主要目的不僅是提高巖土的力學(xué)強(qiáng)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(qiáng)度和抗?jié)B能力，使其在沉井下形成一層新的閉合防滲帷幕，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)先通過化學(xué)加固沉井下沉位置附近可能出現(xiàn)流沙的土層，以形成強(qiáng)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�；瘜W(xué)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)幕瘜W(xué)漿液（溶液和膠黏劑）和有效的施工工藝。

　　目前化學(xué)加固的漿液主要采用，黏土水泥漿、黏土水玻璃漿、水泥粉煤灰混合物、丙凝Ac－Ms、鉻木素以及無機(jī)試劑為固化劑的硅酸鹽漿液等。目前發(fā)展高強(qiáng)、無毒、易透的漿液是化學(xué)加固法的發(fā)展方向。

　　2．3．1 高壓噴射注漿法利用鉆機(jī)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 m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，便成一個閉合的帷幕。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(jī)和漿液攪拌機(jī)等。噴射注漿的基本方法有：單管法、二重管法和多重管法。

　　2．3．2 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。

　　2．3．3 電硅化法利用硅酸鈉（水玻璃）為主要的混合液進(jìn)行化學(xué)加固土層的方法叫硅化加固。該法是在透水性較大的土中，利用一定的壓力將漿液通過一根下端帶孔的管子注入土中，使土中的硅酸鹽達(dá)到飽和程度。硅酸鹽在土中分解形成凝膠變?yōu)楣虘B(tài)膠結(jié)物，把土粒膠結(jié)起來，也可分別注入硅酸鈉和氯化鈣兩種溶液。氯化鈣溶液的作用主要是促進(jìn)硅膠的形成，其反應(yīng)Na2nSO2＋CaCl2＋nH2O →nSO2（m－1）H2O＋Ca（OH）2＋2NaCl，所生成的是凝膠氫氧化鈣和氯化鈉。

　　硅化加固的效果與所用的化學(xué)溶液的濃度、土的透水性及壓力有關(guān)。對于滲透系數(shù)在1×10－6 m/min～1×10－5 m/min的土應(yīng)用本法加固。如果滲透系數(shù)小于1×10－5 m/min的黏性土，則具有壓力水玻璃溶液難以注入的孔隙中，那就要借助于電滲作用，使水玻璃液能進(jìn)入土的孔隙中。施工時，先在沉井兩邊土中打入兩個電極（即兩根金屬管子），然后將水玻璃溶液和氯化鈣溶液先后由陽極（下端有金屬管子）壓入土中，通以電流，使溶液在土中電滲，這種加固方法稱為電動硅化法。

　　采用電動硅化法加固土層，不但對土的加固作用快，抗剪力強(qiáng)，而且抗?jié)B能力極好，是理想的制止流沙、堵塞泉眼的施工方法。

　　以上是沉井下沉過程中流沙處理的3個途徑10種施工方法。在施工實(shí)踐中往往是1種或2種方法結(jié)合起來共同使用。