流砂与管涌课件

流砂与管涌课件第1页/共37页基本介绍介绍：基坑挖土至地下水位以下，土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，随着地下水流入基坑，这种现象称为流砂现象。第2页/共37页形成原因流砂，顾名思义，就是流动的砂子，这主要是砂子在地下遇到水，在水的压力发生变化的情况下，水发生了流动，这样砂子跟水一起发生了流动流砂的形成是多种多样的，主要原因是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，从而形成了流砂层第3页/共37页流砂的危害第4页/共37页

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。危害！第5页/共37页实例1954年兴建的上海工业展览馆中央大厅，因地基约有14m厚的淤泥质软粘土，尽管采用了7.27m的箱形基础，建成后当年就下沉600mm。1957年6月展览馆中央大厅四角的沉降最大达1465.5mm，最小沉降量为1228mm。1957年7月，经苏联专家及清华大学陈希哲教授、陈梁生教授的观察、分析，认为对裂缝修补后可以继续使用(均匀沉降)。

1979年9月时，展览馆中央大厅平均沉降达1600mm，逐渐趋向稳定，工程使用良好。大量事故充分表明：对基础工程必须慎重对待。只有深入了解地基情况，掌握勘察资料，经过精心设计与施工才能使基础工程做到既经济合理，又安全可靠。第6页/共37页比萨斜塔目前：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5.5°1360：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第7页/共37页比萨斜塔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。

处理措施第8页/共37页流砂的防治在基坑开挖中，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。第9页/共37页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。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。第10页/共37页流砂的防治抢挖并抛大石块法。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。第11页/共37页流砂的防治此外，采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等，阻止地下水流入基坑，也可以防止流砂发生。第12页/共37页管涌

险情判别什么是管涌形成原因危害管涌抢护方法第13页/共37页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基本介绍第14页/共37页第15页/共37页第16页/共37页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。第17页/共37页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。形成原因第18页/共37页管涌发生时，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。危害！第19页/共37页一秒前第20页/共37页一秒后第21页/共37页管涌险情的判别管涌口离堤脚的距离涌水浑浊度及带沙情况管涌口直径涌水量洞口扩展情况涌水水头第22页/共37页具体操作时管涌一般发生在背水堤脚附近地面或较远的坑塘洼地。距堤脚越近，其危害性就越大。一般以距堤脚15倍水位差范围内的管涌最危险，在此范围以外的次之。有的管涌点距堤脚虽远一点，但是，管涌不断发展，即管涌口径不断扩大，管涌流量不断增大，带出的沙越来越粗，数量不断增大，这也属于重大险情，需要及时抢护。有的管涌发生在农田或洼地中，多是管涌群，管涌口内有沙粒跳动，似“煮稀饭”，涌出的水多为清水，险情稳定，可加强观测，暂不处理。第23页/共37页具体操作时管涌发生在坑塘中，水面会出现翻花鼓泡，水中带沙、色浑，有的由于水较深，水面只看到冒泡，可潜水探摸，是否有凉水涌出或在洞口是否形成沙环。需要特别指出的是，由于管涌险情多数发生在坑塘中，管涌初期难以发现。堤背水侧地面隆起(牛皮包、软包)、膨胀、浮动和断裂等现象也是产生管涌的前兆，只是目前水的压力不足以顶穿上覆土层。随着江水位的上涨，有可能顶穿，因而对这种险情要高度重视并及时进行处理。第24页/共37页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。第25页/共37页抢护方法(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。第26页/共37页城管？！没错！是城管！！！我国承认对外不首先使用城管！但绝不承认放弃使用城管！我镇防洪堤岸忽现大管涌，城管队员参与排险第27页/共37页1．沙石反滤围井2．土工织物反滤围井3．梢料反滤围井第28页/共37页第29页/共37页（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。第30页/共37页沙石反滤压盖梢料反滤压盖第31页/共37页

(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：①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；②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；②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。第32页/共37页第33页/共37页

(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。第34页/共37页(五