摘要：在中卫机场导航台站更新及土建配套工程项目中，航向台房屋计划在原址重建。但重建航向台区域的地质条件为流沙地质，地下水位不仅较高而且流动性很强，不利于建筑物基础的施工。本文将从现场地质条件入手，借鉴水利工程工程施工中常见的反虑施工法，研究航向台建筑物基础的结构形式，以期达成以稳定开挖基坑、基础结构不出现不均匀沉降，确保航向台建筑物主体安全。

关键词：流沙地质、反虑、扬压力

流沙地质的成因：流沙是由于强风吹扬而降落的沙粒物质或因风力而跳跃滚动的沙粒沉积物质。流沙地质主要是由沙粒的特殊性决定的，沙粒都是非常均匀的球状颗粒，相互间摩擦力小，极易滑动。沙面只要受到一点儿压力，静止的平衡就会受到破坏，沙粒迅速滑向四周，使外来物转瞬间沉陷下去。

此外，当流沙地质遇到地下水位较高的情况下，进行基础开挖的难度很大。因为在基坑和基槽进行施工时一旦挖掘超过了地下水位，就需要在槽内设置集水井进行排水，当坑外的水位高于坑内，则外部的水压大于内部则动水压大于颗粒的比重，使得周围的土层失稳，随着水流涌出或者从两侧涌入，变为流动状态，造成基坑开挖边坡不稳定。

一、施工现场的地质条件和设计图纸中存在的问题

流沙地质是一种特殊的地形，饱水的疏松沙土性，以粉沙和细沙土为主，在震动动力和水动压力作用下会发生液化和流动，在这种地层上进行建筑物基础施工是很危险的，而且建筑物主体完成后也非常容易发生不均匀沉降导致建筑物墙体垮塌等事件。

在中国民航工程咨询有限公司出具的设计图纸（结施03）中，对基础开挖做如下说明

“7.基坑开挖应采取有效的护坡措施，保证基坑开挖的安全及与本工程相邻的已有建筑物的安全，基坑开挖深度低于地下水位，施工期间应采取有效的降水、防水、排水措施，确保拟建筑物地基基础施工安全与地基基础质量。在基坑开挖过程中如需冬季施工应采取相应措施，确保地基持力层不受冻害影响。”

施工现场的地下水位为-0.5米，而基坑开挖的深度为-2.0米。在2021年冬季进行航向台地勘钻孔时，误将地下的一根供水管道挖伤，在随后修复供水管道时，由于流沙地质和高水位的叠加，开挖过程异常艰难，原计划开挖直径2米、深1.5米的维修作业坑，由于不断的进行降水作业导致开挖边界不断坍塌，经过三天的不间断抽水作业，最终也无法开挖至-1.5米的深度，且开挖面已塌陷至直径4米左右的坑。由此可预见，按照中国民航工程咨询有限公司出具的设计图纸和开挖方式，无法确保基坑顺利开挖，也无法进行基础施工。

二、基坑开挖过程中遇到流沙常用的处理方法

基坑开挖过程中如遇流砂地质，常用的处理方式如下：1.为使基坑内水压与坑外地下水压相平衡或缩小水头差，可采取水下挖土（不抽水或少抽水）；2.往基坑内抛大石块或混凝土板，增加土的压重以减小动水压力，并组织突击快速抢工；3.若基坑面积较小，则可采取四周设钢护筒，根据挖土深度不断加深，直至穿过流砂层；4.沿基坑外围打板桩深入坑底一定深度，改变地下水从坑外流入坑内的渗流路径和渗水量，减小动水压力。

从2021年冬季现场情况来看，第一种、第三种、第四种方法不适用于航向台的施工现场。第二种方法可以借鉴，但也无法确保地下水压力上涌不带走固体颗粒物。

三、反滤层的工作原理

土中的水可以顺畅流过，而土粒却被阻留的现象称为反滤（过滤）。反滤不同于排水，后者的水流是沿表面进行的，而不是穿越反滤层。当土中水从细粒土流向粗粒土，或水流从土内向外流出的逸出处，需要设置反滤措施，否则土粒将受水流作用而被带出土体外，发展下去可能导致土体破坏，水利工程中传统采用的砂砾等天然反滤材料作为反滤层，通过不同级配的砂砾料分层填筑，达到土壤中水的正常流动，而不带走土壤中的细颗粒，保持土壤结构的稳定，也确保了建筑物基础不发生形变。

四、航向台基础开挖及基础换填方案

1.航向台基础开挖放线应超过原设计1米左右，开挖时可采用大功率挖机快速开挖成型，开挖深度为2.5米左右，开挖养护过程不抽水，以降低边坡坍塌的速度。

2.基础换填采用5种砂石料分层填筑的方式。五种砂石料分别为大块毛石、小块毛石、鹅卵石、豆沙石、砂夹石。

3.基坑换填：

第一步将大块毛石利用挖机抛填入基坑内，填筑厚度为80cm;

第二步将小块毛石利用挖机均匀的填入基坑内，填补大块毛石之间的空隙，填筑厚度为30cm；

第三步使用水泵，快速将基坑内的水抽干，观察小块毛石的均匀程度，并利用机械补齐小块毛石的平面；

第四步在小块毛石的表面填筑鹅卵石，填筑厚度为40cm；

第五步填筑豆沙石，厚度为30cm。

上述四个步骤完成后，基坑标高为-0.7米，此时基坑内会溢满水，静置两天，期间观察基坑内水是否浑浊。若基坑内水慢慢清澈下来，说明反滤已达到固定土壤细颗粒的作用，也说明基础已稳定。

第六步在基坑北侧埋设一根Φ300的螺纹PVC排水管，管口安装在基坑北侧，管尾安装在甲线沟内，水利坡度为0.5%-1%。管口设置一个滤水井（具体做法参照甲线沟西端的滤水井），管口高程为-0.7米。

第七步填筑砂夹石，厚度为30cm ，之后在砂夹石上浇筑混凝土筏型基础。

五、建筑物基础稳定性分析

由于航向台的地下水位较高，无法通过降水措施长时间的降低地下水高程，建筑物基础会长期浸泡在地下水中，如何保持基础不受地下水流动导致的镂空变形，同时又要使基础有一定的刚性承载力，是本文研究的主要方向。

首先，厚度达1.8米的五层反滤基础，有足够的刚性，可以满足在流沙地质层基础的稳定性；其次，这种反滤基础，通过不同级配的砂石料，解决了细颗粒物在地下水扬压力下的流动问题，保持了基础结构的稳定性；再次，通过设置渗水井，可以有效的降低地下水位，减少了地下水扬压力对基础结构中细颗粒的镂空，同时也可以保持设备间内的干燥；最后建筑物采用混凝土整体筏型基础，大大增加了建筑物的抗变形、抗不均匀沉降的能力。

综合上述，采用换填方法和反滤层设置的刚性基础，完美的解决了在流沙地质条件下的地基承载力不足和地下水流动产生的基础结构不稳定的问题。

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