狹窄基坑吹砂回填方法探究和應(yīng)用案例

劉威鋒

（中國建筑第四工程局有限公司 廣州510665）

0 引言

隨著城市化發(fā)展，市中心或老城區(qū)可開發(fā)土地越來越少、面積越來越小，僅剩的待開發(fā)土地周邊早已被高樓或市政道路所環(huán)繞。導(dǎo)致這些待施工項(xiàng)目可利用空間被大幅度壓縮，地下室結(jié)構(gòu)邊緣盡可能靠近用地紅線，地下室側(cè)壁緊鄰支護(hù)樁，回填區(qū)域狹小，回填車輛及挖機(jī)均無法通行，極大地增加基坑回填難度和成本，同時回填效率極低。此類項(xiàng)目亟需一種效率較高且保證質(zhì)量的回填方法。

本文以廣州某劇院項(xiàng)目為例，闡述基坑狹窄區(qū)域的回填方法。

1 工程概況

某工程位于廣州市天河區(qū)珠江新城，基坑面積6 348.82 m2，地下室占地面積5 628 m2，周長304 m，開挖深度約18 m，基坑長約90 m，寬約65 m。地下室側(cè)壁緊鄰支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍墻（支護(hù)結(jié)構(gòu)距圍墻僅0.7 m，地下室側(cè)壁距圍墻僅1.0 m）。

本工程原設(shè)計回填材料為素土，但由于地下室側(cè)壁距支護(hù)結(jié)構(gòu)凈距不足1.0 m（尤其腰梁以下，施工機(jī)械和工人無法進(jìn)入夯實(shí)），若回填素土無法夯實(shí)，影響回填質(zhì)量。后改為回填石粉，石粉遇水可自行密實(shí)［2］。

2 基坑狹窄區(qū)域石粉回填方法比選

2.1 方案1：機(jī)械回填

渣土車和挖機(jī)回填為常用方法，但由于支護(hù)結(jié)構(gòu)距圍墻僅0.7 m，地下室側(cè)壁距圍墻僅1.0 m，且東、西、南圍擋外側(cè)為人行道，北側(cè)為項(xiàng)目辦公室與生活區(qū)，最小型號渣土車和挖機(jī)均不能駛?cè)耄ㄒ妶D1），因此利用渣土車和挖機(jī)回填方案不可行。

圖1 基坑支護(hù)剖面Fig.1 Section of Foundation Pit Support

2.2 方案2：采用人工配合塔吊轉(zhuǎn)運(yùn)石粉回填［3］

本工程根據(jù)場地條件和施工需求共布置2臺塔吊，采用人工配合塔吊轉(zhuǎn)運(yùn)石粉回填存在以下幾個問題：

⑴由于本工程北側(cè)和西側(cè)緊鄰現(xiàn)有建筑，塔吊臂長受限（臂長分別為55 m 和60 m），南側(cè)及東南角較大部位基坑不在塔吊覆蓋范圍（見圖2），材料無法通過塔吊運(yùn)至該部位，須通過人工轉(zhuǎn)運(yùn)，效率較低、成本過高［4］。

圖2 塔吊布置Fig.2 Layout of Tower Crane

⑵若采用塔吊轉(zhuǎn)運(yùn)，由于角撐板、對撐板和腰梁的遮擋，絕大部分位置塔吊無法吊運(yùn)到位，同時由于現(xiàn)場所有材料都由塔吊運(yùn)送，采用塔吊轉(zhuǎn)運(yùn)回填將導(dǎo)致其他工種停工。

⑶若采用塔吊配合人工轉(zhuǎn)運(yùn)，功效極低，工期極長。白天塔吊吊運(yùn)鋼筋、模板、鋼管、混凝土、鋼結(jié)構(gòu)及其他零星工程，晚上塔吊需吊運(yùn)進(jìn)場鋼筋、模板、木方，混凝土墊層及防水混凝土澆筑和拆除支撐外運(yùn)，塔吊需24 h滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)目前塔吊運(yùn)行時間，每天僅剩3 h用來吊運(yùn)石粉，塔吊大約每6 min吊運(yùn)1次，每次吊運(yùn)方量為1 m3，每天總吊運(yùn)方量為30 m3，本工程回填量為4 600 m3，回填工期約為154 d，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度施工。

綜上，利用人工配合塔吊轉(zhuǎn)運(yùn)石粉回填基本不可行。

2.3 方案3：利用傳輸帶和溜槽轉(zhuǎn)運(yùn)石粉回填

利用定制料斗配合傳送帶［5］和溜槽傳送石粉，在傳送帶支架上安裝萬向輪裝置，采用機(jī)動輻射回填，保障石粉能均勻地傳送至肥槽內(nèi)和石粉的分層虛鋪厚度，采用平板振動器往復(fù)分層振搗。

此方法需要地下室結(jié)構(gòu)完成至±0.00，為傳輸帶的架設(shè)提供平臺。但本工程由于有2 道內(nèi)支撐，需分3次才能回填完成（見圖3）。在下方2次回填過程中，傳送帶均無有效支撐面，無法實(shí)施。

另外，若采用傳輸帶和溜槽轉(zhuǎn)運(yùn)石粉，傳輸和下溜過程中會產(chǎn)生較大揚(yáng)塵，不利于環(huán)境保護(hù)，引起投訴和處罰。

因此，利用傳輸帶和溜槽轉(zhuǎn)運(yùn)石粉回填亦不可行。

2.4 方案4：吹砂法石粉回填

本方法是結(jié)合護(hù)坡混凝噴錨技術(shù)，將石粉通過大功率混凝土機(jī)械吹至回填位置［6］。本方法具有以下幾個優(yōu)勢：

圖3 基坑分層回填Fig.3 Foundation Pit Layered Backfilling

⑴進(jìn)度保證：本工程購置1 臺GLZ-21 聯(lián)合自動上料吹砂機(jī)組，最大施工效率為21 m3/h。本工程地下室施工階段共分為6 個區(qū)，每次回填量約200 m3，10～12 h 即可完成石粉回填，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工回填效率。基本不影響結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。

⑵降低勞動強(qiáng)度，節(jié)省人工：該吹砂機(jī)組料斗容量為3 m3，可采用挖機(jī)或鏟車上料，極大程度上降低了勞動強(qiáng)度，節(jié)省人工。

⑶輸送距離遠(yuǎn)，場地條件要求低：該吹砂機(jī)組（見圖4）最大輸送距離為200 m，機(jī)械固定在一個地方可全覆蓋基坑回填全部范圍，減少機(jī)械和材料多次轉(zhuǎn)移。另外，石粉傳輸使用軟管，可適用于各種不規(guī)則、不平整地形。

圖4 GLZ-21聯(lián)合自動上料吹砂機(jī)組Fig.4 Combined Automatic Feeding and Sand Blowing Unit

⑷質(zhì)量保證：石粉通過高壓吹射和遇水自主密實(shí)［7］，可保證石粉密實(shí)度和強(qiáng)度超過設(shè)計強(qiáng)度，確保回填質(zhì)量。

⑸環(huán)保：石粉吹射過程中，在吹頭的地方接水管，通過高壓沖擊形成水霧，可有效控制揚(yáng)塵，保護(hù)環(huán)境。

綜上，經(jīng)過對比，最終選擇方案4進(jìn)行基坑回填。

3 吹砂法回填施工工藝

施工工藝：作業(yè)準(zhǔn)備（技術(shù)準(zhǔn)備和材料準(zhǔn)備）?吹砂機(jī)組就位?接通水電?試噴?噴射作業(yè)。

3.1 作業(yè)準(zhǔn)備

⑴技術(shù)人員熟悉施工方案，了解設(shè)計意圖，并對現(xiàn)場施工作業(yè)人員進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)交底和安全交底，交底重點(diǎn)在吹砂機(jī)械壓力控制、水量控制、噴射方向、噴射重點(diǎn)等。

⑵檢查石粉質(zhì)量［8］，吹砂機(jī)組合格標(biāo)識。

⑶檢查架體或平臺穩(wěn)定性，輸送管道是否通暢及管道支撐是否穩(wěn)固安全。

⑷設(shè)置控制1次吹砂厚度和標(biāo)高標(biāo)志。

⑸原材料在運(yùn)輸存放過程中，嚴(yán)防雨淋、滴水及大石塊等雜物混入。

3.2 吹砂機(jī)組就位

根據(jù)項(xiàng)目基坑階段平面布置圖，確定石粉堆場和吹砂機(jī)組位置，原則上機(jī)組布置在基坑長邊中間位置，確保吹漿機(jī)距基坑四周最近。

石粉堆場和吹砂機(jī)組平行布置，以便于鏟車鏟運(yùn)石粉至舉升料斗。

選擇合理路線，架設(shè)輸送管道。

吹砂機(jī)組［9］包括舉升料斗、吹漿機(jī)、上料斗、電路系統(tǒng)、封路系統(tǒng)等，如圖5所示。

圖5 GLZ-21聯(lián)合自動上料吹砂機(jī)組Fig.5 Combined Automatic Feeding and Sand Blowing Unit

3.3 接通水電

根據(jù)吹砂機(jī)組說明書，選擇滿足機(jī)組功率電機(jī)和發(fā)動機(jī)功率電纜線，由附近二級電箱接至機(jī)組附近專用三級箱。

采用1條直徑30 mm的橡膠水管，由施工用水接駁口至吹嘴位置，水管安裝PE快接球閥，用來控制出水量。

3.4 試吹

按照吹砂施工方案及噴漿機(jī)廠家技術(shù)人員建議，通過選用不同的噴漿機(jī)壓力和水流量，對比吹砂效果（沉降量、密實(shí)度、回彈量及揚(yáng)塵量等），最終選擇噴漿機(jī)壓力為11 MPa、水流量為0.7 m3/h。經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)后進(jìn)行大面積施工。

3.5 噴射作業(yè)

大面積吹射作業(yè)應(yīng)分層噴射，每層厚度控制在500 mm 內(nèi)。相鄰2層噴射方向沿相反方向進(jìn)行，以便累計沉降相同。

作業(yè)開始時，先送風(fēng)，后開機(jī)，再給料；結(jié)束時，待料噴完后，再關(guān)機(jī)。向噴射機(jī)供料時要連續(xù)均勻，料斗內(nèi)保持足夠的存料。

4 施工注意事項(xiàng)

⑴雨天不得施工。

⑵氣溫低于5℃時不得施工。

⑶大風(fēng)天氣不得施工。

⑷嚴(yán)格施工紀(jì)律，按照試吹結(jié)果選用的壓力和水量進(jìn)行作業(yè)［10］。

5 吹砂回填效果

本工程采用吹砂法進(jìn)行狹小區(qū)域回填石粉，效果較為理想。本工程一共抽取6 個點(diǎn)做壓實(shí)系數(shù)檢測，經(jīng)檢測，壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計要求（≥0.94），標(biāo)高控制亦滿足施工要求。壓實(shí)系數(shù)如表1所示。

表1 壓實(shí)系數(shù)Tab.1 Compaction Coefficient

6 結(jié)語

吹砂回填工藝，綜合現(xiàn)場實(shí)際條件（地下室側(cè)壁緊鄰支護(hù)樁，回填區(qū)域狹小，回填車輛及挖機(jī)均無法通行）、施工進(jìn)度、施工成本、環(huán)境保護(hù)等幾方面因素，是一種比較理想的狹小基坑回填方案。該施工方案贏得監(jiān)理單位、質(zhì)監(jiān)站和業(yè)主的好評，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。此工藝對今后類似條件下的基坑回填具有重要的借鑒意義。