液態(tài)粉煤灰在雨水管道基坑回填中的應(yīng)用

李鑫

（中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司，甘肅 蘭州 730000）

引言

雨水管道基坑斷面尺寸一般較小，當(dāng)雨水管道安裝完成后，管道兩側(cè)回填時(shí)壓實(shí)機(jī)械就難以發(fā)揮作用，基坑回填工作就會(huì)有很大困難，通過使用液態(tài)粉煤灰進(jìn)行基坑回填，既能滿足強(qiáng)度要求，保證了工程質(zhì)量，還可以縮短工期，在實(shí)際工程應(yīng)用中起到了積極的作用。但是，液態(tài)粉煤灰也存在一定的問題，必須要根據(jù)實(shí)際情況合理的進(jìn)行選擇。

一、工程概況

S104 線蘭州(沈家坡)至東崗公路沈家坡至阿干鎮(zhèn)段工程，位于七里河區(qū)八里鎮(zhèn)和阿干鎮(zhèn)境內(nèi)，起止里程樁號(hào)為K0+000-K23+045，線路全長(zhǎng)23.04km。路面排水采用暗挖式排水管，管材采用（HDPE）高密度聚乙烯雙壁波紋管（管材為環(huán)剛度SN ≥8 級(jí)），管道埋深2m，雨水最終流入雷壇河，排水管采用電熱熔帶接口。路基填筑至管頂50cm以上時(shí)反挖雨水管道基坑，待管道鋪設(shè)施工完成后采用液態(tài)粉煤灰回填基坑。

二、施工工藝及控制要點(diǎn)

（一）主要施工工藝

1.施工準(zhǔn)備

在液態(tài)粉煤灰施工前，有必要對(duì)基坑進(jìn)行清理。采用人工清理基坑內(nèi)的廢渣、浮土、雜物及積水，并用小型夯實(shí)機(jī)具將基底夯實(shí)，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的壓實(shí)度。必須將側(cè)壁上的松軟部分必須徹底鏟除，然后按照?qǐng)?bào)驗(yàn)流程報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師對(duì)基坑尺寸及處理情況進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行混合料回填；還需要對(duì)工作人員進(jìn)行技術(shù)與安全培訓(xùn)，根據(jù)需求安排工作人員；對(duì)于施工時(shí)會(huì)使用到的主要機(jī)械設(shè)備，拌和樓和砼罐車，都需要在施工前將其狀態(tài)調(diào)整至最佳；使用的拌和料也要經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能使用。

2.模板安裝

雨水管道工程每隔40 米設(shè)混凝土矩形檢查井1 座，因此按40m 長(zhǎng)度一個(gè)施工段支模，利用基坑側(cè)壁作為側(cè)模，僅需在端頭支設(shè)模板。模板與基坑側(cè)壁之間的間隙用砂漿密封，防止?jié)B漏。

3.液態(tài)粉煤灰混合料拌和

施工之前，應(yīng)對(duì)液態(tài)粉煤灰的配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，因可參考規(guī)范較少，根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的各項(xiàng)材料參考用量水泥：粉煤灰為5:95～10:90，稠度控制在13s～15s，具體材料的用量應(yīng)以液態(tài)粉煤灰的試驗(yàn)強(qiáng)度確定，強(qiáng)度應(yīng)滿足7d 達(dá)到0.4MPa，28d 強(qiáng)度達(dá)到0.6MPa，液態(tài)粉煤灰含水量控制在40%～55%。為了避免因受潮導(dǎo)致粉煤灰變質(zhì)，需要使用密封罐進(jìn)行保存。另外，對(duì)水泥也同樣適用密封罐保存，防止受潮。在水的選擇上，必須要對(duì)水進(jìn)行化驗(yàn)，避免因?yàn)樗缓细駥?dǎo)致液態(tài)粉煤灰的質(zhì)量不過關(guān)，一般會(huì)選擇飲用水進(jìn)行攪拌。S104 蘭阿公路建設(shè)項(xiàng)目雨水管道基坑回填液態(tài)粉煤灰每立方配合比經(jīng)試驗(yàn)確定如下：水泥：粉煤灰：水=66（Kg）:1189（Kg）:495（Kg）。

液態(tài)粉煤灰可采用現(xiàn)場(chǎng)拌和或者使用拌和樓進(jìn)行拌和，我項(xiàng)目采用拌和站集中拌和，保證拌和工作能夠滿足相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)要求，提升液態(tài)粉煤灰的質(zhì)量。在拌和之前，需要確定拌和機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)是合格的，避免因?yàn)橛?jì)量系統(tǒng)的問題造成配合比出現(xiàn)問題。為了能夠提升成品拌和的均勻程度，一般會(huì)將拌和時(shí)間設(shè)定在3min 左右[3]。

4.液態(tài)粉煤灰混合料運(yùn)輸

拌和結(jié)束后，必須要避免液態(tài)粉煤灰出現(xiàn)沉淀等問題，導(dǎo)致其工作性能下降，這就必須要在運(yùn)輸?shù)倪^程中也不斷地進(jìn)行攪拌和滾動(dòng)，為此，必須要選擇砼攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸工作。

5.液態(tài)粉煤灰混合料澆筑

液態(tài)粉煤灰混合料運(yùn)輸就位后通過自制溜槽注入基坑內(nèi)，從管道兩側(cè)分層均勻?qū)ΨQ澆筑。澆筑時(shí)，自由傾落高度一般不宜大于2m，澆筑過程中應(yīng)由人工輔助刮平，合理配備施工機(jī)械與人員，混合料的拌和及運(yùn)輸能力應(yīng)保證現(xiàn)場(chǎng)澆筑過程連續(xù)，并應(yīng)在下層混合料初凝或者重塑之前澆筑完成上層混合料。在斜面上澆筑混合料時(shí)，應(yīng)從低處開始逐層升高，保持水平分層施工。

6.養(yǎng)生

每次澆筑完成待初凝后，用土工布進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生不少于7d，以保證強(qiáng)度的提高。強(qiáng)度增長(zhǎng)過程中由于混合料的收縮作用會(huì)出現(xiàn)表面開裂現(xiàn)象，可用1:2 的水泥漿進(jìn)行灌縫處理。養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁車輛及行人通過，保證混合料在強(qiáng)度增長(zhǎng)期不受到擾動(dòng)。當(dāng)氣溫低于5℃時(shí)，應(yīng)根據(jù)混凝土冬季施工要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（二）液態(tài)粉煤灰施工控制要點(diǎn)

1.必須保證基底壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，否則依然會(huì)發(fā)生沉降或變形。

2.液態(tài)粉煤灰回填基坑時(shí)必須從雨水管道兩側(cè)對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行，防止管道偏位，并采取有效的辦法防止管道上浮。

3.在施工過程中嚴(yán)格控制混合料配合比，填寫澆筑記錄，并及時(shí)建立臺(tái)賬。

4.液態(tài)粉煤灰含水量應(yīng)控制在40%～55%之間，稠度控制在13s～15s，既可保證混合料的流動(dòng)性和強(qiáng)度，又可以減少產(chǎn)生干縮裂縫。

三、液態(tài)粉煤灰的性質(zhì)特征

（一）充盈性

液態(tài)粉煤灰在經(jīng)過良好的攪拌之后，會(huì)有很好的流動(dòng)性，可以完美的填充管道與基坑兩側(cè)的空隙當(dāng)中，而且能夠消除回填過程中因?yàn)闄C(jī)械和人工夯實(shí)不足以及管道底部圓弧段無法夯實(shí)帶來的隱患，提高工程的施工質(zhì)量，滿足施工要求。

（二）比重輕

液態(tài)粉煤灰屬于輕質(zhì)材料，比重在1500Kg/m3左右，和同體積的石灰土比起來液態(tài)粉煤灰的密度要輕出很多，由于重量大大降低，因此地基承載的應(yīng)力也明顯減少。

（三）易操作性

由于液態(tài)粉煤灰有很強(qiáng)的流動(dòng)性，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)中，用中小型強(qiáng)制攪拌機(jī)拌和，拌和操作非常簡(jiǎn)單，而且回填速度非?？?，能夠有效縮短結(jié)構(gòu)物和路基的通車時(shí)間，讓后續(xù)的工作能夠流暢的展開[1]。并且，液態(tài)粉煤灰受天氣的影響非常小，在潮濕和有滲水的情況下，也能繼續(xù)施工。

（四）工期短

液態(tài)粉煤灰在拌和后一小時(shí)之內(nèi)為流動(dòng)狀態(tài)，基坑的邊邊角角均能浸入，使管道基坑達(dá)到均勻密實(shí)。而本項(xiàng)目雨水管道最大直徑為80cm，可一次性將液態(tài)粉煤灰澆筑至管頂高程，3 天后即可進(jìn)行下道工序的施工，在滿足了工程質(zhì)量需求的同時(shí)，也保障了施工工期的要求。

（五）節(jié)能環(huán)保

粉煤灰為火力發(fā)電廠的廢棄物，好多地方原料充足，合理利用就會(huì)有效減輕城市的環(huán)境污染，且用于本項(xiàng)目液態(tài)粉煤灰的粉煤灰原料達(dá)到二級(jí)即可滿足要求。

四、液態(tài)粉煤灰的經(jīng)濟(jì)效益與工期分析

（一）經(jīng)濟(jì)效益分析

液態(tài)粉煤灰成本由水泥、粉煤灰、水決定。同時(shí)，由于液態(tài)粉煤灰的施工需要使用到大量的機(jī)械和運(yùn)輸車輛，以及養(yǎng)護(hù)過程中會(huì)使用到養(yǎng)生膜、養(yǎng)生用水，以及相關(guān)的模板和支架的使用費(fèi)。由此可見，影響液態(tài)粉煤灰費(fèi)用的因素是有很多的?，F(xiàn)對(duì)液態(tài)粉煤灰進(jìn)行造價(jià)分析，詳細(xì)情況見表1。

表1 液態(tài)粉煤灰造價(jià)分析表（每m3）

從表1 可以看出，液態(tài)粉煤灰的綜合單價(jià)299.4 元/m3，這其中的水泥、粉煤灰對(duì)成本的影響比較大，也就是材料的單價(jià)對(duì)液態(tài)粉煤灰的最終成本影響是最大的，相對(duì)于項(xiàng)目清單中填筑6%灰土72 元/m3，每m3增加成本227.4 元，為此，需要根據(jù)實(shí)際情況判斷液態(tài)粉煤灰的經(jīng)濟(jì)性和費(fèi)用。我項(xiàng)目在正式圖紙下發(fā)之前，項(xiàng)目部與項(xiàng)目公司、設(shè)計(jì)單位踏勘現(xiàn)場(chǎng)、優(yōu)化設(shè)計(jì)期間，提出雨水管道位于機(jī)動(dòng)車道下方，普通基坑回填施工工藝可能會(huì)引起路面縱向裂縫、沉陷等質(zhì)量問題，經(jīng)項(xiàng)目公司與設(shè)計(jì)單位綜合考慮工期與經(jīng)濟(jì)成本，將雨水管道基坑6%灰土回填變更為液態(tài)粉煤灰回填。其余結(jié)構(gòu)物臺(tái)背回填均維持原設(shè)計(jì)開挖臺(tái)階全部填筑6%灰土，且已建成1座WCZ800 型灰土集中拌和站，因此臺(tái)背回填仍以灰土填筑碾壓為主。

（二）工期分析

以每?jī)勺鶛z查井之間40m 長(zhǎng)度為施工段計(jì)算，6%灰土填筑每天可填筑2 層（每層15cm），回填高度達(dá)到80cm 需要3 天，液態(tài)粉煤灰回填雨水管道基坑，僅端頭部分需要支設(shè)模板，支模、澆筑共需要0.5 天，工期可節(jié)省2.5 天。

五、結(jié)論

綜上所述，液態(tài)粉煤灰有很多特性和優(yōu)點(diǎn)，可以在一定的條件下，使用到結(jié)構(gòu)物基坑或者臺(tái)背的回填當(dāng)中，可以保證填料具有較高的強(qiáng)度，還能夠避免因?yàn)樘盍铣两祵?dǎo)致的結(jié)構(gòu)受損和橋頭跳車等問題?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：

（一）使用液態(tài)粉煤灰回填雨水管道基坑，既具有強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、施工工期短等特點(diǎn)，而且有效保證了施工質(zhì)量。

（二）根據(jù)液態(tài)粉煤灰的性質(zhì)特征，我們還可以將液態(tài)粉煤灰廣泛的應(yīng)用回填蓋板涵、蓋板通道、箱涵、圓管涵等小型結(jié)構(gòu)物的臺(tái)背，或者填土比較高、填筑寬度很窄或者寬度受限、填筑條件差，或者是再擴(kuò)建工程等，可以充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和施工目標(biāo)，合理經(jīng)濟(jì)的使用液態(tài)粉煤灰。