狹窄基槽水撼法回填施工方法在工程中的應(yīng)用

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(山西建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002)

引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高，生產(chǎn)和生活可利用的資源越來(lái)越少，對(duì)建(構(gòu))筑物空間利用率也在不斷提升，造成地上高度越來(lái)越高，基礎(chǔ)埋深越來(lái)越深，相應(yīng)地對(duì)工程技術(shù)的要求也越來(lái)越高。近年來(lái)，在城中村拆遷改造項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，由于改造項(xiàng)目往往地處已有建筑當(dāng)中，與周圍毗鄰的原有建(構(gòu))筑物距離近，且地下原有配套管線縱橫交錯(cuò)，會(huì)對(duì)基坑(槽)開挖及回填施工造成困難。而大規(guī)模、大面積地由施工機(jī)械進(jìn)行土方回填作業(yè)，由于施工場(chǎng)地缺乏，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)安全施工的條件要求。

在某項(xiàng)目基礎(chǔ)回填工程中，采用狹窄基槽水撼法回填施工方法，不僅保證了回填質(zhì)量，提高了施工效率，同時(shí)在工期和成本方面也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。

1 工程概況

某工程地下室室外回填工程，基槽深約18.25 m，基礎(chǔ)縱向軸線長(zhǎng)259.5 m，橫向軸線寬99 m，基槽最窄處只有0.5 m，平均寬度為1.2 m，冠梁下混凝土灌注樁部分深度為10 m，因無(wú)法采用機(jī)械回填夯實(shí)，經(jīng)查閱相關(guān)規(guī)范并結(jié)合具體施工情況，決定采用水撼砂進(jìn)行回填，回填工程量約為8 800 m3；冠梁上噴錨支護(hù)部分深度約為6.5 m，采用素土回填，工程量為30 500 m3，散水下1.5 m深、2 m寬范圍內(nèi)回填3∶7灰土，工程量為2 450 m3。該工程深基坑斷面如圖1所示。

圖1 基坑斷面圖

若采用傳統(tǒng)的回填施工方法，施工空間、基坑(槽)尺寸不能滿足機(jī)械碾壓夯實(shí)的工作面要求，尤其是深基坑(槽)人工作業(yè)時(shí)，容易發(fā)生坍塌等安全事故。我公司經(jīng)過(guò)考察、研究及優(yōu)劣對(duì)比，最終確定冠梁下10 m深室外回填土方采用水撼法施工。此方法不僅適用于基坑(槽)換填施工，也適用于工作面狹小，無(wú)法采用碾壓機(jī)械的坑、槽、孔、洞等的施工，該方法施工工藝簡(jiǎn)單，施工作業(yè)方便，施工成本低，而且該方法在內(nèi)蒙古地區(qū)已廣泛采用，有成功應(yīng)用的案例。

2 水撼法的工藝原理與施工工藝流程

2.1 工藝原理

水撼法的核心是：利用水的流動(dòng)性和砂礫的透水性，在松散砂礫的表面灌上水，依靠水流的下滲，使砂礫的孔隙被細(xì)砂填滿，從而使砂礫達(dá)到最大密實(shí)度。

2.2 施工工藝流程

水撼法的施工工藝流程見圖2。

3 工藝特點(diǎn)

3.1 安全性高

由于基坑(槽)狹窄，若安排人工下至槽底作業(yè)，容易發(fā)生坍塌而造成安全事故。而采用水撼法工人是在槽坑上進(jìn)行施工作業(yè)，安全措施容易保證。

圖2 水撼法施工工藝流程

3.2 施工方便

砂石回填由人工用鐵鍬逐步回填，振搗影響深度深，對(duì)撼實(shí)用水無(wú)特殊要求，施工工藝簡(jiǎn)單，操作方便，工作效率高。

3.3 回填密實(shí)

水在滲透過(guò)程中會(huì)攜帶細(xì)砂顆粒一起下滲，有利于提高砂石墊層的密實(shí)度，改善粗顆粒骨料間充填物的性質(zhì)。

由于施工中回填的砂石在飽和水狀態(tài)下撼實(shí)，工程完工后不會(huì)由于地面水的浸泡而發(fā)生下沉塌陷，保證了夯實(shí)密實(shí)度，從而保證了基槽回填土方的施工質(zhì)量。

3.4 適用范圍廣

水撼法施工的材料來(lái)源廣，操作機(jī)具簡(jiǎn)單，工期短，進(jìn)度快，效果好，遇水不坍塌。采用的撼實(shí)機(jī)具質(zhì)量輕、易移動(dòng)，尤其適用于狹窄深基槽的回填作業(yè)。由于人工是在基槽上作業(yè)，可避免坍塌事故發(fā)生。但需要注意的是，該方法不適用于土質(zhì)為濕陷性黃土的基坑(槽)回填。

4 水撼法施工工藝要點(diǎn)

(1)采用鏟車運(yùn)輸、回填，人工攤平。

(2)待一層砂回填后，立即注入適量的清水，使水分完全滲入砂石混合料中，水位控制略高于回填砂面層。

(3)待水注完后，采用插入式振搗棒以對(duì)角線≯300 mm的間距進(jìn)行插入式振搗(見圖3)，振搗時(shí)長(zhǎng)不少于40 s，振搗棒縱橫交錯(cuò)進(jìn)行振搗密實(shí)。振動(dòng)棒要振到邊，振搗有效半徑為500 mm，邊角部位一定要振到，避免漏振。

圖3 施工過(guò)程圖

(4)待回填砂全部水撼后及時(shí)進(jìn)行排水，排水采用相應(yīng)揚(yáng)程的污水泵，排至地面的儲(chǔ)水池中，以備再次使用。

(5)采用水撼砂回填溝槽時(shí)，應(yīng)分段進(jìn)行。砂石混合料要掛線虛鋪，掌握虛鋪厚度≯500 mm。回填用砂采用地基開挖出的天然級(jí)配砂，并人工剔除粒徑60 mm以上的卵石、礦石及其他雜物，保證水撼砂施工的質(zhì)量。

(6)為了保證撼砂密實(shí)的質(zhì)量，每個(gè)操作者負(fù)責(zé)水撼的溝槽不宜過(guò)長(zhǎng)，以2～3 m為宜。

(7)每完成一步砂石回填，除去上部泥漿沉淀，經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)回填的砂石密實(shí)度檢查合格后，方可進(jìn)行下一道工序的施工。

5 注意事項(xiàng)

5.1 材料要求

(1)砂：采用基坑土方開挖出的天然級(jí)配砂，回填時(shí)人工剔除粒徑60 mm以上的卵石、碎石、樹根、有機(jī)物或其他雜物，含泥量宜≯3%。

(2)水：一般采用地下水或自來(lái)水。

5.2 機(jī)具要求

普通混凝土振搗棒、推土機(jī)、小型挖掘機(jī)、小推車、篩子(孔徑15～20 mm，40～60 mm和5～10 mm)、鐵鍬、靠尺、膠皮管、木折尺、塑料布、編織袋等。

5.3 設(shè)置厚度標(biāo)尺

在水撼砂施工前，設(shè)置回填砂厚度標(biāo)尺，以控制回填土的厚度，每次鋪填砂層厚度控制在500 mm以內(nèi)。

5.4 質(zhì)量控制

(1)檢查虛鋪厚度：隨時(shí)進(jìn)行線下量測(cè)，以糾正超厚虛鋪的問題。

(2)檢查水撼后砂石料頂面下降的深度，掌握水撼后砂石的撼實(shí)厚度和虛鋪系數(shù)是否符合相關(guān)規(guī)范的要求。

(3)水撼程度的檢查：水撼作業(yè)一定時(shí)間后，手持撼叉，叉尖距粒料頂面300～400 mm，然后松手以自由落體方式任憑撼叉自由地插向砂石料。以撼叉不能直立插入或僅能插入30～50 mm時(shí)，認(rèn)為達(dá)到了撼實(shí)要求。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行虛鋪系數(shù)的估測(cè)法。具體做法為：①掛線量測(cè)水撼后砂石頂面下降深度；②根據(jù)虛鋪厚度計(jì)算撼實(shí)厚度；③計(jì)算虛鋪系數(shù)。檢查合格后，立即進(jìn)行虛鋪系數(shù)的檢查，采用灌水法進(jìn)行撼實(shí)系數(shù)測(cè)試，撼實(shí)系數(shù)宜≮0.93。

(4)撼實(shí)系數(shù)檢查方法：在撼砂層面上任意選設(shè)測(cè)試點(diǎn)，共3組12個(gè)點(diǎn)，采用環(huán)刀法現(xiàn)場(chǎng)采集砂樣，將采集好的砂樣放入烘干箱內(nèi)烘干，取出后稱重，以算術(shù)平均法求出干密度。當(dāng)干密度大于等于設(shè)計(jì)干密度時(shí)，再回填下一層砂石，施工程序同前。

5.5 安全注意事項(xiàng)

(1)冠梁以下部分基槽施工前，必須在冠梁部位搭設(shè)防護(hù)棚。防護(hù)棚支架采用鋼管搭設(shè)，防護(hù)面上面張?jiān)O(shè)兩層大眼網(wǎng)，下面設(shè)兩層密目網(wǎng)，防止墜物傷人事故的發(fā)生。

(2)水撼法施工作業(yè)人員要正確使用絕緣手套、絕緣鞋、安全帽等安全防護(hù)用品，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和工作要求確定振搗路線，振搗作業(yè)前方2 m內(nèi)不得有人。

(3)基槽回填施工用的防護(hù)架子要牢固，并安排專人在基坑處巡視，防止發(fā)生意外。

(4)其他安全注意事項(xiàng)應(yīng)符合JGJ 80—2016《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用人工回填3∶7灰土的造價(jià)為：人工費(fèi)32.89元/m3，材料費(fèi)55.13元/m3，機(jī)型費(fèi)0.6元/m3，合計(jì)88.62元/m3。

水撼砂的造價(jià)為：人工費(fèi)19.98元/m3，材料費(fèi)36.3元/m3，機(jī)型費(fèi)0.248元/m3，合計(jì)56.528元/m3。

水撼砂回填比人工回填3∶7灰土施工單位體積可減少費(fèi)用：88.62-56.528=33.092(元/m3)，該工程共減少費(fèi)用：33.092×8 800=282 409(元)。

6.2 工期效益

原施工計(jì)劃為26 d，實(shí)際施工為19 d，縮短工期7 d。

7 結(jié)語(yǔ)

從施工過(guò)程中以及施工完畢的試驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，采用狹窄基槽水撼法回填施工切實(shí)可行，完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度的要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該方法在項(xiàng)目回填工程完成后，取得了山西省省級(jí)工法，為本地區(qū)同類工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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