混凝土支撐碎塊與護(hù)壁泥漿廢料在深基坑回填中的應(yīng)用

章小玲,高逸峰,朱勇勇,李偉剛,陸偉鋼

(1.浙江紹興瑞豐農(nóng)村商業(yè)銀行股份有限公司,浙江 紹興 312000；2.浙江寶業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 紹興 312028)

鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐具有剛度大、變形小,安全性高、適用性強(qiáng)等特點,在地下室深基坑圍護(hù)體系中得到普遍應(yīng)用,但其拆除、破碎后產(chǎn)生的大量混凝土塊石外運及處置給項目施工帶來較大的負(fù)擔(dān)；鉆孔灌注樁作為水下灌注混凝土樁廣泛應(yīng)用于工程樁、圍護(hù)樁中,施工過程中產(chǎn)生的大量護(hù)壁泥漿廢料處理成為樁基工程中較為棘手的問題。

本文結(jié)合工程實際,因地取材,創(chuàng)造性地將支撐梁混凝土碎塊與護(hù)壁泥漿廢料通過一定施工工藝回填于基坑中,取得了良好的效果。

1 工程概況

紹興瑞豐銀行辦公大樓位于紹興市鏡湖新區(qū),地下2層,地上15～21層,總建筑面積73 626 m2,其中地下建筑面積17 025 m2。

施工現(xiàn)場自然地面標(biāo)高-1.600 m,地下室底板面標(biāo)高大部分為-12.650 m,局部為-11.740、-10.900 m,基坑大面積開挖深度在12～13 m之間,最大挖土深度17.5 m。整個基坑面域呈矩形狀布置,南北向長112.5 m,東西向長76.5 m,沿基坑周邊全長約374 m。

基坑支護(hù)設(shè)計采用鉆孔灌注樁排樁+兩道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐結(jié)構(gòu),止水帷幕采用直徑Φ650三軸水泥攪拌樁全截面套打,坑中坑采用圍護(hù)樁排樁與支撐梁組成支護(hù)體系。

坑外地面離圍護(hù)樁外5.5 m處設(shè)置300 mm×300 mm磚砌排水溝,坑內(nèi)第一道支撐的冠梁上設(shè)置240 mm×300 mm磚砌擋墻排水,并在冠梁的每個轉(zhuǎn)角處設(shè)置一個500 mm×500 mm×1 000 mm的集水井?；訃o(hù)平面和剖面圖見圖1、圖2。

圖2 基坑圍護(hù)局部剖面圖

2 施工原理

將圍護(hù)體系中的水平支撐梁拆除破碎后的塊狀混凝土分層回填于地下室基坑中,隨同灌入鉆孔樁護(hù)壁泥漿廢料。泥漿在重力作用下流淌,填充于混凝土碎塊間孔隙,同時吸附、包裹在塊石外表面,形成具有一定黏度的泥漿膜,避免地面滲水浸泡對混凝土造成侵蝕危害。

混凝土塊石間、塊石與泥漿互相嵌填滲透,經(jīng)抽水排水,自沉,碾壓,保證基坑回填密實、穩(wěn)定,大幅度降低基坑回填料沉降量。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖3。

圖3 施工工藝流程

3.2 施工操作要點

3.2.1 施工準(zhǔn)備

基坑回填前應(yīng)做好如下準(zhǔn)備工作：完成外墻防水層、保溫層施工,清理坑內(nèi)垃圾,抽排坑底積水,混凝土支撐梁破裂成符合要求規(guī)格的碎塊,聯(lián)系并落實護(hù)壁泥漿來源等。

3.2.2 防水層保護(hù)墻砌筑

地下室外墻防水層、保溫層施工完成后,在保溫層外側(cè)用M5水泥砂漿砌筑120 mm厚磚墻防護(hù)層,防止混凝土塊石回填擠壓,破壞保溫層、防水層。保護(hù)墻每天砌筑高度應(yīng)控制在2 m以內(nèi),待其砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的75%后方可繼續(xù)砌筑上一層[1]。

3.2.3 混凝土塊石回填

拆除下來的混凝土支撐梁碎塊臨時集中堆放在基坑附近且滿足安全距離處,回填前進(jìn)行表觀質(zhì)量檢查,其最大粒徑控制在250 mm以內(nèi)；棱角鋒利、突兀的塊石需先作鈍化處理后再回填,防止刺入破壞[2]。

基坑回填應(yīng)對稱同時進(jìn)行,先長邊方向后短邊方向,長向宜從兩側(cè)向中間推進(jìn),短向則從一端向另一端推進(jìn)；每層回填厚度控制在2 m以內(nèi),以一個回填層次為單元,依次循環(huán)填筑。

利用小型運輸車將塊石駁運至基坑邊,按先大粒徑后小粒徑的順序回填,用小粒徑塊石填充大粒徑塊石間的空隙,使之形成良好的密實級配,分層回填分層壓實。

3.2.4 灌注護(hù)壁泥漿

混凝土塊石之間的空隙用級配碎料填嵌,但塊石、碎料間存在無法徹底消除的間隙,眾多間隙連通形成空腔,雨水和地面積水滲流至該空腔內(nèi),長期浸泡，干濕交替，凍融循環(huán),對混凝土造成表面風(fēng)化、疏松,強(qiáng)度降低等危害。混凝土碎塊填料中灌入護(hù)壁泥漿廢料,在碎塊表面形成一層致密的泥漿膜,可有效解決混凝土碎塊裂隙滲水侵蝕問題。見圖4。

護(hù)壁泥漿廢料通過專用槽罐車運至施工現(xiàn)場基坑邊,按照混凝土塊石回填順序?qū)⒛酀{灌入基坑內(nèi)。灌注時槽罐車應(yīng)沿基坑邊緣來回緩慢移動,以便泥漿均勻注入到位。每層泥漿灌注量以泥漿溢出混凝土塊石表面且不再下沉為準(zhǔn)予以控制。

圖4 基坑回填局部剖面圖

3.2.5 抽水、自沉、碾壓

基坑回填過程中,在基坑四角及沿基坑長度方向每沿50 m布設(shè)一只管井連續(xù)抽水,將坑內(nèi)的泥漿滲濾水、天然雨水排除干凈。在重力作用及自然沉降下,混凝土塊石間、塊石與護(hù)壁泥漿間的空隙率不斷降低，密實度逐步提高。

混凝土塊石、護(hù)壁泥漿分層交替回填至離自然地面標(biāo)高100 mm處,分層撒鋪支撐梁混凝土碎片,攤平后用蛙式打夯機(jī)夯壓密實[3]。

3.2.6 基坑回填質(zhì)量檢驗

1)壓實度檢測

基坑回填完成,委托工程檢測中心對基坑回填料壓實度進(jìn)行檢測。沿基坑四周隨機(jī)抽取5個部位進(jìn)行灌砂法試驗,其壓實度分別為94%、95%、94%、94%、95%,符合設(shè)計及規(guī)范要求[4]。

2)沉降量觀測

在基坑四個角點和縱橫向中間部位設(shè)置1～8#共8個沉降觀測點,每15日觀測一次,共觀測6次,每次沉降量情況見表1。

表1 回填土沉降量觀測結(jié)果

對各觀測點進(jìn)行沉降量觀測,列表統(tǒng)計分析如表1所示,最大沉降差4 mm,最小沉降差0 mm。以累計沉降量最大的2#觀測點為對象,繪制當(dāng)次沉降量和累計沉降量雙曲線圖,見圖5。由圖5可知從第75天開始,沉降逐步趨于穩(wěn)定,第6次觀測時各觀測點的沉降量均為零[5]。

圖5 2#觀測點沉降量雙曲圖線

4 效益分析

應(yīng)用混凝土支撐梁碎塊和護(hù)壁泥漿廢料進(jìn)行深基坑回填,有效處理了大量的施工廢棄物,同時為基坑回填材料的選用開辟了一條新的途徑,變廢為寶、節(jié)約資源。與傳統(tǒng)土方回填施工相比,具有較好的社會及經(jīng)濟(jì)效益。

本項目基坑回填工程量約6 200 m3,現(xiàn)場產(chǎn)生混凝土支撐梁碎塊約5 100 m3,基坑回填掉4 500 m3,灌入護(hù)壁泥漿廢料3 600 m3, 共消納施工廢棄物約8 100 m3。與設(shè)計要求采用塘渣回填相比,產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,見表2。

表2 與塘渣回填經(jīng)濟(jì)效益比較

5 結(jié) 語

深基坑圍護(hù)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的混凝土支撐梁拆除后成為大量的破碎塊石，鉆孔灌注樁施工形成的眾多護(hù)壁泥漿廢料,是地基基礎(chǔ)施工階段產(chǎn)生的主要建筑垃圾。

通過一定的施工工藝,將支撐碎塊和泥漿廢料應(yīng)用于地下室基坑圍填工程中,既滿足了基坑圍填密實、沉降穩(wěn)定的要求,又有效消化了工程現(xiàn)場大量的施工廢棄物,節(jié)能環(huán)保、操作方便,具有良好的市場應(yīng)用前景。