綜合管廊共構(gòu)段基坑回填施工工藝及質(zhì)量控制措施

胡 平

（北京京投交通發(fā)展有限公司，北京 102606）

0 引言

在新型城鎮(zhèn)化大背景下，為實現(xiàn)城市的集約化發(fā)展，緩解大城市緊張的土地資源需求，充分利用土地空間資源顯得越來越迫切，北京大興國際機場配套基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)就是充分發(fā)揮這一特點，首創(chuàng)性地將“高鐵、輕軌、高速公路、城市道路、地下綜合管廊”5 項工程在同一空間范圍內(nèi)并行或上下綜合規(guī)劃在一起，簡稱“三線共構(gòu)、四線共位、五線共廊”。

北京大興國際機場高速公路地下綜合管廊（南五環(huán)～大興國際機場）工程一期全線沿大興國際機場高速公路項目線位設(shè)置，沿途分別與高鐵、高速、輕軌、城市道路等項目共同組成“三線共構(gòu)，四線共位，五線共廊”的結(jié)構(gòu)形式（見圖1）?！叭€共構(gòu)”是指大興國際機場高速公路、大興機場軌道線、地方一級公路團河路在下穿京滬高鐵后從規(guī)劃后查路至龐安路長達 7.9 km 的里程內(nèi)，三線自上而下，立體分布，這種共構(gòu)結(jié)構(gòu)形式大幅優(yōu)化了項目建設(shè)規(guī)劃布局，并節(jié)約項目建設(shè)用地約 40 萬m2。同時，大興國際機場高速公路、軌道線、團河路與大興國際機場高速公路地下綜合管廊形成“四線共位”垂直立體布局，并與京雄高鐵形成“五線共廊”的空間布局；此路、軌和高鐵、高速公路、綜合管廊共構(gòu)共走廊形式，在國內(nèi)尚屬首例（見圖1）。

圖1 北京大興國際機場高速公路“五線共廊”BIM 模型

由于北京大興國際機場高速公路地下綜合管廊規(guī)劃在高速與輕軌共構(gòu)段下方、城市道路“團河路”上方，高速、輕軌、綜合管廊和團河路自建成完工后即投入使用，因此綜合管廊基坑回填質(zhì)量將直接影響到高速與城軌共構(gòu)段橋墩承臺的安全穩(wěn)定、后期規(guī)劃新建城市道路的使用壽命，值得研究。

1 工程概況

1.1 項目概況

北京大興國際機場高速公路地下綜合管廊（南五環(huán)～大興國際機場）工程一期共構(gòu)段（見圖2），全長 7.9 km，管廊斷面為三艙結(jié)構(gòu)，即電力艙+水信艙+燃?xì)馀摚瑯?biāo)準(zhǔn)矩形斷面尺寸 9.7 m×3.8 m，頂板厚度 0.4 m，管廊結(jié)構(gòu)埋深 5.0～7.5 m，采用明挖法施工。

圖2 綜合管廊“共構(gòu)段”斷面圖

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1）工程地質(zhì)。沿線地形基本平坦，由北向南地勢逐漸降低，地貌上屬于永定河沖積扇中下部。地層自上而下為：表層為填土層，其下為新近沉積及一般第四紀(jì)沖洪積成因的黏性土、粉土、砂土及圓礫。

2）水文地質(zhì)條件。第一層水為上層滯水：該層水主要賦存于②1粉土層和②粉細(xì)砂層中。主要受大氣降水、灌溉水和自來水、雨水、污水等垂直滲漏補給。第二層地下水為潛水：該層水主要賦存于③粉土、③3細(xì)砂、④細(xì)中砂、④3粉土層中。以大氣降水、地表徑流及地下徑流為主要補給方式，以側(cè)向徑流、蒸發(fā)及人工開采為主要排泄方式。

2 基坑回填設(shè)計方案

管廊結(jié)構(gòu)頂板施工完畢，混凝土達到設(shè)計強度后，應(yīng)及時鋪設(shè)防水層、回填覆土?；靥钔涟慈缦乱蟆?/p>

1）非道路下方，基坑肥槽采用素土分層碾壓夯實回填，壓實系數(shù)≥ 0.9。結(jié)構(gòu)頂板至地面采用素土回填，壓實系數(shù)≥ 0.9（見圖3）。

圖3 非道路下方回填

2）路面下 1.95 m 范圍按道路要求回填，1.95 m 以下基坑肥槽采用級配砂石分層碾壓夯實回填，壓實系數(shù)≥0.95。結(jié)構(gòu)頂板至 1.95 m 以下部分采用素土回填，壓實系數(shù)≥ 0.95（見圖4）。

圖4 共構(gòu)承臺及道路下方回填

3）共構(gòu)承臺側(cè)縱向注漿長度范圍內(nèi)，基坑兩側(cè)肥槽＞0.6 m 采用級配砂石分層對稱碾壓夯實回填，壓實系數(shù)≥ 0.95；基坑兩側(cè)肥槽≤ 0.6 m 采用 C 15 混凝土回填（見圖4）。

4）單側(cè)臨近承臺側(cè)，承臺側(cè)縱向注漿長度范圍內(nèi)，基坑兩側(cè)肥槽＞0.6 m 采用級配砂石分層對稱碾壓夯實回填，壓實系數(shù)≥ 0.95；基坑兩側(cè)肥槽≥0.6 m 采用 C 15 混凝土回填。管廊位于共構(gòu)承臺、單側(cè)臨近承臺側(cè)位于道路下方肥槽回填材料以共構(gòu)承臺側(cè)、單側(cè)臨近承臺側(cè)的要求為準(zhǔn)。

5）管廊兩側(cè)肥槽應(yīng)對稱回填，高差≤ 0.3 m，分層碾壓夯實。

6）基坑采用素土回填時，要求不得使用濕陷性黃土、淤泥、沼澤土、膨脹土、鹽土、凍土、有機質(zhì)含量大于 8 % 的腐殖土、過濕土、凍土和＞ 150 mm 粒徑的石塊等材料回填。

7）素土回填施工開始前應(yīng)分別取樣測定其最佳含水量和最大干容重并做擊實試驗，確定回填料含水量控制范圍、鋪土厚度和壓實遍數(shù)等參數(shù)?；靥钔翞轲ば酝粱蛏百|(zhì)土?xí)r，應(yīng)在最佳含水量下回填壓實?；靥盍蠟樗槭愅?xí)r，回填或碾壓前應(yīng)灑水濕潤。

3 施工技術(shù)要點

3.1 施工前準(zhǔn)備

3.1.1 施工機具及現(xiàn)場準(zhǔn)備工作［2］

1）主要機具。蛙式打夯機、20 t 壓路機、裝載機、鏟車、挖掘機、鋼尺。

2）控制鋪筑厚度的標(biāo)志。如標(biāo)準(zhǔn)木樁，或在管廊及邊坡上打點。

3）回填前，組織有關(guān)單位驗槽，包括檢查水平標(biāo)高、基坑深度、地質(zhì)情況；確定管廊結(jié)構(gòu)強度是否達到回填時設(shè)計強度。

4）肥槽回填前檢查基坑邊坡是否穩(wěn)定，將基坑內(nèi)垃圾、浮土、積水清理干凈，檢查基底是否滿足設(shè)計要求。

5）作業(yè)前向班組長進行施工技術(shù)交底，詳細(xì)說明管廊回填施工段的劃分、壓實系數(shù)、施工方法等問題。

3.1.2 回填材料試驗

綜合管廊高架共構(gòu)區(qū)基坑回填主要采用材料為：素土、天然級配砂石、C 15 混凝土，為確?；踊靥钯|(zhì)量，施工前需對回填材料進行試驗。

1）素土含水率的控制。大興區(qū)南部素土含水率一般在 11 %～15 % 范圍內(nèi)，素土進場需原材料試驗，嚴(yán)格控制含水率，對含水率較高的素土進行翻曬處理，含水率較低的素土適量灑水。

2）天然級配砂石顆粒級配及含水量。天然級配砂石不得含有草根、垃圾等有機雜物，碎石或卵石最大粒徑不得大于虛鋪厚度的 2/3 且≤ 50 mm，含泥量≤ 3 %，含水量根據(jù)現(xiàn)場擊實試驗確定為 3 %。

3）C 15 混凝土最佳坍落度的確定。商品混凝土坍落度參數(shù)為 200～240 mm，現(xiàn)場選取試驗段檢測混凝土終凝后的密實度，通過現(xiàn)場坍落度試驗得到 C15 素混凝土的最佳坍落度為 220 mm。

4）擊實試驗。施工前，在現(xiàn)場選取試驗段進行回填夯實試驗，通過現(xiàn)場反復(fù)試驗，確定出素填土和天然級配砂石 2 種材料回填時每層回填虛鋪厚度及夯實次數(shù)，確保壓實系數(shù)滿足設(shè)計要求?；靥顣r基坑邊坡上用自噴漆標(biāo)出每層回填的虛鋪厚度，并嚴(yán)格控制夯實次數(shù)，分層夯實，分層取樣進行試驗。

3.2 施工工藝流程

施工工藝流程：基底處理→檢驗填料質(zhì)量→分層攤鋪→分層夯實（碾壓）→檢測壓實度→找平、驗收。

3.3 施工操作要點

3.3.1 基底處理

回填開始前，檢查基坑邊坡是否穩(wěn)定，如有邊坡不穩(wěn)或有裂縫要修補、卸載并挖除松散、濕軟土層。

回填施工前，對基坑內(nèi)浮土或散落的碎土塊、垃圾雜物必須清理干凈，排除積水，并應(yīng)將基底充分夯實和碾壓密實，確保壓實度達到 90 % 以上，檢查管廊結(jié)構(gòu)防水保護層是否完好。

3.3.2 填料檢驗

按照現(xiàn)場擊實試驗確定材料參數(shù)對填料進行技術(shù)鑒定，確保填料質(zhì)量達到設(shè)計文件或規(guī)范要求，對不滿足質(zhì)量要求的原材料應(yīng)立即退場處理［3］。

3.3.3 分層攤鋪

1）管廊基坑回填采用分施工段隨主體結(jié)構(gòu)施工流水作業(yè)。

2）管廊基坑兩側(cè)肥槽回填應(yīng)對稱分層碾壓夯實，高差≤ 0.3 m，避免單側(cè)回填或高度差過大引起的管廊側(cè)墻土壓力增大對主體結(jié)構(gòu)的破壞。

3）分施工段回填施工，應(yīng)從中間最低點向兩端攤鋪填料，分層攤鋪采用階梯搭接形式，梯寬＞ 2 m，梯高以分層厚度為準(zhǔn)。

4）非規(guī)劃道路下和規(guī)劃道路路面 1.95 m 以下至結(jié)構(gòu)頂板部分采用素土回填。素土回填肥槽和結(jié)構(gòu)頂板以上 1 m 范圍內(nèi)，嚴(yán)禁機械碾壓，需采用人工夯實，人工打夯每層虛鋪厚度≤20 cm，每層壓實遍數(shù)為 6 次，分層回填接縫做成斜坡形，夯實施工應(yīng)做到一夯壓半夯、夯夯相接、行行相連、縱橫交錯、分層填筑、分層夯實，不能有漏夯少夯現(xiàn)象。

結(jié)構(gòu)頂板以上 1 m 至規(guī)劃道路路面 1.95 m 范圍，回填前需劃分分層回填標(biāo)志線，用 20 t 壓路機碾壓。分層虛鋪厚度≤ 30 cm，碾壓遍數(shù)不得少于 6 遍，碾壓施工過程需要做到層層取樣、層層檢測；在保證每層壓實度滿足設(shè)計要求的同時，每層回填土面應(yīng)平整、堅實，無顯著輪跡、翻漿、波浪、起皮等現(xiàn)象。

5）共構(gòu)單側(cè)和雙側(cè)承臺側(cè)基坑肥槽＞0.6 m 以及規(guī)劃道路路面 1.95 m 以下基坑肥槽采用天然級配砂石分層對稱碾壓夯實回填；回填前需劃分分層回填標(biāo)志線，每層虛鋪厚度一般為 15～20 cm，不宜超過 30 cm，采用人工打夯或蛙式打夯機，要一夯壓半夯，行行相接，全面夯實，每層壓實遍數(shù)為 3～4 次。

6）共構(gòu)承臺側(cè)管廊基坑兩側(cè)肥槽＜0.6 m，采用C 15 混凝土回填；混凝土回填前做好封端立模，支撐固定，利用混凝土泵車澆筑，邊角部分可用溜槽澆筑，澆筑時控制好混凝土塌落度，振搗密實，灑水養(yǎng)護，待強度達到 80 % 時方可拆模。

3.3.4 分層夯實（碾壓）

1）肥槽部分空間狹小，回填素土或天然級配砂石時需人工夯實，臨近管廊結(jié)構(gòu)部位的夯實一定要注意管廊側(cè)墻結(jié)構(gòu)的保護，防止防水層破壞。

2）在壓路機碾壓之前，宜先用人工、輕型推土機或裝載機推平，壓路機施工時，應(yīng)控制行駛速度在 2 km/h 以下，低速初壓 2～3 遍，每分層回填壓實應(yīng)遵循“先輕后重、先靜后振動、先低后高、先慢后快、輪機”［3-4］。

3）應(yīng)采用“薄填、慢駛、多次”的方法，碾壓方向應(yīng)從兩邊逐漸壓向中間，碾輪每次重疊寬度約 20～25 cm，避免漏壓少壓。邊角、邊緣壓實不到之處，采用人工打夯機進行壓實，打夯遍數(shù) 6 遍［4-5］。

4）回填至設(shè)計標(biāo)高后，回填土面應(yīng)拉線找平，確保最終回填壓實標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高一致。

3.3.5 檢測壓實度

每層壓實后，應(yīng)分層找平，使用灌砂法檢測回填土壓實系數(shù)，對壓實度不滿足設(shè)計要求的，需重新碾壓，碾壓完成后進行壓實度檢測，直到下一層密實度合格后方可進行上一層施工。

3.3.6 找平、驗收

最后一層壓實完成，表面按設(shè)計標(biāo)高拉線找平，基坑回填每 20～50 m 取樣 1 組，但每層均不少于 1 組；檢測壓實度達到設(shè)計要求方可通知建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理進行驗收。

4 施工質(zhì)量控制措施

綜合管廊基坑回填常見質(zhì)量通病主要有：回填材質(zhì)不合格、回填厚度不合理、碾壓（夯實）流程不規(guī)范，其質(zhì)量控制措施［6］主要如下。

4.1 回填材質(zhì)質(zhì)量控制措施

基坑回填材質(zhì)的質(zhì)量好壞是確?；踊靥钯|(zhì)量的基礎(chǔ)，因此，在回填材質(zhì)質(zhì)量控制上要做到以下幾點。

回填土質(zhì)要求主要包括：土質(zhì)要均勻分配，穩(wěn)定性和強度都要滿足設(shè)計要求?；靥钔敛坏貌捎脻裣菪渣S土、淤泥、沼澤土、膨脹土、鹽土、凍土、有機質(zhì)含量＞ 8 % 的腐殖土、過濕土、凍土和＞150 mm 粒徑的石塊等材料，粒徑超過 100 mm 土塊應(yīng)打碎。天然級配砂礫應(yīng)質(zhì)地堅硬，不得含有草根、雜草有機物，最大粒徑≤ 50 mm，含土量≤ 26 %。

現(xiàn)場技術(shù)管理人員應(yīng)掌握“手捏成團、落地即散”的進場土質(zhì)基本的經(jīng)驗檢驗方法。

4.2 回填超厚質(zhì)量控制措施

在施工控制過程中，回填虛鋪超厚的控制措施主要包括以下幾個方面。

1）做好施工管理人員和施工操作人員的有關(guān)技術(shù)交底工作，讓施工管理人員和操作人員意識到虛鋪超厚回填的危害性。

2）落實質(zhì)量獎懲制度，回填質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格管理，嚴(yán)格操作要求，對于現(xiàn)場施工操作人員有意偷工應(yīng)該進行嚴(yán)厲的處罰。

4.3 碾壓（夯實）質(zhì)量控制措施

在基坑回填施工中碾壓夯實是十分重要的一個施工環(huán)節(jié)。碾壓壓實作業(yè)的控制主要從壓實機具的形式和規(guī)格、壓實方式選擇、壓實遍數(shù)、分層虛鋪厚度、接縫搭接量、壓實速度等各個方面控制。土層的壓實厚度與次數(shù)確定需結(jié)合具體設(shè)備和土體類型，同時也要做好作業(yè)人員施工技術(shù)交底工作，明確告知作業(yè)人員施工要點。此外，還要做好試驗段作業(yè)，確定壓實的操作步驟、工序和各項要求。

5 施工注意事項

5.1 冬季及雨季施工

當(dāng)回填施工進入雨季時，搞好雨季回填施工措施是確保工程質(zhì)量和工期的關(guān)鍵因素之一。在全面施工前，制定施工場區(qū)排水方案，在基坑開槽完成后應(yīng)在基底外側(cè)挖排水溝并設(shè)集水坑，雨季期間將匯集的雨水排到施工范圍外的河流或道路排水溝中，對施工現(xiàn)場排水設(shè)施要經(jīng)常定期進行檢查清理，防止淤塞?；炷翝仓靥钍┕r需采取必要防雨措施，不得帶水施工。

在冬季進行回填土施工時，須嚴(yán)格檢查土質(zhì)，如土質(zhì)中有凍土塊或冰塊應(yīng)嚴(yán)禁使用；在施工現(xiàn)場溫度低于 0 ℃ 的情況下，在填方完成后需采用塑料薄膜和棉氈對回填土進行覆蓋保溫，防止上凍；如有土方受凍且需要繼續(xù)回填前，應(yīng)將受凍部分鏟除后再次回填。冬季每層鋪土厚度應(yīng)比常溫施工時減少 20 %～25 %，預(yù)留沉降量應(yīng)比常溫施工時增加。

5.2 施工成品保護

1）挖土機在場內(nèi)轉(zhuǎn)運土方至基坑內(nèi)和平整回填土過程中不得輾壓或碰撞基坑邊坡和樁承臺等。

2）基坑土方回填應(yīng)在管廊結(jié)構(gòu)兩側(cè)肥槽分層對稱進行，防止造成一側(cè)不平衡壓力，破壞管廊結(jié)構(gòu)。

3）夜間施工易引起混亂，要合理安排夜間施工順序，保證現(xiàn)場照明燈具有足夠亮度，保證施工有條不紊。

5.3 其他事項

1）施工前，應(yīng)對基坑肥槽內(nèi)進行人工清理，不可使用機械以防止對地基的擾動［7］。

2）基坑內(nèi)排水溝、集水坑的回填一定要使用原土進行回填，如采用不同材料回填極易產(chǎn)生不均勻沉降。

3）管廊側(cè)墻及頂板保護層部位回填時，應(yīng)特別注意防水保護層的成品保護，不得隨意破壞。

4）回填碾壓時應(yīng)注意壓實部位要搭接，以防止漏壓、少壓造成的壓實度不夠。

5）為確保局部基坑肥槽對面無法通車段在回填過程中兩側(cè)對稱回填，防止因渣土車輛通過管廊結(jié)構(gòu)時對結(jié)構(gòu)主體造成破壞，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在每 2～3 施工段設(shè)置 1 條 6 m 寬回填過車通道，待做完管廊結(jié)構(gòu)頂板防水保護層澆筑完成后，過車通道下方采用天然級配碎石回填。

6）每次碾壓長度≥60 m，以保證每層回填料形成一個整體。

6 結(jié)語

北京大興國際機場高速公路地下綜合管廊首次規(guī)劃建設(shè)在高速與輕軌共構(gòu)結(jié)構(gòu)下方和城市道路上方，施工場地和制約因素多，其基坑回填不同于道路路基及場地回填。因此把控好管廊基坑回填施工技術(shù)和質(zhì)量是影響到后期高速公路與輕軌承臺穩(wěn)定和后期道路運營的重要因素。本工程通過采用分段施工、分層回填、人工配合機械回填夯實的方法進行施工，保證了共構(gòu)段橋梁承臺和城市道路路基回填變形量，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益，為今后類似工程提供參考。