新型流態(tài)再生回填料施工工藝研究

高 磊 儲(chǔ)玉龍 李漢清

中國(guó)建筑第二工程局有限公司華北公司 陜西 西安 710119

在工程建設(shè)中，基坑開(kāi)挖范圍受到用地紅線、地下管網(wǎng)、地質(zhì)條件等約束，而使用功能往往需要建筑物有更大的使用面積，為了進(jìn)一步擴(kuò)大地下室面積，基坑肥槽寬度進(jìn)一步縮小，部分工程肥槽最窄處已不足50 cm。伴隨著窄肥槽的產(chǎn)生，常規(guī)灰土類(lèi)固態(tài)回填料因無(wú)夯實(shí)作業(yè)空間而無(wú)法使用，轉(zhuǎn)而采用低標(biāo)號(hào)混凝土、發(fā)泡混凝土、流態(tài)固化土等流體材料作為回填料[1]，并獲得了不錯(cuò)的效果。

1 流態(tài)回填料的類(lèi)別及對(duì)比

凡液態(tài)、可以自行流動(dòng)的回填材料都能稱(chēng)為流態(tài)回填料，流態(tài)回填料具有流動(dòng)性強(qiáng)、無(wú)需夯實(shí)等特點(diǎn)，適用于人工、機(jī)械難以進(jìn)入的極限空間回填[2-4]。

市面上最常見(jiàn)的流態(tài)回填材料即低標(biāo)號(hào)混凝土，2020年10月22日，中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司發(fā)布征求意見(jiàn)稿，將對(duì)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015年版）進(jìn)行局部修訂，本次修訂最引人注目的一點(diǎn)是提高了主要材料的規(guī)格要求，從此C15混凝土退出了歷史的舞臺(tái)。換言之，極限空間內(nèi)回填料最低為C20混凝土，對(duì)于強(qiáng)度要求不高的肥槽回填來(lái)說(shuō)，C20混凝土不僅造價(jià)高昂，而且會(huì)造成極大的強(qiáng)度浪費(fèi)。由于混凝土剛度大、吸水性和透水性差的特點(diǎn)，若基坑外部土體變形，將導(dǎo)致肥槽內(nèi)的回填混凝土發(fā)生整體位移（圖1），直接對(duì)埋設(shè)于肥槽內(nèi)的地下室出戶(hù)管線造成破壞，且由于肥槽回填混凝土破碎難度大，導(dǎo)致管線無(wú)法維修。肥槽回填混凝土發(fā)生位移且與地下室外墻產(chǎn)生間隙后，間隙內(nèi)積水會(huì)導(dǎo)致地下室外墻長(zhǎng)期泡入水中且與氧氣接觸，將會(huì)加速外墻防水層老化，從而增加地下室漏水風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 混凝土回填變形示意

近幾年隨著預(yù)拌流態(tài)固化土的逐步推廣，極限空間采用預(yù)拌流態(tài)固化土作為回填材料逐步增多。常見(jiàn)的預(yù)拌流態(tài)固化土是用水泥、固化劑和水根據(jù)配比配制成溶液，將土壤按比例融入其中產(chǎn)生的。新型流態(tài)再生回填料與流態(tài)固化土不同的是，將采用再生骨料和再生粉料作為主要成分，再輔以固化劑形成流態(tài)固化材料。

2 新型流態(tài)再生回填料的加工

流態(tài)再生料中包含的再生料由混凝土塊、磚渣、碎瓷磚、玻璃渣等建筑垃圾中的一種或多種破碎混合而成，破碎后最大粒徑為25 mm，根據(jù)粒徑大小分為再生粉料和再生骨料。再生骨料和再生粉料在流態(tài)再生回填料中主要起填充和骨架作用；固化劑（水泥）與水形成水泥漿包裹在骨料表面填充其空隙，在硬化前起潤(rùn)滑作用，讓回填料具有一定和易性，便于施工，水泥漿硬化后，則將骨料膠結(jié)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體；減水劑能夠吸附在水泥顆粒的外部，增大水泥與水的接觸面，有助于水泥的充分水化，從而減少用水量，增加再生料的流動(dòng)性。流態(tài)再生料配制后容重約為1 900 kg/m3，凝固后成品容重為1 700～1 800 kg/m3，相比于容重2 400 kg/m3的混凝土，回填料對(duì)建筑構(gòu)件、基坑的壓力大大降低；其容重與回填土方容重接近，使其與基坑的一體性好，從而能夠穩(wěn)定地對(duì)建筑起到橫向支撐的作用，不易變形。

材料加工時(shí)將破碎后的再生粉料和再生骨料按照每立方米1 020、505 kg進(jìn)行一級(jí)拌和，得到混合料，再將混合料按照每立方米180、182、6.2 kg的用量分別加入固化劑、水、減水劑，進(jìn)行二級(jí)拌和后得到流態(tài)再生料，而后再根據(jù)施工需要加入早強(qiáng)劑、抗凍劑、引氣劑等外加劑。

流態(tài)再生回填料加工時(shí)每立方米材料用量為水泥180 kg、水182 kg、再生粉料1 020 kg、再生骨料505 kg、減水劑6.2 kg；設(shè)計(jì)強(qiáng)度為3 MPa、最大粒徑為25 mm、設(shè)計(jì)坍落度為200±20 mm；固化劑為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥。以上配比中材料均為干料，實(shí)際配制時(shí)應(yīng)根據(jù)各材料含水情況調(diào)整配比。

3 工程實(shí)例

西安市某辦公樓建設(shè)高度56 m，基坑支護(hù)形式為支護(hù)樁＋預(yù)應(yīng)力錨桿，基坑深12 m，肥槽設(shè)計(jì)寬度為0.8 m，預(yù)應(yīng)力錨索鋼錨頭寬度為0.4 m，即肥槽最窄處設(shè)計(jì)寬度為0.4 m。若施工時(shí)產(chǎn)生允許偏差（垂直度偏差≤1/200，樁位偏移≤50 mm），則肥槽最窄處寬度為0.29 m。肥槽橫斷面如圖2所示，肥槽寬度實(shí)拍如圖3所示。

圖2 肥槽橫斷面示意

圖3 肥槽寬度實(shí)拍

由于本工程肥槽最窄處設(shè)計(jì)寬度為0.4 m，采用三七灰土、級(jí)配砂石等固態(tài)回填料無(wú)法夯實(shí)，故無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)的要求。因此肥槽回填料選用新型流態(tài)再生回填料，澆筑方式為泵送。

3.1 施工準(zhǔn)備

新型流態(tài)再生資源復(fù)合材料需求量大，為滿(mǎn)足施工需求，提前備料于場(chǎng)外生產(chǎn)場(chǎng)地，施工開(kāi)始按照統(tǒng)一配比進(jìn)行配制，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為3 MPa，坍落度為200±20 mm，由混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，澆筑方式為汽車(chē)泵泵送。

3.2 施工工藝

流態(tài)再生回填料施工流程：基槽清理→分割施工區(qū)域→回填料配制、運(yùn)輸→首層回填料澆筑→分層澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高或肥槽頂。

3.2.1 肥槽清理

為確保肥槽回填質(zhì)量，在回填前應(yīng)將肥槽內(nèi)的鋼管、方木、廢棄模板、防水卷材、擠塑板及生活垃圾清理干凈，通過(guò)驗(yàn)收后方可進(jìn)行下一步施工。

3.2.2 施工區(qū)域劃分

由于各區(qū)域回填材料不同（肥槽寬度≥1.5 m處回填三七灰土，寬度＜1.5 m處回填流態(tài)回填料）、施工進(jìn)度不同（局部防水施工未完成、肥槽內(nèi)架體未拆除），因此需將肥槽劃分為多個(gè)區(qū)域進(jìn)行澆筑，在回填材料分隔區(qū)、澆筑分隔區(qū)、變標(biāo)高分隔區(qū)、分層澆筑區(qū)等均需砌筑擋墻分隔，擋墻高度根據(jù)每層回填高度分層砌筑（圖4）。

圖4 分層澆筑示意

3.2.3 再生料運(yùn)輸及澆筑

流態(tài)再生料物理形態(tài)及化學(xué)性質(zhì)與混凝土相似，采用混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸，普通預(yù)拌混凝土經(jīng)濟(jì)運(yùn)距為15～20 km，運(yùn)輸時(shí)間一般不超過(guò)1 h，考慮到流態(tài)再生料為新型材料，加工場(chǎng)地較少，且初凝時(shí)間長(zhǎng)，適合中長(zhǎng)距離運(yùn)輸，因此運(yùn)距控制在50 km以?xún)?nèi)，運(yùn)輸時(shí)間一般不超過(guò)2 h。

流態(tài)再生料采用分層澆筑，首層澆筑厚度不宜超過(guò)0.5 m，每次澆筑厚度不大于2 m，相鄰片區(qū)澆筑高度差不大于1 m，每層澆筑初凝后（≥3 h）方可進(jìn)行下一層澆筑；當(dāng)基槽底標(biāo)高不一致時(shí)，應(yīng)按先深后淺的順序施工。肥槽回填時(shí)建筑物兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱(chēng)回填，避免單側(cè)回填夯實(shí)導(dǎo)致建筑受到側(cè)向力過(guò)大，從而造成結(jié)構(gòu)偏移。

3.3 檢測(cè)及試驗(yàn)

回填土施工時(shí)的檢測(cè)試驗(yàn)是重中之重，試驗(yàn)報(bào)告是回填土最重要的質(zhì)量證明文件。根據(jù)T/BGEA 001—2019《預(yù)拌流態(tài)固化土填筑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，流態(tài)再生料取樣標(biāo)準(zhǔn)為：每次填筑取樣至少留置一組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件；同一配合比連續(xù)澆筑少于400 m3時(shí)，應(yīng)按每200 m3制取一組試件；同一配合比連續(xù)澆筑大于400 m3時(shí)，應(yīng)按每400 m3制取一組試件。

試件以抗壓強(qiáng)度作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為3 MPa。相比于傳統(tǒng)灰土回填監(jiān)測(cè)壓實(shí)度，流態(tài)再生料大大降低了檢測(cè)試驗(yàn)工作量，顯著提高工作效率。試驗(yàn)結(jié)果表明：設(shè)計(jì)強(qiáng)度3 MPa，標(biāo)養(yǎng)28 d后合格率100%，平均抗壓強(qiáng)度4.3 MPa（表1）。

表1 某部位回填料試塊強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

4 效益分析

1）社會(huì)效益：新型流態(tài)再生回填料主要成分為混凝土塊、磚渣、碎瓷磚、玻璃渣等建筑垃圾，通過(guò)回收再利用的方式減少資源浪費(fèi)，符合綠色施工理念，推廣價(jià)值高。

2）經(jīng)濟(jì)效益：由于新型流態(tài)再生回填料屬于新型材料，目前市場(chǎng)供應(yīng)較少，市面價(jià)格較為混亂，根據(jù)本工程詢(xún)價(jià)對(duì)比，其綜合單價(jià)（含材料、運(yùn)輸、施工）為C20混凝土的30%～50%，略高于三七灰土。且流態(tài)材料澆筑時(shí)對(duì)防水保護(hù)層振動(dòng)低、破壞小，可將防水保護(hù)層材料由磚砌改為擠塑苯板，以進(jìn)一步降低成本。

3）施工進(jìn)度：流態(tài)再生料澆筑工藝與混凝土相似，2 m每層的澆筑速度遠(yuǎn)高于常規(guī)25～30 cm每層的灰土回填，大大節(jié)約工期。澆筑時(shí)采用汽車(chē)泵泵送，無(wú)需靠近基坑邊緣，對(duì)基坑周邊的作業(yè)面及承載力要求低，提高了施工的便捷性和安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

新型流態(tài)再生料因其環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、施工方便、加快工期等特點(diǎn)，近年來(lái)正在快速推廣使用。因其擁有將建筑垃圾回收再利用的特性，推廣后可以大幅度減少建筑垃圾的排放，降低土地資源的占用率，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。但由于建筑垃圾種類(lèi)不同，該材料穩(wěn)定性及強(qiáng)度波動(dòng)較大，配制時(shí)應(yīng)結(jié)合加入的再生料種類(lèi)探尋最優(yōu)配比。