建筑廢棄物在基坑回填中的應(yīng)用研究
——基于《建筑結(jié)構(gòu)》智慧教學(xué)中的工程模擬

劉征宇，陳艷敏

（商丘工學(xué)院，河南 商丘 476000）

從通俗意義上講，在建設(shè)工程施工過程中產(chǎn)生的所有建筑垃圾統(tǒng)稱為建筑廢棄物，在整個(gè)建設(shè)工程的建設(shè)修繕拆除等過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣廢磚、混凝土塊等各種廢棄物，其中廢磚塊廢棄的混凝土塊經(jīng)過機(jī)械破碎之后可以形成具有一定強(qiáng)度的顆粒材料，但這些廢棄料的整體強(qiáng)度并不是很高，現(xiàn)階段關(guān)于建筑垃圾廢棄物的整體回收并不是很普及，大部分的是被直接堆放在外部環(huán)境中或者直接堆放在某些需要填埋的區(qū)域很少進(jìn)行回收利用。經(jīng)過一系列措施，被回收的廢棄物大部分也是用在路基、低強(qiáng)度的預(yù)支架或氣塊生產(chǎn)中，作為基坑回填的回收并不是很多[1]，如果這些建筑廢棄物得不到有效處理的話，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。因此，將建筑廢棄物用于基坑回填具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義，但并不是所有的建筑廢棄物都可用于回填，本文正是以此為課題進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)分析研究。

目前用于基坑回填的材料主要是砂飾品和粘性土,同樣也有部分采用石粉渣的案例，在回填過程中主要通過夯實(shí)和壓實(shí)等工藝，但如果基坑回填面積比較小的話，設(shè)備難以作業(yè)，也就無法按照標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)進(jìn)行分層回填、壓實(shí)，整體的壓實(shí)度難以達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于狹窄區(qū)域的基坑回填來說，如何提高壓實(shí)率是一個(gè)急需解決的技術(shù)性難題，因此將建筑廢棄物用于狹窄區(qū)域的回填是非常具有研究意義的。

1 實(shí)驗(yàn)方案

本課題在研究的時(shí)候選用的是深圳市南崗工業(yè)區(qū)某綜合樓狹隘基坑的回填作為模擬研究對(duì)象，分析廢棄物再生料用于狹隘基坑的回填效果分析。

用做實(shí)驗(yàn)分析的項(xiàng)目設(shè)計(jì)為地上5 層，地下2 層，總體的占地面積為4920 平方米。該項(xiàng)目施工時(shí)根據(jù)周圍的地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)基坑的深度為平均9.6 米到10.6 米，基坑周長(zhǎng)為240 米。整體的回填土方量達(dá)到3000 立方米[2]。

在施工時(shí)為了滿足實(shí)際的施工，需要將整個(gè)基坑分為三個(gè)區(qū)域進(jìn)行回填。基坑?xùn)|側(cè)和南側(cè)回填采用的是厚度為1 米的石渣粉，北側(cè)采用的是分層厚度為1.5米的再生料。各區(qū)域均使用振動(dòng)水泥法進(jìn)行回填，相鄰回填區(qū)使用磚塊砌筑隔離，為了避免墻體受影響，兩側(cè)對(duì)稱回填。

2 建設(shè)工程廢料的顆粒檢驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是使用建筑廢棄物進(jìn)行進(jìn)一步加工之后所獲得的再生料和石渣粉，其重點(diǎn)研究對(duì)象為再生料，在實(shí)驗(yàn)室中首先采用相應(yīng)的儀器設(shè)備對(duì)再生料的顆粒進(jìn)行擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，對(duì)再生料的類別、含水率、干密度進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)顆粒物進(jìn)行檢驗(yàn)之后，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)如表1 所示，根據(jù)國(guó)家相關(guān)行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，再生料屬于級(jí)配不良砂[3]。

表1 建筑廢棄物再生材料顆粒級(jí)配分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 建筑廢棄物再生材料擊實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

3 灌排水系統(tǒng)設(shè)置

由于振動(dòng)水平法的施工前提是必須確保材料的進(jìn)水屬于飽和狀態(tài)，因此根據(jù)回填的流程需要先設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)，通常來說整個(gè)排水系統(tǒng)主要是由坑底部位的集水井，降水井、地面的存水系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成[4]。在該項(xiàng)目中，為了滿足工作落實(shí)的需要，在西側(cè)和東側(cè)分別設(shè)置了兩個(gè)集水井，并根據(jù)積水和灌水排水的需要，又單獨(dú)設(shè)置了兩個(gè)高于地面的降水井，為了保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在降水井外面包裹了兩層40 毫米的鋼筋籠網(wǎng)，同時(shí)通過兩米的扶墻來防止鋼筋籠出現(xiàn)倒塌。

在原本的排水明溝中使用碎石料回填之后，形成排水盲溝，為了防止回填材料擋住盲溝，需要在上面加上兩層建筑防護(hù)網(wǎng)，開始灌水之后使用地面儲(chǔ)水系統(tǒng)中儲(chǔ)存的水通過一定的引流方式進(jìn)行人工灌注。

4 整個(gè)回填施工工藝的要點(diǎn)

4.1 振動(dòng)水密法

根據(jù)該工藝的施工需要，回填材料的沙土廢料和石粉渣等按照特定的比例配合好之后，進(jìn)行分層攤鋪，每層的攤鋪厚度控制在50～80 厘米，當(dāng)攤鋪完成之后，灌水并使用振搗棒振搗，等整體表面不再有積水之后，再檢驗(yàn)其整體的密實(shí)度[5]。

4.2 工藝說明

為了滿足整個(gè)振動(dòng)水密法的施工，在施工之前需要用到水準(zhǔn)儀、振搗棒、鋼卷尺、手推車、現(xiàn)場(chǎng)壓式檢測(cè)儀等。其中振搗棒適用于當(dāng)對(duì)填料填好之后，灌水的情況下進(jìn)行振搗密實(shí)，鋼卷尺是為了控制每一層的堆填厚度。其中水泵是用于將坑底的水再重新抽到地面的集水箱里面，作為后續(xù)回填的循環(huán)用水[6]。

4.3 操作要點(diǎn)

4.3.1 灌排水系統(tǒng)

該工作中一共用了兩個(gè)積水井，最終下方的水是經(jīng)過白排水盲溝匯聚到集水井里面，最后再通過水泵用于回填中的水使用。

4.3.2 清理基底

在施工之前為了保障施工的質(zhì)量，一定要將基層的水清理干凈，尤其是淤泥。如果底物存在著明顯的淤泥土的話，需要先將其清理干凈，避免底部存在大量的垃圾和浮土，保證底部整體的密實(shí)和平整。

4.3.3 分層攤鋪

對(duì)于回填料，一般使用施工機(jī)械將其運(yùn)送到基坑旁，并對(duì)基坑進(jìn)行回填，由于本課題研究的是狹窄基坑的回填，因此并不是所有的地方都適合使用大型機(jī)器械，一些比較狹隘的地方由于機(jī)械過不去，必須要使用手推車進(jìn)行二次轉(zhuǎn)運(yùn)，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中需要控制隔離墻兩側(cè)的高度，避免隔離墻出現(xiàn)傾斜[7]，為了保證每一層回填的厚度都差不多，可以先在坑中畫好每層的回填厚度的標(biāo)志線，當(dāng)堆填料達(dá)到標(biāo)志線之后進(jìn)行人工整平，按照設(shè)定好的標(biāo)志線分層進(jìn)行填鋪，從而達(dá)到控制整體填鋪的目的。本實(shí)驗(yàn)中再生料每層回填的厚度控制在 1.0～1.5 米，使用水準(zhǔn)儀，在基坑護(hù)壁的上面標(biāo)注上每一層的高度控制線。

4.3.4 灌水滲透

在灌水的時(shí)候，儲(chǔ)水箱里面的水通過噴灑的方式全部噴灑在填料的上部，通過均勻噴灑時(shí)水會(huì)均勻沒過填料，等到填料整體的水量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)之后，當(dāng)填料沒在下一段時(shí)間之后，便可以認(rèn)為水已經(jīng)充分滲透填料。

4.3.5 振搗密實(shí)

等回填料被充分水潤(rùn)之后，便開始后續(xù)的振搗工作，振搗是非常關(guān)鍵的一個(gè)工作。在振搗時(shí)相應(yīng)的工作人員要先到填料的表面使用振搗棒緩慢地插入填料內(nèi)部，然后在填料的表面開始進(jìn)行往復(fù)的振搗，先將振搗棒向下伸入30 厘米，然后靜止30 秒之后再抽出，通過多次的振搗和均勻振搗之后，能使兩層不同的材料達(dá)到充分的銜接。在振搗填料的時(shí)候振搗棒的抽拔速度每分鐘不要超過1 米。振搗棒兩個(gè)振搗點(diǎn)的相隔距離不能夠大于作用的半徑。一般來說振搗棒作用半徑為30～40 厘米，一定要保證整體的振搗效果，確保不漏振，確保振搗的密實(shí)度符合要求。

在振搗完成之后，將下方集水井里面的水再抽至表面，然后在上層繼續(xù)攤鋪回填料，并達(dá)到相應(yīng)的攤鋪厚度之后，再次使用振搗棒進(jìn)行振搗。

4.3.6 壓實(shí)度檢測(cè)

當(dāng)振搗完成之后，要及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)，通常來說是等表面積水干凈之后，便可以開始?jí)簩?shí)度檢測(cè)，目前行業(yè)里用的最多的就是灌砂法檢測(cè)。

5 回填實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

為了更好地檢驗(yàn)建筑垃圾再生料是否可以用于基坑狹隘地區(qū)的回填，在整個(gè)施工過程中要做到全方面地、詳細(xì)地記錄資料。在每?jī)蓪踊靥钪蟮牡? 天通過灌沙法檢測(cè)整體的壓實(shí)度，等最后一層回填過之后，需要相隔3天以上再進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，最后收集到數(shù)據(jù)。

通過分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以得知：

1.在基坑北側(cè)的最小壓實(shí)度為92.7%，平均壓實(shí)度達(dá)到了98.6%，從整體數(shù)據(jù)上看基本符合基坑回填的相關(guān)規(guī)范要求。

2.通過記錄施工之間的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在振搗回填的時(shí)候最好振搗2～3 遍，每個(gè)點(diǎn)的振搗時(shí)間最好要大于30 秒，相鄰點(diǎn)振間的距離為30～40 厘米。

3.通過水密法將再生料用于基坑狹隘地區(qū)的回填是可以的。

6 結(jié)論

通過該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了建筑廢棄料按照水密法處理之后用于基坑狹隘地區(qū)的回填，取得了較為明顯的成功，最大的壓實(shí)率達(dá)到了98.6%，而且每一層回填的厚度加大了，可以有效地節(jié)約管理成本和時(shí)間成本。

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