新型流態再生回填料施工工藝研究

高 磊 儲玉龍 李漢清

中國建筑第二工程局有限公司華北公司 陜西 西安 710119

在工程建設中，基坑開挖范圍受到用地紅線、地下管網、地質條件等約束，而使用功能往往需要建筑物有更大的使用面積，為了進一步擴大地下室面積，基坑肥槽寬度進一步縮小，部分工程肥槽最窄處已不足50 cm。伴隨著窄肥槽的產生，常規灰土類固態回填料因無夯實作業空間而無法使用，轉而采用低標號混凝土、發泡混凝土、流態固化土等流體材料作為回填料[1]，并獲得了不錯的效果。

1 流態回填料的類別及對比

凡液態、可以自行流動的回填材料都能稱為流態回填料，流態回填料具有流動性強、無需夯實等特點，適用于人工、機械難以進入的極限空間回填[2-4]。

市面上最常見的流態回填材料即低標號混凝土，2020年10月22日，中國建筑科學研究院有限公司發布征求意見稿，將對GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》（2015年版）進行局部修訂，本次修訂最引人注目的一點是提高了主要材料的規格要求，從此C15混凝土退出了歷史的舞臺。換言之，極限空間內回填料最低為C20混凝土，對于強度要求不高的肥槽回填來說，C20混凝土不僅造價高昂，而且會造成極大的強度浪費。由于混凝土剛度大、吸水性和透水性差的特點，若基坑外部土體變形，將導致肥槽內的回填混凝土發生整體位移（圖1），直接對埋設于肥槽內的地下室出戶管線造成破壞，且由于肥槽回填混凝土破碎難度大，導致管線無法維修。肥槽回填混凝土發生位移且與地下室外墻產生間隙后，間隙內積水會導致地下室外墻長期泡入水中且與氧氣接觸，將會加速外墻防水層老化，從而增加地下室漏水風險。

圖1 混凝土回填變形示意

近幾年隨著預拌流態固化土的逐步推廣，極限空間采用預拌流態固化土作為回填材料逐步增多。常見的預拌流態固化土是用水泥、固化劑和水根據配比配制成溶液，將土壤按比例融入其中產生的。新型流態再生回填料與流態固化土不同的是，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固化材料。

2 新型流態再生回填料的加工

流態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，則將骨料膠結成一個堅實的整體；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，增加再生料的流動性。流態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，回填料對建筑構件、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，從而能夠穩定地對建筑起到橫向支撐的作用，不易變形。

材料加工時將破碎后的再生粉料和再生骨料按照每立方米1 020、505 kg進行一級拌和，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，進行二級拌和后得到流態再生料，而后再根據施工需要加入早強劑、抗凍劑、引氣劑等外加劑。

流態再生回填料加工時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；設計強度為3 MPa、最大粒徑為25 mm、設計坍落度為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，實際配制時應根據各材料含水情況調整配比。

3 工程實例

西安市某辦公樓建設高度56 m，基坑支護形式為支護樁＋預應力錨桿，基坑深12 m，肥槽設計寬度為0.8 m，預應力錨索鋼錨頭寬度為0.4 m，即肥槽最窄處設計寬度為0.4 m。若施工時產生允許偏差（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，肥槽寬度實拍如圖3所示。

圖2 肥槽橫斷面示意

圖3 肥槽寬度實拍

由于本工程肥槽最窄處設計寬度為0.4 m，采用三七灰土、級配砂石等固態回填料無法夯實，故無法達到設計壓實的要求。因此肥槽回填料選用新型流態再生回填料，澆筑方式為泵送。

3.1 施工準備

新型流態再生資源復合材料需求量大，為滿足施工需求，提前備料于場外生產場地，施工開始按照統一配比進行配制，設計強度為3 MPa，坍落度為200±20 mm，由混凝土攪拌車運輸至施工現場，澆筑方式為汽車泵泵送。

3.2 施工工藝

流態再生回填料施工流程：基槽清理→分割施工區域→回填料配制、運輸→首層回填料澆筑→分層澆筑至設計標高或肥槽頂。

3.2.1 肥槽清理

為確保肥槽回填質量，在回填前應將肥槽內的鋼管、方木、廢棄模板、防水卷材、擠塑板及生活垃圾清理干凈，通過驗收后方可進行下一步施工。

3.2.2 施工區域劃分

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

圖4 分層澆筑示意

3.2.3 再生料運輸及澆筑

流態再生料物理形態及化學性質與混凝土相似，采用混凝土攪拌車運輸，普通預拌混凝土經濟運距為15～20 km，運輸時間一般不超過1 h，考慮到流態再生料為新型材料，加工場地較少，且初凝時間長，適合中長距離運輸，因此運距控制在50 km以內，運輸時間一般不超過2 h。

流態再生料采用分層澆筑，首層澆筑厚度不宜超過0.5 m，每次澆筑厚度不大于2 m，相鄰片區澆筑高度差不大于1 m，每層澆筑初凝后（≥3 h）方可進行下一層澆筑；當基槽底標高不一致時，應按先深后淺的順序施工。肥槽回填時建筑物兩側應對稱回填，避免單側回填夯實導致建筑受到側向力過大，從而造成結構偏移。

3.3 檢測及試驗

回填土施工時的檢測試驗是重中之重，試驗報告是回填土最重要的質量證明文件。根據T/BGEA 001—2019《預拌流態固化土填筑工程技術標準》規定，流態再生料取樣標準為：每次填筑取樣至少留置一組標準養護試件；同一配合比連續澆筑少于400 m3時，應按每200 m3制取一組試件；同一配合比連續澆筑大于400 m3時，應按每400 m3制取一組試件。

試件以抗壓強度作為評定標準，設計強度為3 MPa。相比于傳統灰土回填監測壓實度，流態再生料大大降低了檢測試驗工作量，顯著提高工作效率。試驗結果表明：設計強度3 MPa，標養28 d后合格率100%，平均抗壓強度4.3 MPa（表1）。

表1 某部位回填料試塊強度統計

4 效益分析

1）社會效益：新型流態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，通過回收再利用的方式減少資源浪費，符合綠色施工理念，推廣價值高。

2）經濟效益：由于新型流態再生回填料屬于新型材料，目前市場供應較少，市面價格較為混亂，根據本工程詢價對比，其綜合單價（含材料、運輸、施工）為C20混凝土的30%～50%，略高于三七灰土。且流態材料澆筑時對防水保護層振動低、破壞小，可將防水保護層材料由磚砌改為擠塑苯板，以進一步降低成本。

3）施工進度：流態再生料澆筑工藝與混凝土相似，2 m每層的澆筑速度遠高于常規25～30 cm每層的灰土回填，大大節約工期。澆筑時采用汽車泵泵送，無需靠近基坑邊緣，對基坑周邊的作業面及承載力要求低，提高了施工的便捷性和安全性。

5 結語

新型流態再生料因其環保、經濟、施工方便、加快工期等特點，近年來正在快速推廣使用。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，符合可持續發展的理念。但由于建筑垃圾種類不同，該材料穩定性及強度波動較大，配制時應結合加入的再生料種類探尋最優配比。