預(yù)拌流態(tài)固化土在建筑工程中的應(yīng)用

項(xiàng)崇濤XIANG Chong-tao；任小虎REN Xiao-hu；毛耐民MAO Nai-min

（①中交三公局第三工程有限公司，武漢 430035；②中交第四公路工程局有限公司，北京 100022；③云南建投基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司，昆明 650000）

0 引言

在工程施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到基坑回填深度大、區(qū)域狹窄、難壓實(shí)等困難，近年來(lái)北京新奧集團(tuán)制定了《預(yù)拌流態(tài)固化土填筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》并通過(guò)了專(zhuān)家評(píng)審，并對(duì)該技術(shù)進(jìn)行推廣使用，得到了較為廣泛認(rèn)可。預(yù)拌流態(tài)固化土具有較高強(qiáng)度和適于泵送施工流動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，不僅施工速度快，而且質(zhì)量、成本可控，安全風(fēng)險(xiǎn)低，適用范圍廣泛，符合綠色環(huán)保、廢物再利用的發(fā)展道路，具有廣闊的工程適用空間。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

雄安·金湖未來(lái)城項(xiàng)目位于雄安新區(qū)容東片區(qū)西南部，毗鄰雄安市民服務(wù)中心、商務(wù)服務(wù)中心和金湖公園。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包括住宅、公寓、商業(yè)、寫(xiě)字樓、酒店、配套公共服務(wù)設(shè)施等，該項(xiàng)目總投資約286.22億元，總建筑面積246萬(wàn)平方米，其中地上建筑面積173萬(wàn)平方米，地下建筑面積73萬(wàn)平方米。

1.2 肥槽回填區(qū)域

A2-10-02地塊商辦樓基坑周長(zhǎng)405.5m，基坑深度為8.2-12.9m，由于南側(cè)肥槽寬度約為0.8-0.9m，此區(qū)域采用預(yù)拌流態(tài)固化土回填至冠梁頂（當(dāng)有出墻套管時(shí)回填至套管底部標(biāo)高），上部采用2:8灰土回填；東側(cè)、北側(cè)、西側(cè)支護(hù)樁區(qū)域擋土墻外1200mm以?xún)?nèi)采用2:8灰土回填，此范圍之外采用素土回填。（圖1）

圖1 商辦樓狹窄肥槽區(qū)域?qū)嶓w圖

1.3 酒店

A1-07-03地塊酒店一層設(shè)計(jì)為花架梁結(jié)構(gòu)，層高2.15m，外墻采用灰砂磚砌筑至梁底，除走廊下設(shè)管溝，其余位置均需回填至地面底標(biāo)高。（圖2）

圖2 酒店花架梁實(shí)體及設(shè)計(jì)圖

2 傳統(tǒng)人工回填土施工工藝

2.1 施工工藝流程（圖3）

圖3 人工回填施工工藝流程圖

2.2 施工工藝

2.2.1 基層處理及檢查土料

①施工前應(yīng)將基底的垃圾等雜物清理干凈，排除積水。②檢驗(yàn)回填材料是否符合規(guī)定要求。③土的含水率符合相關(guān)要求，如不滿(mǎn)足需采取措施進(jìn)行調(diào)整。

2.2.2 分層攤鋪

①根據(jù)土質(zhì)、設(shè)計(jì)要求的壓系數(shù)和使用的壓實(shí)機(jī)具性能，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)段確定攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)等基本系數(shù)，以便指導(dǎo)施工。

②常用碾壓機(jī)具對(duì)應(yīng)的每層攤鋪厚度及碾壓遍數(shù)的參考值可見(jiàn)表1。

表1 常用夯實(shí)機(jī)具及層厚、遍數(shù)參考數(shù)據(jù)

2.2.3 夯打密實(shí)

①夯實(shí)之前將填土進(jìn)行初步整平，采用蛙式打夯機(jī)等小型機(jī)具時(shí)，按既定方向逐夯進(jìn)行，一夯壓半夯，不留間歇，連成整體。兩遍應(yīng)縱橫交叉，夯打密實(shí)至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

②基坑深度不同相連時(shí)，先施工深基坑部位，待施工至與淺基坑標(biāo)高相同時(shí)，可同步回填夯實(shí)施工。

③基坑等回填應(yīng)在四周或相對(duì)兩側(cè)同時(shí)施工。回填高差一般不應(yīng)超過(guò)0.5m，以免對(duì)結(jié)構(gòu)造成損壞。

④非同時(shí)施工段落應(yīng)預(yù)留臺(tái)階，臺(tái)階高寬比一般為1∶2。

2.2.4 密實(shí)度檢測(cè)

①每層回填后均應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行環(huán)刀取樣檢測(cè)土的干密度；經(jīng)檢測(cè)合格后方可進(jìn)行下一層的施工。

②基坑和房心采用環(huán)刀取樣檢測(cè)土的干密度，每層按每100m2～500m2取樣一組；狹長(zhǎng)基坑和管溝回填按每20m～50m取樣一組，取樣部位應(yīng)為每層下半部分。

③每層填土的干密度應(yīng)至少有90%滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，其余10%的最小值與設(shè)計(jì)要求值之差，不得大于0.08g/cm3，且不應(yīng)集中。

2.2.5 修整找平

施工完成后，應(yīng)放樣復(fù)核標(biāo)高，超過(guò)設(shè)計(jì)高程部位，及時(shí)依線(xiàn)清理；低于設(shè)計(jì)高程的部位，應(yīng)補(bǔ)土夯打密實(shí)。

3 預(yù)拌流態(tài)固化土施工工藝

3.1 施工工藝流程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采取土場(chǎng)設(shè)置攪拌站，罐車(chē)運(yùn)輸?shù)交靥瞵F(xiàn)場(chǎng)采用溜槽或泵送回填方式，施工工藝如圖4所示。

圖4 預(yù)拌流態(tài)固化土施工工藝流程圖

3.2 施工工藝

3.2.1 材料設(shè)備

①土方。預(yù)拌固化土用土可就近選擇淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、粘性土、粉土、粉細(xì)砂、中粗砂和黃土等，有機(jī)質(zhì)含量不大于5%，其顆粒最大粒徑不大于50mm。未經(jīng)處理的污染土不得作為固化土的原材料。當(dāng)采用淤泥作為預(yù)拌材料時(shí)，為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和性能，須加入一定量的砂。本工程挖土方基本為粉質(zhì)黏土、粉土、砂類(lèi)土，經(jīng)篩分后滿(mǎn)足使用要求。（圖5）

圖5 土場(chǎng)土方篩分

②固化劑。固化劑抗壓強(qiáng)度是根據(jù)工程要求而定，其強(qiáng)度必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度值。固化劑種類(lèi)的不同可以滿(mǎn)足不同齡期、不同強(qiáng)度的要求，其組份根據(jù)要求的齡期需要達(dá)到的強(qiáng)度值而定。基本組成為：50%的水泥，40%的富含活性Al2O3和SiO2為工業(yè)廢渣（如礦渣、鋼渣、粉煤灰等），2%的表面改性劑（改善土顆粒的表面活性和電荷狀況），8%的活性激發(fā)劑，促進(jìn)固化劑和其他礦物的水化反應(yīng)。（圖6）

圖6 固化劑存放區(qū)

③水。符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63的有關(guān)規(guī)定，本工程從辦公區(qū)接入市政供水管線(xiàn)，存入設(shè)備邊側(cè)水桶以便拌合使用。

④設(shè)備。JS1000移動(dòng)攪拌站1套，80噸臥式水泥倉(cāng)一個(gè)，進(jìn)出場(chǎng)及設(shè)備組裝用100-200噸吊車(chē)1臺(tái)，渣土上料裝載機(jī)或挖掘機(jī)1臺(tái)。每個(gè)工作段配置鐵鍬、鋤頭、水平尺等施工設(shè)備。（圖7）

圖7 預(yù)拌流態(tài)固化土拌和系統(tǒng)及水泥倉(cāng)

3.2.2 配合比設(shè)計(jì)

參考某管廊項(xiàng)目試驗(yàn)不同強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的配合比，結(jié)合本工程設(shè)計(jì)要求，通過(guò)試驗(yàn)確定配合比為：土∶水泥∶水∶添加劑=1273∶150∶644∶6，為保證拌合料的流動(dòng)性，其坍落度不小于240mm，同條件養(yǎng)護(hù)28d強(qiáng)度不低于0.8MPa。（表2）

表2 不同強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的配合比

根據(jù)所確定配合比，據(jù)試驗(yàn)所得強(qiáng)度增長(zhǎng)如表3所示（日平均氣溫不小于10℃）。

表3 預(yù)拌流態(tài)固化土強(qiáng)度增長(zhǎng)表

3.3 工程施工

3.3.1 拌和

固化土生產(chǎn)采用強(qiáng)制式攪拌站集中拌和，固化土拌和系統(tǒng)主要包括固化劑各組分存儲(chǔ)輸送及計(jì)量系統(tǒng)、水輸送及計(jì)量系統(tǒng)、漿液拌和及輸送計(jì)量系統(tǒng)、土輸送及計(jì)量系統(tǒng)和固化土拌和系統(tǒng)。將棄土進(jìn)行篩分，固化劑、水等材料儲(chǔ)備，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)分階段按配合比輸送入拌和系統(tǒng)進(jìn)行攪拌1min后即可出料。（圖8-圖10）

圖8 預(yù)拌流態(tài)固化土拌和控制系統(tǒng)

圖9 預(yù)拌流態(tài)固化土生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

圖10 水泥、固化劑等計(jì)量系統(tǒng)

3.3.2 運(yùn)輸及澆筑

預(yù)拌流態(tài)固化土成品料采用罐車(chē)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，采用溜槽或地泵進(jìn)行澆筑。固化土用于基槽回填或管線(xiàn)回填時(shí)，為了防止對(duì)基槽或管線(xiàn)產(chǎn)生較大的側(cè)向推力，澆筑作業(yè)應(yīng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，澆筑高差不宜大于1m。如基槽內(nèi)結(jié)構(gòu)或管線(xiàn)未做抗浮設(shè)計(jì)或者措施的，首次澆筑不宜超過(guò)0.5m。

①擬回填肥槽的未封閉部位采用木模板支設(shè)，模板支設(shè)應(yīng)符合相關(guān)驗(yàn)收要求。②回填前應(yīng)清理基層，表面應(yīng)無(wú)紙屑、樹(shù)枝等雜物。③填筑施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，采用溜槽或地泵輸送至回填部位，無(wú)需振搗。④施工完畢，采用覆土或塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。（圖11、圖12）

圖11 預(yù)拌流態(tài)固化土運(yùn)輸

圖12 預(yù)拌流態(tài)固化土澆筑

4 對(duì)比分析

4.1 費(fèi)用對(duì)比

根據(jù)河北省建筑工程預(yù)算定額，人工回填土方1km以?xún)?nèi)運(yùn)距為37.72元/m3。

預(yù)拌流態(tài)固化土為近幾年才應(yīng)用于工程施工，所以暫未定額，根據(jù)簽訂合同，定價(jià)為240元/m3，包括施工和稅金。

4.2 工效對(duì)比

預(yù)拌流態(tài)固化土基本生產(chǎn)量為1m3/min，按每小時(shí)生產(chǎn)50m3考慮，可24小時(shí)不間斷施工，預(yù)計(jì)日生產(chǎn)量1000m3左右；

人工回填土5m以?xún)?nèi)取土、回填、鋪平、夯實(shí)，人工一方土大概需要0.8-1個(gè)工時(shí)；一個(gè)工日大約7-10立方。

4.3 質(zhì)量方面

預(yù)拌流態(tài)固化土采用機(jī)械化生產(chǎn)，罐車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)澆筑，無(wú)須振搗，澆筑完成進(jìn)行簡(jiǎn)單養(yǎng)護(hù)即可達(dá)到預(yù)計(jì)強(qiáng)度，工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量控制有保障；

采用人工回填土方則邊角難夯實(shí)、層厚不易控制，因人占主要因素，施工質(zhì)量較難控制，較易出現(xiàn)沉降量超標(biāo)、差異性沉降等施工質(zhì)量問(wèn)題。

4.4 安全方面

預(yù)拌流態(tài)固化土施工機(jī)械化生產(chǎn)，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)直接澆筑，只需做好臨邊防護(hù)，避免人員掉入新澆筑作業(yè)面中，出現(xiàn)人員傷亡；人工回填則需在10m以上肥槽等狹窄區(qū)域中進(jìn)行土方作業(yè)，則有機(jī)械傷害、高處墜落、坍塌、物體打擊等安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)預(yù)拌流態(tài)固化土和人工回填土施工工藝、費(fèi)用、工效、質(zhì)量、安全方面的分析，可以得出對(duì)于狹窄肥槽以及室內(nèi)回填等不便于機(jī)械施工的區(qū)域，出于施工進(jìn)度、質(zhì)量和安全考慮，預(yù)拌流態(tài)固化土更有利于現(xiàn)場(chǎng)的施工。對(duì)于相類(lèi)似的工程有很好的借鑒意義。