建筑廢棄物在基坑回填中的應用研究
——基于《建筑結構》智慧教學中的工程模擬

劉征宇，陳艷敏

（商丘工學院，河南 商丘 476000）

從通俗意義上講，在建設工程施工過程中產生的所有建筑垃圾統稱為建筑廢棄物，在整個建設工程的建設修繕拆除等過程中會產生大量的廢渣廢磚、混凝土塊等各種廢棄物，其中廢磚塊廢棄的混凝土塊經過機械破碎之后可以形成具有一定強度的顆粒材料，但這些廢棄料的整體強度并不是很高，現階段關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境中或者直接堆放在某些需要填埋的區域很少進行回收利用。經過一系列措施，被回收的廢棄物大部分也是用在路基、低強度的預支架或氣塊生產中，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，會對生態環境造成嚴重的影響。因此，將建筑廢棄物用于基坑回填具有很重要的現實意義，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行的實驗分析研究。

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和壓實等工藝，但如果基坑回填面積比較小的話，設備難以作業，也就無法按照標準落實進行分層回填、壓實，整體的壓實度難以達到規范標準。對于狹窄區域的基坑回填來說，如何提高壓實率是一個急需解決的技術性難題，因此將建筑廢棄物用于狹窄區域的回填是非常具有研究意義的。

1 實驗方案

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

用做實驗分析的項目設計為地上5 層，地下2 層，總體的占地面積為4920 平方米。該項目施工時根據周圍的地質情況，設計基坑的深度為平均9.6 米到10.6 米，基坑周長為240 米。整體的回填土方量達到3000 立方米[2]。

在施工時為了滿足實際的施工，需要將整個基坑分為三個區域進行回填。基坑東側和南側回填采用的是厚度為1 米的石渣粉，北側采用的是分層厚度為1.5米的再生料。各區域均使用振動水泥法進行回填，相鄰回填區使用磚塊砌筑隔離，為了避免墻體受影響，兩側對稱回填。

2 建設工程廢料的顆粒檢驗

該實驗的對象是使用建筑廢棄物進行進一步加工之后所獲得的再生料和石渣粉，其重點研究對象為再生料，在實驗室中首先采用相應的儀器設備對再生料的顆粒進行擊實實驗，對再生料的類別、含水率、干密度進行檢驗。對顆粒物進行檢驗之后，得到相應的數據如表1 所示，根據國家相關行業規范標準，再生料屬于級配不良砂[3]。

表1 建筑廢棄物再生材料顆粒級配分析實驗數據

表2 建筑廢棄物再生材料擊實實驗數據表

3 灌排水系統設置

由于振動水平法的施工前提是必須確保材料的進水屬于飽和狀態，因此根據回填的流程需要先設計給排水系統，通常來說整個排水系統主要是由坑底部位的集水井，降水井、地面的存水系統等結構組成[4]。在該項目中，為了滿足工作落實的需要，在西側和東側分別設置了兩個集水井，并根據積水和灌水排水的需要，又單獨設置了兩個高于地面的降水井，為了保障整體結構的穩定性，在降水井外面包裹了兩層40 毫米的鋼筋籠網，同時通過兩米的扶墻來防止鋼筋籠出現倒塌。

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網，開始灌水之后使用地面儲水系統中儲存的水通過一定的引流方式進行人工灌注。

4 整個回填施工工藝的要點

4.1 振動水密法

根據該工藝的施工需要，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，進行分層攤鋪，每層的攤鋪厚度控制在50～80 厘米，當攤鋪完成之后，灌水并使用振搗棒振搗，等整體表面不再有積水之后，再檢驗其整體的密實度[5]。

4.2 工藝說明

為了滿足整個振動水密法的施工，在施工之前需要用到水準儀、振搗棒、鋼卷尺、手推車、現場壓式檢測儀等。其中振搗棒適用于當對填料填好之后，灌水的情況下進行振搗密實，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，作為后續回填的循環用水[6]。

4.3 操作要點

4.3.1 灌排水系統

該工作中一共用了兩個積水井，最終下方的水是經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和平整。

4.3.3 分層攤鋪

對于回填料，一般使用施工機械將其運送到基坑旁，并對基坑進行回填，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器械，一些比較狹隘的地方由于機械過不去，必須要使用手推車進行二次轉運，在轉運過程中需要控制隔離墻兩側的高度，避免隔離墻出現傾斜[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志線，當堆填料達到標志線之后進行人工整平，按照設定好的標志線分層進行填鋪，從而達到控制整體填鋪的目的。本實驗中再生料每層回填的厚度控制在 1.0～1.5 米，使用水準儀，在基坑護壁的上面標注上每一層的高度控制線。

4.3.4 灌水滲透

在灌水的時候，儲水箱里面的水通過噴灑的方式全部噴灑在填料的上部，通過均勻噴灑時水會均勻沒過填料，等到填料整體的水量達到一定標準之后，當填料沒在下一段時間之后，便可以認為水已經充分滲透填料。

4.3.5 振搗密實

等回填料被充分水潤之后，便開始后續的振搗工作，振搗是非常關鍵的一個工作。在振搗時相應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部，然后在填料的表面開始進行往復的振搗，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到充分的銜接。在振搗填料的時候振搗棒的抽拔速度每分鐘不要超過1 米。振搗棒兩個振搗點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，然后在上層繼續攤鋪回填料，并達到相應的攤鋪厚度之后，再次使用振搗棒進行振搗。

4.3.6 壓實度檢測

當振搗完成之后，要及時進行壓實度檢驗，通常來說是等表面積水干凈之后，便可以開始壓實度檢測，目前行業里用的最多的就是灌砂法檢測。

5 回填實驗檢測數據分析

為了更好地檢驗建筑垃圾再生料是否可以用于基坑狹隘地區的回填，在整個施工過程中要做到全方面地、詳細地記錄資料。在每兩層回填之后的第2 天通過灌沙法檢測整體的壓實度，等最后一層回填過之后，需要相隔3天以上再進行壓實度檢測，最后收集到數據。

通過分析各項數據可以得知：

1.在基坑北側的最小壓實度為92.7%，平均壓實度達到了98.6%，從整體數據上看基本符合基坑回填的相關規范要求。

2.通過記錄施工之間的數據發現，在振搗回填的時候最好振搗2～3 遍，每個點的振搗時間最好要大于30 秒，相鄰點振間的距離為30～40 厘米。

3.通過水密法將再生料用于基坑狹隘地區的回填是可以的。

6 結論

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

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實驗模擬之前，應具備足夠的理論儲備，包括實驗原理、實驗方法、施工過程等；教學中通過使用仿真軟件進行實驗模擬，將實際工程生動形象地呈現在學生面前，并與學生進行交互，相對于課堂教學，此種方式更符合人類大腦的學習規律，它可以節約教學資源，降低學習難度，提升趣味性和學習效率。實驗過后，實驗過程被完整記錄，并上傳到云端，學生可以重復查看并進行信息互聯。總之，在《建筑結構》的教學中，應增多實驗模擬的課時量，充分發揮智慧教學的優勢。