狹窄基坑吹砂回填方法探究和應用案例

劉威鋒

（中國建筑第四工程局有限公司 廣州510665）

0 引言

隨著城市化發展，市中心或老城區可開發土地越來越少、面積越來越小，僅剩的待開發土地周邊早已被高樓或市政道路所環繞。導致這些待施工項目可利用空間被大幅度壓縮，地下室結構邊緣盡可能靠近用地紅線，地下室側壁緊鄰支護樁，回填區域狹小，回填車輛及挖機均無法通行，極大地增加基坑回填難度和成本，同時回填效率極低。此類項目亟需一種效率較高且保證質量的回填方法。

本文以廣州某劇院項目為例，闡述基坑狹窄區域的回填方法。

1 工程概況

某工程位于廣州市天河區珠江新城，基坑面積6 348.82 m2，地下室占地面積5 628 m2，周長304 m，開挖深度約18 m，基坑長約90 m，寬約65 m。地下室側壁緊鄰支護結構和圍墻（支護結構距圍墻僅0.7 m，地下室側壁距圍墻僅1.0 m）。

本工程原設計回填材料為素土，但由于地下室側壁距支護結構凈距不足1.0 m（尤其腰梁以下，施工機械和工人無法進入夯實），若回填素土無法夯實，影響回填質量。后改為回填石粉，石粉遇水可自行密實［2］。

2 基坑狹窄區域石粉回填方法比選

2.1 方案1：機械回填

渣土車和挖機回填為常用方法，但由于支護結構距圍墻僅0.7 m，地下室側壁距圍墻僅1.0 m，且東、西、南圍擋外側為人行道，北側為項目辦公室與生活區，最小型號渣土車和挖機均不能駛入（見圖1），因此利用渣土車和挖機回填方案不可行。

圖1 基坑支護剖面Fig.1 Section of Foundation Pit Support

2.2 方案2：采用人工配合塔吊轉運石粉回填［3］

本工程根據場地條件和施工需求共布置2臺塔吊，采用人工配合塔吊轉運石粉回填存在以下幾個問題：

⑴由于本工程北側和西側緊鄰現有建筑，塔吊臂長受限（臂長分別為55 m 和60 m），南側及東南角較大部位基坑不在塔吊覆蓋范圍（見圖2），材料無法通過塔吊運至該部位，須通過人工轉運，效率較低、成本過高［4］。

圖2 塔吊布置Fig.2 Layout of Tower Crane

⑵若采用塔吊轉運，由于角撐板、對撐板和腰梁的遮擋，絕大部分位置塔吊無法吊運到位，同時由于現場所有材料都由塔吊運送，采用塔吊轉運回填將導致其他工種停工。

⑶若采用塔吊配合人工轉運，功效極低，工期極長。白天塔吊吊運鋼筋、模板、鋼管、混凝土、鋼結構及其他零星工程，晚上塔吊需吊運進場鋼筋、模板、木方，混凝土墊層及防水混凝土澆筑和拆除支撐外運，塔吊需24 h滿負荷運轉。根據目前塔吊運行時間，每天僅剩3 h用來吊運石粉，塔吊大約每6 min吊運1次，每次吊運方量為1 m3，每天總吊運方量為30 m3，本工程回填量為4 600 m3，回填工期約為154 d，嚴重影響結構施工進度施工。

綜上，利用人工配合塔吊轉運石粉回填基本不可行。

2.3 方案3：利用傳輸帶和溜槽轉運石粉回填

利用定制料斗配合傳送帶［5］和溜槽傳送石粉，在傳送帶支架上安裝萬向輪裝置，采用機動輻射回填，保障石粉能均勻地傳送至肥槽內和石粉的分層虛鋪厚度，采用平板振動器往復分層振搗。

此方法需要地下室結構完成至±0.00，為傳輸帶的架設提供平臺。但本工程由于有2 道內支撐，需分3次才能回填完成（見圖3）。在下方2次回填過程中，傳送帶均無有效支撐面，無法實施。

另外，若采用傳輸帶和溜槽轉運石粉，傳輸和下溜過程中會產生較大揚塵，不利于環境保護，引起投訴和處罰。

因此，利用傳輸帶和溜槽轉運石粉回填亦不可行。

2.4 方案4：吹砂法石粉回填

本方法是結合護坡混凝噴錨技術，將石粉通過大功率混凝土機械吹至回填位置［6］。本方法具有以下幾個優勢：

圖3 基坑分層回填Fig.3 Foundation Pit Layered Backfilling

⑴進度保證：本工程購置1 臺GLZ-21 聯合自動上料吹砂機組，最大施工效率為21 m3/h。本工程地下室施工階段共分為6 個區，每次回填量約200 m3，10～12 h 即可完成石粉回填，遠遠高于人工回填效率。基本不影響結構施工進度。

⑵降低勞動強度，節省人工：該吹砂機組料斗容量為3 m3，可采用挖機或鏟車上料，極大程度上降低了勞動強度，節省人工。

⑶輸送距離遠，場地條件要求低：該吹砂機組（見圖4）最大輸送距離為200 m，機械固定在一個地方可全覆蓋基坑回填全部范圍，減少機械和材料多次轉移。另外，石粉傳輸使用軟管，可適用于各種不規則、不平整地形。

圖4 GLZ-21聯合自動上料吹砂機組Fig.4 Combined Automatic Feeding and Sand Blowing Unit

⑷質量保證：石粉通過高壓吹射和遇水自主密實［7］，可保證石粉密實度和強度超過設計強度，確保回填質量。

⑸環保：石粉吹射過程中，在吹頭的地方接水管，通過高壓沖擊形成水霧，可有效控制揚塵，保護環境。

綜上，經過對比，最終選擇方案4進行基坑回填。

3 吹砂法回填施工工藝

施工工藝：作業準備（技術準備和材料準備）?吹砂機組就位?接通水電?試噴?噴射作業。

3.1 作業準備

⑴技術人員熟悉施工方案，了解設計意圖，并對現場施工作業人員進行相應技術交底和安全交底，交底重點在吹砂機械壓力控制、水量控制、噴射方向、噴射重點等。

⑵檢查石粉質量［8］，吹砂機組合格標識。

⑶檢查架體或平臺穩定性，輸送管道是否通暢及管道支撐是否穩固安全。

⑷設置控制1次吹砂厚度和標高標志。

⑸原材料在運輸存放過程中，嚴防雨淋、滴水及大石塊等雜物混入。

3.2 吹砂機組就位

根據項目基坑階段平面布置圖，確定石粉堆場和吹砂機組位置，原則上機組布置在基坑長邊中間位置，確保吹漿機距基坑四周最近。

石粉堆場和吹砂機組平行布置，以便于鏟車鏟運石粉至舉升料斗。

選擇合理路線，架設輸送管道。

吹砂機組［9］包括舉升料斗、吹漿機、上料斗、電路系統、封路系統等，如圖5所示。

圖5 GLZ-21聯合自動上料吹砂機組Fig.5 Combined Automatic Feeding and Sand Blowing Unit

3.3 接通水電

根據吹砂機組說明書，選擇滿足機組功率電機和發動機功率電纜線，由附近二級電箱接至機組附近專用三級箱。

采用1條直徑30 mm的橡膠水管，由施工用水接駁口至吹嘴位置，水管安裝PE快接球閥，用來控制出水量。

3.4 試吹

按照吹砂施工方案及噴漿機廠家技術人員建議，通過選用不同的噴漿機壓力和水流量，對比吹砂效果（沉降量、密實度、回彈量及揚塵量等），最終選擇噴漿機壓力為11 MPa、水流量為0.7 m3/h。經監理確認后進行大面積施工。

3.5 噴射作業

大面積吹射作業應分層噴射，每層厚度控制在500 mm 內。相鄰2層噴射方向沿相反方向進行，以便累計沉降相同。

作業開始時，先送風，后開機，再給料；結束時，待料噴完后，再關機。向噴射機供料時要連續均勻，料斗內保持足夠的存料。

4 施工注意事項

⑴雨天不得施工。

⑵氣溫低于5℃時不得施工。

⑶大風天氣不得施工。

⑷嚴格施工紀律，按照試吹結果選用的壓力和水量進行作業［10］。

5 吹砂回填效果

本工程采用吹砂法進行狹小區域回填石粉，效果較為理想。本工程一共抽取6 個點做壓實系數檢測，經檢測，壓實系數滿足設計要求（≥0.94），標高控制亦滿足施工要求。壓實系數如表1所示。

表1 壓實系數Tab.1 Compaction Coefficient

6 結語

吹砂回填工藝，綜合現場實際條件（地下室側壁緊鄰支護樁，回填區域狹小，回填車輛及挖機均無法通行）、施工進度、施工成本、環境保護等幾方面因素，是一種比較理想的狹小基坑回填方案。該施工方案贏得監理單位、質監站和業主的好評，取得了較好的經濟效益和社會效益。此工藝對今后類似條件下的基坑回填具有重要的借鑒意義。