狭窄基槽水撼法回填施工方法在工程中的应用

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(山西建设投资集团有限公司，山西 太原 030002)

引言

随着社会的进步和人们生活水平的不断提高，生产和生活可利用的资源越来越少，对建(构)筑物空间利用率也在不断提升，造成地上高度越来越高，基础埋深越来越深，相应地对工程技术的要求也越来越高。近年来，在城中村拆迁改造项目实施过程中，由于改造项目往往地处已有建筑当中，与周围毗邻的原有建(构)筑物距离近，且地下原有配套管线纵横交错，会对基坑(槽)开挖及回填施工造成困难。而大规模、大面积地由施工机械进行土方回填作业，由于施工场地缺乏，不能满足现场安全施工的条件要求。

在某项目基础回填工程中，采用狭窄基槽水撼法回填施工方法，不仅保证了回填质量，提高了施工效率，同时在工期和成本方面也取得了显著的经济效果。

1 工程概况

某工程地下室室外回填工程，基槽深约18.25 m，基础纵向轴线长259.5 m，横向轴线宽99 m，基槽最窄处只有0.5 m，平均宽度为1.2 m，冠梁下混凝土灌注桩部分深度为10 m，因无法采用机械回填夯实，经查阅相关规范并结合具体施工情况，决定采用水撼砂进行回填，回填工程量约为8 800 m3；冠梁上喷锚支护部分深度约为6.5 m，采用素土回填，工程量为30 500 m3，散水下1.5 m深、2 m宽范围内回填3∶7灰土，工程量为2 450 m3。该工程深基坑断面如图1所示。

图1 基坑断面图

若采用传统的回填施工方法，施工空间、基坑(槽)尺寸不能满足机械碾压夯实的工作面要求，尤其是深基坑(槽)人工作业时，容易发生坍塌等安全事故。我公司经过考察、研究及优劣对比，最终确定冠梁下10 m深室外回填土方采用水撼法施工。此方法不仅适用于基坑(槽)换填施工，也适用于工作面狭小，无法采用碾压机械的坑、槽、孔、洞等的施工，该方法施工工艺简单，施工作业方便，施工成本低，而且该方法在内蒙古地区已广泛采用，有成功应用的案例。

2 水撼法的工艺原理与施工工艺流程

2.1 工艺原理

水撼法的核心是：利用水的流动性和砂砾的透水性，在松散砂砾的表面灌上水，依靠水流的下渗，使砂砾的孔隙被细砂填满，从而使砂砾达到最大密实度。

2.2 施工工艺流程

水撼法的施工工艺流程见图2。

3 工艺特点

3.1 安全性高

由于基坑(槽)狭窄，若安排人工下至槽底作业，容易发生坍塌而造成安全事故。而采用水撼法工人是在槽坑上进行施工作业，安全措施容易保证。

图2 水撼法施工工艺流程

3.2 施工方便

砂石回填由人工用铁锹逐步回填，振捣影响深度深，对撼实用水无特殊要求，施工工艺简单，操作方便，工作效率高。

3.3 回填密实

水在渗透过程中会携带细砂颗粒一起下渗，有利于提高砂石垫层的密实度，改善粗颗粒骨料间充填物的性质。

由于施工中回填的砂石在饱和水状态下撼实，工程完工后不会由于地面水的浸泡而发生下沉塌陷，保证了夯实密实度，从而保证了基槽回填土方的施工质量。

3.4 适用范围广

水撼法施工的材料来源广，操作机具简单，工期短，进度快，效果好，遇水不坍塌。采用的撼实机具质量轻、易移动，尤其适用于狭窄深基槽的回填作业。由于人工是在基槽上作业，可避免坍塌事故发生。但需要注意的是，该方法不适用于土质为湿陷性黄土的基坑(槽)回填。

4 水撼法施工工艺要点

(1)采用铲车运输、回填，人工摊平。

(2)待一层砂回填后，立即注入适量的清水，使水分完全渗入砂石混合料中，水位控制略高于回填砂面层。

(3)待水注完后，采用插入式振捣棒以对角线≯300 mm的间距进行插入式振捣(见图3)，振捣时长不少于40 s，振捣棒纵横交错进行振捣密实。振动棒要振到边，振捣有效半径为500 mm，边角部位一定要振到，避免漏振。

图3 施工过程图

(4)待回填砂全部水撼后及时进行排水，排水采用相应扬程的污水泵，排至地面的储水池中，以备再次使用。

(5)采用水撼砂回填沟槽时，应分段进行。砂石混合料要挂线虚铺，掌握虚铺厚度≯500 mm。回填用砂采用地基开挖出的天然级配砂，并人工剔除粒径60 mm以上的卵石、矿石及其他杂物，保证水撼砂施工的质量。

(6)为了保证撼砂密实的质量，每个操作者负责水撼的沟槽不宜过长，以2～3 m为宜。

(7)每完成一步砂石回填，除去上部泥浆沉淀，经第三方检测机构对回填的砂石密实度检查合格后，方可进行下一道工序的施工。

5 注意事项

5.1 材料要求

(1)砂：采用基坑土方开挖出的天然级配砂，回填时人工剔除粒径60 mm以上的卵石、碎石、树根、有机物或其他杂物，含泥量宜≯3%。

(2)水：一般采用地下水或自来水。

5.2 机具要求

普通混凝土振捣棒、推土机、小型挖掘机、小推车、筛子(孔径15～20 mm，40～60 mm和5～10 mm)、铁锹、靠尺、胶皮管、木折尺、塑料布、编织袋等。

5.3 设置厚度标尺

在水撼砂施工前，设置回填砂厚度标尺，以控制回填土的厚度，每次铺填砂层厚度控制在500 mm以内。

5.4 质量控制

(1)检查虚铺厚度：随时进行线下量测，以纠正超厚虚铺的问题。

(2)检查水撼后砂石料顶面下降的深度，掌握水撼后砂石的撼实厚度和虚铺系数是否符合相关规范的要求。

(3)水撼程度的检查：水撼作业一定时间后，手持撼叉，叉尖距粒料顶面300～400 mm，然后松手以自由落体方式任凭撼叉自由地插向砂石料。以撼叉不能直立插入或仅能插入30～50 mm时，认为达到了撼实要求。在此基础上，进行虚铺系数的估测法。具体做法为：①挂线量测水撼后砂石顶面下降深度；②根据虚铺厚度计算撼实厚度；③计算虚铺系数。检查合格后，立即进行虚铺系数的检查，采用灌水法进行撼实系数测试，撼实系数宜≮0.93。

(4)撼实系数检查方法：在撼砂层面上任意选设测试点，共3组12个点，采用环刀法现场采集砂样，将采集好的砂样放入烘干箱内烘干，取出后称重，以算术平均法求出干密度。当干密度大于等于设计干密度时，再回填下一层砂石，施工程序同前。

5.5 安全注意事项

(1)冠梁以下部分基槽施工前，必须在冠梁部位搭设防护棚。防护棚支架采用钢管搭设，防护面上面张设两层大眼网，下面设两层密目网，防止坠物伤人事故的发生。

(2)水撼法施工作业人员要正确使用绝缘手套、绝缘鞋、安全帽等安全防护用品，根据现场情况和工作要求确定振捣路线，振捣作业前方2 m内不得有人。

(3)基槽回填施工用的防护架子要牢固，并安排专人在基坑处巡视，防止发生意外。

(4)其他安全注意事项应符合JGJ 80—2016《建筑施工高处作业安全技术规程》的相关规定。

6 效益分析

6.1 经济效益

采用人工回填3∶7灰土的造价为：人工费32.89元/m3，材料费55.13元/m3，机型费0.6元/m3，合计88.62元/m3。

水撼砂的造价为：人工费19.98元/m3，材料费36.3元/m3，机型费0.248元/m3，合计56.528元/m3。

水撼砂回填比人工回填3∶7灰土施工单位体积可减少费用：88.62-56.528=33.092(元/m3)，该工程共减少费用：33.092×8 800=282 409(元)。

6.2 工期效益

原施工计划为26 d，实际施工为19 d，缩短工期7 d。

7 结语

从施工过程中以及施工完毕的试验室检测结果来看，采用狭窄基槽水撼法回填施工切实可行，完全可以达到设计压实度的要求，具有良好的经济效益和社会效益。该方法在项目回填工程完成后，取得了山西省省级工法，为本地区同类工程的施工积累了经验。

参考文献：

[1] GB 50497—2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2] GB 50202—2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2002.

[3] 赵成刚.土力学原理[M].北京：清华大学出版社，2009.