王英軍 黃昌乾

(1.北京市門頭溝棚戶區(qū)改造建設(shè)管理中心，北京 102300;2.中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100098)

0 引言

肥槽是為提供建筑施工作業(yè)面而多開挖的那一部分基坑，一般情況下是指建筑物地下室外墻或基礎(chǔ)外墻與基坑邊之間的空間，當(dāng)采用放坡開挖或放坡土釘墻支護(hù)時(shí)，肥槽為一上大下小的倒梯形空間，其它情況一般為上下同等大小的矩形空間。肥槽寬度會(huì)因?yàn)榛又苓吙捎每臻g、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、基坑深度、基礎(chǔ)底板是否外挑，以及經(jīng)濟(jì)因素等綜合確定，一般情況下，肥槽寬度為0.5～1.2 m。

由于工程施工的需要，以及沉降后澆帶、施工后澆帶等的存在，肥槽回填一般都在主體結(jié)構(gòu)封頂以后的一定時(shí)間后。此時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)外墻已經(jīng)施工完畢，外墻與基坑邊之間的肥槽寬度相對就很小，進(jìn)行肥槽回填土施工時(shí)，因空間有限，施工困難，常常很難回填密實(shí)。而肥槽范圍，特別是采用放坡開挖或放坡土釘墻支護(hù)時(shí)，肥槽上口范圍較大，肥槽范圍常常有大量的管線穿過，另外，室外門頭基礎(chǔ)、散水、室外臺(tái)階等，常常正好位于這個(gè)范圍內(nèi)。由于肥槽內(nèi)填土不密實(shí)，填土厚度較大，后期一定會(huì)發(fā)生壓實(shí)沉降，以及遇水濕陷沉降，而肥槽范圍外的原狀土部位不沉降，或沉降很小，進(jìn)而因沉降和不均勻沉降，造成室外管線斷裂、室外散水與人行臺(tái)階等沉降、開裂，以及室外門頭沉降開裂。更有甚者，因回填材料選擇不合理或密實(shí)度不足，引起連帶工程抗浮等問題[1]。諸多工程均因肥槽回填土的沉降變形，造成了工程事故，很多項(xiàng)目也因肥槽填土二次處理花費(fèi)了較大費(fèi)用，甚至因普通居民誤以為主體建筑物出現(xiàn)了問題，而引起更大的社會(huì)問題。肥槽回填土出現(xiàn)工程質(zhì)量問題的現(xiàn)象普遍存在，是業(yè)界難題，故有必要就該問題進(jìn)行梳理，進(jìn)而提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。

1 常見工程問題及其產(chǎn)生原因

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，概括起來，常見工程問題主要有如下幾種。

(1)室外散水沉降變形與開裂

室外散水緊鄰建筑物外墻，正好位于肥槽范圍內(nèi)，當(dāng)回填土不密實(shí)，降雨和屋頂雨水管排水的入滲，肥槽回填土?xí)l(fā)生濕陷而快速沉降，進(jìn)而導(dǎo)致采用素混凝土建造的室外散水隨之沉降變形和開裂，開裂后加劇了地表水的入滲，變形和開裂進(jìn)一步發(fā)展，很多散水甚至向建筑物一側(cè)傾斜，失去了向外排水的功能。由于回填土縱向和橫向的厚度、密實(shí)度、回填材料等的不均勻，沉降變形也不均勻，故位于填土頂面的散水隨之變形開裂。這是最常見的一種回填土質(zhì)量不良引起的工程問題，如圖1所示。

圖1 散水沉降開裂

(2)室外管線沉降變形與開裂

對于一般的建筑物，室外常常會(huì)有燃?xì)?、雨水、污水等多種管線進(jìn)出室內(nèi)，在垂直于外墻方向進(jìn)出的管線，因回填土不夠密實(shí)，后期肥槽填土的沉降大于主樓的沉降，導(dǎo)致進(jìn)出主樓的接口部位易于出現(xiàn)斷裂，或位于肥槽外的原狀土中的管線不沉降，填土和原狀土交界部位的管線因不均勻沉降而變形、開裂。另外，在沿主樓縱向肥槽鋪設(shè)的管線，也會(huì)因填土的材料、密實(shí)度等在縱向上的不同產(chǎn)生不均勻沉降，進(jìn)而發(fā)生變形開裂，影響管線正常使用，如圖2所示。

(3)室外門頭沉降變形與開裂

部分建筑物設(shè)計(jì)室外門頭，門頭頂板采用獨(dú)立基礎(chǔ)和柱子進(jìn)行支撐。當(dāng)支撐柱的基礎(chǔ)位于肥槽回填土中時(shí)，若填土不夠密實(shí)，在雨水、結(jié)構(gòu)荷載等的作用下，門頭基礎(chǔ)發(fā)生沉降，造成門頭結(jié)構(gòu)頂板和側(cè)面填充墻變形開裂，如圖3所示。

(4)室內(nèi)地面沉降不均與開裂

圖2 管線沉降變形

圖3 門頭沉降變形

一些獨(dú)立基礎(chǔ)的建筑物，也常常采用基槽全開挖、或條形開挖的方式進(jìn)行施工，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工完成后，肥槽回填土(房心土)面積較大，由于其中有多個(gè)獨(dú)立基礎(chǔ)，回填土也難以用大型機(jī)械碾壓施工，回填土常常不夠密實(shí)。后期的室內(nèi)結(jié)構(gòu)地面和室外散水等會(huì)發(fā)生沉降變形，室內(nèi)地面也發(fā)生沉降，特別是不均勻沉降。有地梁和基礎(chǔ)的部位，因基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有樁基等，沉降較小，鋼筋混凝土地梁與基礎(chǔ)相連，沉降也較小，其余部位則因填土不密實(shí)而沉降較大，嚴(yán)重時(shí)地面則因差異沉降大呈波浪狀，結(jié)果導(dǎo)致室內(nèi)的儀器設(shè)備隨之沉降，因不均勻沉降不能正常使用，叉車等不能正常行走。這種例子比較多，如圖4所示。

圖4 室內(nèi)結(jié)構(gòu)地面沉降變形

(5)其它工程問題

肥槽回填土不密實(shí)，還會(huì)帶來一些其他的工程問題，比如回填土松散，空隙大，滲透性強(qiáng)，會(huì)加大地表水和地下水向基底的滲透，進(jìn)而增加基底水壓力，嚴(yán)重的會(huì)引起基礎(chǔ)上浮[1]，增加外墻的水壓力[2]，以及土壓力[3]。另外，肥槽回填土濕陷下沉，會(huì)對外墻外防水產(chǎn)生向下的拉力，嚴(yán)重的可能破壞結(jié)構(gòu)防水層。

綜上可見，發(fā)生各類工程問題的根源都是肥槽回填土不夠密實(shí)，其它原因還包括填土厚度、成分不同等。不夠密實(shí)的回填土，除發(fā)生自重固結(jié)沉降外，在雨水、外部荷載等的作用下，易于快速產(chǎn)生較大沉降和不均勻沉降。

2 肥槽回填土難以回填密實(shí)的原因分析

肥槽回填土一般都在主體結(jié)構(gòu)施工完成后進(jìn)行，回填土是一項(xiàng)非主體工程，大家思想上的重視程度也常常不足，認(rèn)為即使施工質(zhì)量不好，也不會(huì)有大的結(jié)構(gòu)安全問題，故在施工管理上會(huì)有所松懈，導(dǎo)致相關(guān)工程問題的發(fā)生。從施工角度講，肥槽回填土不夠密實(shí)，拋開正常夯實(shí)施工不規(guī)范、回填土材料質(zhì)量不合格等因素外，總結(jié)起來，其中原因主要有如下幾個(gè)方面。

(1)施工空間狹小

肥槽寬度一般僅0.5～1.2 m，相對狹窄，回填土施工較為困難。大型機(jī)械難以施工，一般主要靠人工進(jìn)行回填夯實(shí)，回填材料也常常是在某一個(gè)地方集中倒入肥槽中，然后由人工攤鋪壓實(shí)。由于空間狹小，很難均勻運(yùn)送和攤鋪在肥槽中，分層回填厚度不易控制，夯實(shí)遍數(shù)和密實(shí)度也就難以有效保證。

(2)肥槽深度大

肥槽深度大，回填厚度也大，若回填土不密實(shí)，則后期總的沉降變形也大。肥槽寬度較小，當(dāng)基坑深度較大時(shí)，回填施工更加困難。

(3)支護(hù)結(jié)構(gòu)干擾

對于采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的深基坑，因錨頭、鋼絞線、腰梁等的存在，導(dǎo)致回填土施工空間更加狹小，回填土夯實(shí)也更加困難。大多數(shù)基坑的錨桿都不拆除，眾多的錨桿和連續(xù)的腰梁嚴(yán)重影響回填土的施工。腰梁下部的土有時(shí)都難以填充飽滿，更不要說夯實(shí)了。后期遇到地下水等外來水源時(shí)，很快就會(huì)發(fā)生濕陷沉降，進(jìn)而影響整個(gè)基槽回填土的密實(shí)度和沉降量。

(4)其它原因

其它原因還包括如槽底積水、基坑側(cè)壁坡面滲水、回填土的含水量過高等。它們也會(huì)不同程度地降低回填土施工質(zhì)量。

3 處理方案

肥槽回填土引起的工程問題比較普遍，特別是隨著基坑深度的增加，肥槽回填土厚度越來較大，工程問題也越來越普遍和嚴(yán)重。為了防范工程風(fēng)險(xiǎn)，減小工程事故，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，可結(jié)合肥槽周邊管線、建(構(gòu))筑物等是否已經(jīng)施工，采取相應(yīng)的加固處理方案。另外，若建筑外墻防水層已經(jīng)施工完畢，處理方案不能破壞建筑物外墻防水結(jié)構(gòu)層。

3.1 肥槽內(nèi)管線、建(構(gòu)）筑物等施工前的處理方案

當(dāng)肥槽回填土已經(jīng)回填完畢，管線等尚未施工時(shí)，可以采用如下幾種處理方案。

(1)預(yù)先注水

沿建筑物周邊肥槽均勻灌水，必要時(shí)可采用先鉆孔后注水的方法，以加快回填土的濕陷固結(jié)，有利于大幅度減小后期的沉降變形。這種方法簡便有效，也很經(jīng)濟(jì)。但是單一采用這種方法，不能完全解決問題，常常用于配合其它方法同時(shí)施工。

(2)注漿或注漿型微型鋼管樁

一般情況下，肥槽緊鄰結(jié)構(gòu)外墻，外墻外常有外伸的窗臺(tái)等外凸結(jié)構(gòu)，大型機(jī)械無施工空間，只能采用小型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行填土的加固處理。注漿工藝因其鉆孔直徑小，施工設(shè)備輕便靈活，常常用于肥槽回填土的處理。注漿孔深度一般需要穿過填土層底面。因填土層中孔口封孔困難，一般要求注漿孔間距較小，注漿壓力也小，通過加密注漿孔，達(dá)到有效加固填土的目的。也可在注漿孔中放入鋼管，最終形成微型鋼管樁，進(jìn)行加固處理，或直接作為樁基承擔(dān)上部構(gòu)筑物荷載。

(3)堆載預(yù)壓

有條件時(shí)，可采取在建筑物周邊肥槽回填土上堆土或其它建筑材料，進(jìn)行堆載預(yù)壓，以壓實(shí)填土。堆載時(shí)，需要注意最好沿建筑物四周肥槽均勻?qū)ΨQ堆載，同時(shí)不能堆載過大，避免對建筑結(jié)構(gòu)外墻產(chǎn)生不利影響。

(4)水泥土攪拌樁

當(dāng)肥槽寬度較大，可考慮采用水泥土攪拌樁對填土進(jìn)行加固處理。攪拌樁長度一定要適當(dāng)大于填土厚度。水泥土攪拌樁施工完畢后，攪拌樁自身能夠?yàn)橐患庸淘鰪?qiáng)體，能夠承擔(dān)上部構(gòu)筑物荷載，支承管線等，減小其下沉。同時(shí)，攪拌樁施工過程中，同時(shí)注入大量的水，也有利于加快填土的濕陷固結(jié)。攪拌樁沒有擠密作用，不會(huì)破壞外墻防水層。

(5)高壓旋噴水泥土樁

同水泥土攪拌樁相似，高壓旋噴樁也可對填土進(jìn)行加固處理，其樁長度一定要適當(dāng)大于填土厚度，加固后形成以增強(qiáng)體，加固施工過程也向填土中注入大量的水，有利于濕陷變形的快速消除。旋噴樁相比較攪拌樁，其施工機(jī)械更小，更加靈活。但是其造價(jià)相對攪拌樁高一些。

(6)夯實(shí)水泥土樁

當(dāng)肥槽深度不大，回填材料主要為黏性土?xí)r，可采用夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行夯實(shí)處理，干作業(yè)施工，最終形成一豎向增強(qiáng)體，對樁間土有一定的擠密作用，也要求樁長適當(dāng)大于填土厚度。夯實(shí)水泥土樁施工機(jī)械也相對輕便靈活，造價(jià)較低。但是其處理深度有限，一般不大于6 m。施工過程中，樁長范圍內(nèi)不能有地下水。

當(dāng)然，上述各種方法可以結(jié)合工程實(shí)際情況，相互結(jié)合使用。

3.2 肥槽內(nèi)管線、建(構(gòu)）筑物等施工后的處理方案

當(dāng)肥槽回填土已經(jīng)回填，管線等已經(jīng)施工完成后，由于管線、構(gòu)筑物等的存在，加固施工時(shí)，需要盡可能避免或減少回填土加固施工過程中對它們的不利影響。此時(shí)，常用的處理方案主要有預(yù)先注水、注漿和高壓旋噴水泥土樁等三種方法。這三種方案的特點(diǎn)是加固施工所用的機(jī)械設(shè)備輕巧，需要鉆孔時(shí)，成孔直徑很小，方便施工，靈活性強(qiáng)，可以避開既有管線等。

當(dāng)然，加固施工時(shí)，需要對既有管線、建(構(gòu))筑物進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)。一般來講，加固施工前，最好將管線、建構(gòu)筑物基礎(chǔ)開挖裸露出來。當(dāng)采用注水施工時(shí)，需要對管線進(jìn)行懸吊保護(hù)，或支撐，待變形穩(wěn)定后，重新填土找平;對于有構(gòu)筑物的部位，采用注水方法施工前，需要評估沉降變形對其影響程度，否則，不能采用注水方法，而需要采用注漿方法，且注漿需要采用速凝的注漿材料，或采用間隔一定時(shí)間、間隔注漿孔注漿等方法。必要時(shí)，對管線進(jìn)行修復(fù)或改移，對建(構(gòu))筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造或加固，并在施工期間，做好變形監(jiān)測工作。

3.3 其它預(yù)處理方案

鑒于肥槽回填土施工困難，傳統(tǒng)的分層回填碾壓難以保證工程質(zhì)量，回填土的工程問題普遍存在，后期處理也比較困難。大家也都在積極尋求更好的，更加積極主動(dòng)的事前解決辦法。常用的方法主要有如下幾種。

(1)水泥固化土或低強(qiáng)度素混凝土回填

水泥固化土，即將常規(guī)的回填土中摻入一定比例的水泥，或其它固化劑，加水?dāng)嚢璩闪鲬B(tài)的水泥固化土，澆筑到肥槽中，水泥土固結(jié)后即可填充密實(shí)肥槽空間。這種方法的好處是不用分層夯實(shí)，水泥土固結(jié)后有一定的固結(jié)強(qiáng)度和密實(shí)度，不存在遇水濕陷沉降問題。若現(xiàn)場開挖的土是砂、石類土料時(shí)，適當(dāng)摻入水泥等攪拌后，即為混凝土，更加方便。當(dāng)然，當(dāng)肥槽寬度較小或需要換撐時(shí)，也可采用低強(qiáng)度素混凝土進(jìn)行回填，但是造價(jià)相對較高。

(2)灌水振搗密實(shí)

在分層回填土?xí)r，同時(shí)在肥槽內(nèi)灌水，并用混凝土振搗泵進(jìn)行振搗施工。這種方法較為簡單，也比較經(jīng)濟(jì)，能夠大大減小填土的后期濕陷和固結(jié)變形，不失為一種很經(jīng)濟(jì)的方法。許啟新等[4]已經(jīng)將該方法用于工程實(shí)踐。

(3)框架結(jié)構(gòu)獨(dú)立基礎(chǔ)建筑物室內(nèi)地面處理方法

很多框架結(jié)構(gòu)獨(dú)立基礎(chǔ)的工業(yè)、科研廠房或倉儲(chǔ)庫房，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)采用大開挖后，回填的房心土不密實(shí)，很多項(xiàng)目都出現(xiàn)室內(nèi)地面沉降，影響正常使用的現(xiàn)象。即使設(shè)計(jì)了雙層鋼筋網(wǎng)的鋼筋混凝土地面，也出現(xiàn)了較大的沉降變形。主要有兩種類型：一種是獨(dú)立基礎(chǔ)之間的房心回填土不夠密實(shí);第二種是房心回填土不密實(shí)的同時(shí)，下臥天然軟土層也發(fā)生了沉降變形。對于第一種情況，若室內(nèi)地面已經(jīng)施工，可采用注漿的方法進(jìn)行加固處理。對于第二種情況，建議采用樁基礎(chǔ)結(jié)合梁板架空地面結(jié)構(gòu)層的做法，在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)樁基施工的同時(shí)，室內(nèi)結(jié)構(gòu)地面下也設(shè)計(jì)樁基。第二種情況，也有設(shè)計(jì)水泥土攪拌樁復(fù)合地基結(jié)合鋼筋混凝土室內(nèi)地面結(jié)構(gòu)層的做法，效果不如樁基結(jié)合梁板的做法效果好。

4 結(jié)論

(1)肥槽回填土施工質(zhì)量差，后期容易產(chǎn)生很多工程問題，因其緊鄰建筑物，空間狹小，后期加固施工困難，回填前和施工過程中，應(yīng)給與足夠的重視。

(2)肥槽回填土質(zhì)量差的原因有多種，常常是多種因素共同作用的結(jié)果，需要綜合考慮。

(3)肥槽回填土質(zhì)量問題的處理包括回填材料質(zhì)量控制、回填施工過程控制，以及回填后處理等多種處理方法。

(4)實(shí)際工程處理過程中，可將多種方法有機(jī)結(jié)合，以更加經(jīng)濟(jì)、更加快捷的解決工程問題。

(5)對于框架結(jié)構(gòu)獨(dú)立基礎(chǔ)建筑物室內(nèi)地面處理，當(dāng)填土厚度較大或下臥軟土?xí)r，建議采用樁基礎(chǔ)結(jié)合梁板架空地面的做法。