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        新型流態(tài)再生回填料施工工藝研究

        2021-12-22 06:38:20儲玉龍李漢清
        建筑施工 2021年9期
        關鍵詞:混凝土施工

        高 磊 儲玉龍 李漢清

        中國建筑第二工程局有限公司華北公司 陜西 西安 710119

        在工程建設中,基坑開挖范圍受到用地紅線、地下管網、地質條件等約束,而使用功能往往需要建筑物有更大的使用面積,為了進一步擴大地下室面積,基坑肥槽寬度進一步縮小,部分工程肥槽最窄處已不足50 cm。伴隨著窄肥槽的產生,常規(guī)灰土類固態(tài)回填料因無夯實作業(yè)空間而無法使用,轉而采用低標號混凝土、發(fā)泡混凝土、流態(tài)固化土等流體材料作為回填料[1],并獲得了不錯的效果。

        1 流態(tài)回填料的類別及對比

        凡液態(tài)、可以自行流動的回填材料都能稱為流態(tài)回填料,流態(tài)回填料具有流動性強、無需夯實等特點,適用于人工、機械難以進入的極限空間回填[2-4]。

        市面上最常見的流態(tài)回填材料即低標號混凝土,2020年10月22日,中國建筑科學研究院有限公司發(fā)布征求意見稿,將對GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》(2015年版)進行局部修訂,本次修訂最引人注目的一點是提高了主要材料的規(guī)格要求,從此C15混凝土退出了歷史的舞臺。換言之,極限空間內回填料最低為C20混凝土,對于強度要求不高的肥槽回填來說,C20混凝土不僅造價高昂,而且會造成極大的強度浪費。由于混凝土剛度大、吸水性和透水性差的特點,若基坑外部土體變形,將導致肥槽內的回填混凝土發(fā)生整體位移(圖1),直接對埋設于肥槽內的地下室出戶管線造成破壞,且由于肥槽回填混凝土破碎難度大,導致管線無法維修。肥槽回填混凝土發(fā)生位移且與地下室外墻產生間隙后,間隙內積水會導致地下室外墻長期泡入水中且與氧氣接觸,將會加速外墻防水層老化,從而增加地下室漏水風險。

        圖1 混凝土回填變形示意

        近幾年隨著預拌流態(tài)固化土的逐步推廣,極限空間采用預拌流態(tài)固化土作為回填材料逐步增多。常見的預拌流態(tài)固化土是用水泥、固化劑和水根據配比配制成溶液,將土壤按比例融入其中產生的。新型流態(tài)再生回填料與流態(tài)固化土不同的是,將采用再生骨料和再生粉料作為主要成分,再輔以固化劑形成流態(tài)固化材料。

        2 新型流態(tài)再生回填料的加工

        流態(tài)再生料中包含的再生料由混凝土塊、磚渣、碎瓷磚、玻璃渣等建筑垃圾中的一種或多種破碎混合而成,破碎后最大粒徑為25 mm,根據粒徑大小分為再生粉料和再生骨料。再生骨料和再生粉料在流態(tài)再生回填料中主要起填充和骨架作用;固化劑(水泥)與水形成水泥漿包裹在骨料表面填充其空隙,在硬化前起潤滑作用,讓回填料具有一定和易性,便于施工,水泥漿硬化后,則將骨料膠結成一個堅實的整體;減水劑能夠吸附在水泥顆粒的外部,增大水泥與水的接觸面,有助于水泥的充分水化,從而減少用水量,增加再生料的流動性。流態(tài)再生料配制后容重約為1 900 kg/m3,凝固后成品容重為1 700~1 800 kg/m3,相比于容重2 400 kg/m3的混凝土,回填料對建筑構件、基坑的壓力大大降低;其容重與回填土方容重接近,使其與基坑的一體性好,從而能夠穩(wěn)定地對建筑起到橫向支撐的作用,不易變形。

        材料加工時將破碎后的再生粉料和再生骨料按照每立方米1 020、505 kg進行一級拌和,得到混合料,再將混合料按照每立方米180、182、6.2 kg的用量分別加入固化劑、水、減水劑,進行二級拌和后得到流態(tài)再生料,而后再根據施工需要加入早強劑、抗凍劑、引氣劑等外加劑。

        流態(tài)再生回填料加工時每立方米材料用量為水泥180 kg、水182 kg、再生粉料1 020 kg、再生骨料505 kg、減水劑6.2 kg;設計強度為3 MPa、最大粒徑為25 mm、設計坍落度為200±20 mm;固化劑為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥。以上配比中材料均為干料,實際配制時應根據各材料含水情況調整配比。

        3 工程實例

        西安市某辦公樓建設高度56 m,基坑支護形式為支護樁+預應力錨桿,基坑深12 m,肥槽設計寬度為0.8 m,預應力錨索鋼錨頭寬度為0.4 m,即肥槽最窄處設計寬度為0.4 m。若施工時產生允許偏差(垂直度偏差≤1/200,樁位偏移≤50 mm),則肥槽最窄處寬度為0.29 m。肥槽橫斷面如圖2所示,肥槽寬度實拍如圖3所示。

        圖2 肥槽橫斷面示意

        圖3 肥槽寬度實拍

        由于本工程肥槽最窄處設計寬度為0.4 m,采用三七灰土、級配砂石等固態(tài)回填料無法夯實,故無法達到設計壓實的要求。因此肥槽回填料選用新型流態(tài)再生回填料,澆筑方式為泵送。

        3.1 施工準備

        新型流態(tài)再生資源復合材料需求量大,為滿足施工需求,提前備料于場外生產場地,施工開始按照統(tǒng)一配比進行配制,設計強度為3 MPa,坍落度為200±20 mm,由混凝土攪拌車運輸至施工現場,澆筑方式為汽車泵泵送。

        3.2 施工工藝

        流態(tài)再生回填料施工流程:基槽清理→分割施工區(qū)域→回填料配制、運輸→首層回填料澆筑→分層澆筑至設計標高或肥槽頂。

        3.2.1 肥槽清理

        為確保肥槽回填質量,在回填前應將肥槽內的鋼管、方木、廢棄模板、防水卷材、擠塑板及生活垃圾清理干凈,通過驗收后方可進行下一步施工。

        3.2.2 施工區(qū)域劃分

        由于各區(qū)域回填材料不同(肥槽寬度≥1.5 m處回填三七灰土,寬度<1.5 m處回填流態(tài)回填料)、施工進度不同(局部防水施工未完成、肥槽內架體未拆除),因此需將肥槽劃分為多個區(qū)域進行澆筑,在回填材料分隔區(qū)、澆筑分隔區(qū)、變標高分隔區(qū)、分層澆筑區(qū)等均需砌筑擋墻分隔,擋墻高度根據每層回填高度分層砌筑(圖4)。

        圖4 分層澆筑示意

        3.2.3 再生料運輸及澆筑

        流態(tài)再生料物理形態(tài)及化學性質與混凝土相似,采用混凝土攪拌車運輸,普通預拌混凝土經濟運距為15~20 km,運輸時間一般不超過1 h,考慮到流態(tài)再生料為新型材料,加工場地較少,且初凝時間長,適合中長距離運輸,因此運距控制在50 km以內,運輸時間一般不超過2 h。

        流態(tài)再生料采用分層澆筑,首層澆筑厚度不宜超過0.5 m,每次澆筑厚度不大于2 m,相鄰片區(qū)澆筑高度差不大于1 m,每層澆筑初凝后(≥3 h)方可進行下一層澆筑;當基槽底標高不一致時,應按先深后淺的順序施工。肥槽回填時建筑物兩側應對稱回填,避免單側回填夯實導致建筑受到側向力過大,從而造成結構偏移。

        3.3 檢測及試驗

        回填土施工時的檢測試驗是重中之重,試驗報告是回填土最重要的質量證明文件。根據T/BGEA 001—2019《預拌流態(tài)固化土填筑工程技術標準》規(guī)定,流態(tài)再生料取樣標準為:每次填筑取樣至少留置一組標準養(yǎng)護試件;同一配合比連續(xù)澆筑少于400 m3時,應按每200 m3制取一組試件;同一配合比連續(xù)澆筑大于400 m3時,應按每400 m3制取一組試件。

        試件以抗壓強度作為評定標準,設計強度為3 MPa。相比于傳統(tǒng)灰土回填監(jiān)測壓實度,流態(tài)再生料大大降低了檢測試驗工作量,顯著提高工作效率。試驗結果表明:設計強度3 MPa,標養(yǎng)28 d后合格率100%,平均抗壓強度4.3 MPa(表1)。

        表1 某部位回填料試塊強度統(tǒng)計

        4 效益分析

        1)社會效益:新型流態(tài)再生回填料主要成分為混凝土塊、磚渣、碎瓷磚、玻璃渣等建筑垃圾,通過回收再利用的方式減少資源浪費,符合綠色施工理念,推廣價值高。

        2)經濟效益:由于新型流態(tài)再生回填料屬于新型材料,目前市場供應較少,市面價格較為混亂,根據本工程詢價對比,其綜合單價(含材料、運輸、施工)為C20混凝土的30%~50%,略高于三七灰土。且流態(tài)材料澆筑時對防水保護層振動低、破壞小,可將防水保護層材料由磚砌改為擠塑苯板,以進一步降低成本。

        3)施工進度:流態(tài)再生料澆筑工藝與混凝土相似,2 m每層的澆筑速度遠高于常規(guī)25~30 cm每層的灰土回填,大大節(jié)約工期。澆筑時采用汽車泵泵送,無需靠近基坑邊緣,對基坑周邊的作業(yè)面及承載力要求低,提高了施工的便捷性和安全性。

        5 結語

        新型流態(tài)再生料因其環(huán)保、經濟、施工方便、加快工期等特點,近年來正在快速推廣使用。因其擁有將建筑垃圾回收再利用的特性,推廣后可以大幅度減少建筑垃圾的排放,降低土地資源的占用率,符合可持續(xù)發(fā)展的理念。但由于建筑垃圾種類不同,該材料穩(wěn)定性及強度波動較大,配制時應結合加入的再生料種類探尋最優(yōu)配比。

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