城市地下綜合管廊基坑回填施工的質(zhì)量控制研究

吳仁彬，馬驍赟，崔平，魏京民，王繼帥

（1.綿陽中建科發(fā)管廊道路投資建設(shè)有限公司，四川 綿陽 621000；2.中建二局投資分公司，北京 100071）

1 引言

城市地下綜合管廊的建設(shè)從根本上解決了架空線與綠化樹在空間上的矛盾，在改善城市景觀的同時(shí)，便利了地下管線安裝與維修工作的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了市民無障礙出行，還能減少在管線維修方面的成本。但通常來說，城市地下管廊修建于非機(jī)動車道和機(jī)動車道的下方，而基坑開挖需在非機(jī)動車與主干道上進(jìn)行，若無法保證施工效率與質(zhì)量，不僅會增大交通運(yùn)行壓力，還極易引發(fā)安全事故，甚至縮短市政道路使用年限。因此，需積極落實(shí)基坑回填質(zhì)量控制工作，以此發(fā)揮城市地下綜合管廊項(xiàng)目建設(shè)價(jià)值。

2 基坑回填施工質(zhì)量問題及原因

綜合管廊基坑回填施工期間，常出現(xiàn)以下3方面的質(zhì)量問題。

1）填土表層有積水。土方回填后，需立即執(zhí)行填土平整工作，但如果無法保證邊緣高度的一致性，便不能實(shí)現(xiàn)水分的及時(shí)排出，從而發(fā)生積水問題。該質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因主要有3點(diǎn)：（1）對基坑進(jìn)行平整后，由于基坑較深，沒有采取分層施工原則對每層填土進(jìn)行碾壓，嚴(yán)重影響了填土穩(wěn)定性與密實(shí)性。當(dāng)執(zhí)行潤濕養(yǎng)護(hù)工作或雨天來臨時(shí)，水分滲透進(jìn)入土體而引發(fā)不均勻沉降，并產(chǎn)生大量積水。（2）基坑回填前，未事先設(shè)置好截水設(shè)備，也沒有開挖排水溝，且在設(shè)計(jì)排水坡度時(shí)缺乏合理性。（3）場地平整期間，為了解平整情況需實(shí)時(shí)測量各區(qū)域高度，測量結(jié)果與實(shí)際存有較大偏差，誤導(dǎo)施工人員平整工作的進(jìn)行。

2）填方位置有橡皮土現(xiàn)象。夯實(shí)填土期間，施工部位會在力的作用下而沉陷，此時(shí)四周土方標(biāo)高會上升，并呈現(xiàn)出塑性狀態(tài)，但填土的總體積不會發(fā)生改變。橡皮土問題產(chǎn)生的原因是在執(zhí)行填土作業(yè)前沒有盡數(shù)去除施工周邊的原狀土，如淤泥、腐殖土等；選用的填土材料與所規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或要求不相符，在材料搭配方面也表現(xiàn)出不合理問題；填土中含有過多水分[1]。

3）回填土整體密實(shí)度與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相差較大。如果基坑回填后，使用灌砂法或環(huán)刀取樣、檢測回填土密實(shí)度時(shí)，發(fā)現(xiàn)各數(shù)值未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則可能是由以下4種原因造成：回填土材料由雜填土、淤泥質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)含量超過5%的土構(gòu)成；填土含水率不在規(guī)范含水率區(qū)間內(nèi)；未嚴(yán)格按照有關(guān)要求執(zhí)行填土分層工作，導(dǎo)致厚度過大，或在夯實(shí)作業(yè)期間，碾壓次數(shù)不足；土方夯實(shí)時(shí)，選用的作業(yè)設(shè)備不具備較高的機(jī)械能力，無法滿足回填深度的要求。

3 綜合管廊基坑回填施工質(zhì)量把控

3.1 控制要點(diǎn)

某綜合管廊及市政道路建設(shè)工程（PPP）項(xiàng)目涉及基坑開挖、支護(hù)、回填施工內(nèi)容，其中基坑回填作業(yè)需在綜合管廊混凝土施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可執(zhí)行，并在施工前，安排工作人員盡數(shù)去除基坑內(nèi)部積水與周圍建筑垃圾，同時(shí)，還需對浮土含水量進(jìn)行測量，若水分過多也需清理。填土?xí)r采取分層夯實(shí)原則，以排水溝兩側(cè)為基準(zhǔn)均勻?qū)ΨQ執(zhí)行，并合理控制各層填土厚度，最大值為30 cm?；靥钍┕て陂g嚴(yán)禁破壞綜合管廊外部防水層，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙優(yōu)化選擇填土類別，在此基礎(chǔ)上，控制回填質(zhì)量。其中，使用砂夾石作為綜合管溝兩側(cè)回填材料，保證壓實(shí)系數(shù)始終超過0.95；而綜合管溝頂部（人行道及道路下）的砂夾石壓實(shí)系數(shù)應(yīng)大于0.94。對于綠化帶下方的基坑，應(yīng)以城市出臺的綠化要求為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行回填。當(dāng)綜合管溝處于人行地道、涵洞等建筑物下時(shí)，選用的回填材料同樣為砂夾石，壓實(shí)系數(shù)需大于0.95，頂部與建筑物底部區(qū)間內(nèi)的填土材料為碎石+5%水泥回填?；靥钸吘壭璩鼋ㄖ锿膺吘€至少1 m。只有頂板回填土達(dá)到100 cm后，才可利用機(jī)械設(shè)備代替人工形式開展回填碾壓作業(yè)?；踊靥钍疽鈭D如圖1所示。

3.2 施工準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備工作可細(xì)分為3項(xiàng)工作內(nèi)容：（1）人員準(zhǔn)備，根據(jù)施工量以及作業(yè)進(jìn)度要求合理分配人力資源，并做好技術(shù)交底工作；（2）材料準(zhǔn)備，本工程應(yīng)用到的回填材料有砂夾石、5%水泥級配碎石；（3）機(jī)械儀器準(zhǔn)備，施工環(huán)節(jié)以及回填部位的不同，應(yīng)用到的機(jī)械設(shè)備有差異。本工程施工設(shè)備類型見表1。

圖1 基坑回填示意圖（單位：mm）

表1 主要施工設(shè)備、機(jī)具一覽表

3.3 攤鋪碾壓

由于管溝兩側(cè)的作業(yè)空間較小，無法借助平地機(jī)與推土機(jī)開展砂夾石攤鋪施工，因此，采用人工施工來保證該部位攤鋪的平整度。針對部分無法保證大型壓路機(jī)碾壓到位的區(qū)域，通過運(yùn)行蛙式打夯機(jī)實(shí)現(xiàn)土層夯實(shí)，若打夯難度過大，可采取人工手錘方法獲得理想的夯實(shí)效果。水泥級配碎石的含水量直接影響著土層密實(shí)程度，需加以重視，依托多年施工以及實(shí)際碾壓施工經(jīng)驗(yàn)，確定最終的含水量維持在4.0%左右，以保證基坑頂部與建筑物底部作業(yè)段的壓實(shí)作業(yè)達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。通常來說，可使用大型壓路機(jī)直接碾壓的區(qū)域，碾壓次數(shù)控制在5次左右，而小型壓路機(jī)則需碾壓至少8次[2]。

攤鋪時(shí)，以運(yùn)輸車輛的斗容量為基準(zhǔn)合理把控卸料間距，在此期間借助推土機(jī)按照左、中、右的標(biāo)高控制線對攤鋪厚度進(jìn)行控制，再做好推平工作。由于設(shè)備本身有較大的重量，可起到壓實(shí)作用，再加之反復(fù)攤鋪，最終該區(qū)域的壓實(shí)系數(shù)達(dá)1.18。碎石攤鋪時(shí)，遵循左、右半幅分幅攤鋪原則，各層攤鋪寬度均超過設(shè)計(jì)寬度的45 cm。完成攤鋪?zhàn)鳂I(yè)后，使用重量為20 t的壓路機(jī)開展碾壓作業(yè)，先靜壓再振動壓、先輕后重、先慢后快。碾壓時(shí)，需控制橫向重疊寬度超過40 cm，縱向橫縫搭接大于2 m。

3.4 人工修整

平地機(jī)攤鋪過程中由于受車輛行駛速度、受力不均衡等因素的影響，局部位置極易出現(xiàn)凹坑，此時(shí)需采用人工的方式填平。但需注意的是，選用的補(bǔ)坑材料應(yīng)為粒徑0.5~1 cm、0.5~2 cm的碎石混合石粉，再借助鐵鍬進(jìn)行混合材料拋撒達(dá)到平整攤鋪層的目的。運(yùn)行壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)壓，直至達(dá)到規(guī)范的模密實(shí)度，嚴(yán)禁使用粒徑為1~2 cm、2~3.75 cm碎石。此外，路基兩側(cè)邊線應(yīng)以人工的方式進(jìn)行修整順接，對于左、右半幅銜接位置也需人工整平。分層、分段施工時(shí)，應(yīng)控制相鄰兩層填料接縫距離始終大于50 cm，若經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)填料標(biāo)高有較大差別，需打造成階梯狀。對于不能使用打夯機(jī)作業(yè)的區(qū)域，采取人工打夯方法控制各層回填土鋪筑厚度，不得超過20 cm，且壓實(shí)次數(shù)不少于4次?；踊靥钭鳂I(yè)時(shí)，盡量確保回填、夯實(shí)作業(yè)的連續(xù)性，若因現(xiàn)場施工限制或特殊需要而中斷施工，則需以臺階狀進(jìn)行接茬，如圖2所示，并對邊緣區(qū)域的壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，針對已回填結(jié)束的部位需做好覆蓋處理工作[3]。

圖2 臺階狀接茬示意圖（單位：mm）

3.5 回填施工

5%水泥級配碎石與砂夾石回填作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，并基于相同水平分層高度填筑、壓實(shí)5%水泥級配碎石與相鄰砂夾石回填碾壓面。混合填料拌和工作在生產(chǎn)車間中執(zhí)行，并通過自卸汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，采取裝載機(jī)、人工相結(jié)合的方式開展基坑整平工作，在此過程中應(yīng)用到的壓實(shí)設(shè)備有小型振動壓實(shí)機(jī)與20 t壓路機(jī)。與水泥相混合的碎石填料應(yīng)在2 h內(nèi)結(jié)束所有碾壓作業(yè)?；靥顣r(shí)，采取分層填筑原則。5%水泥級配碎石回填施工前，要求施工人員細(xì)致、深入研究設(shè)計(jì)圖紙信息，再依據(jù)現(xiàn)場工況，使用白灰圈出基坑回填區(qū)域，而現(xiàn)場收料員則根據(jù)作業(yè)流程指揮作業(yè)車輛與機(jī)械設(shè)備有序進(jìn)入現(xiàn)場。施工期間，以管廊主體長度每30 cm為基準(zhǔn)，分別按照左、中、右的順序標(biāo)記碎石分層回填厚度與填層序號。不同區(qū)域填料回填、壓實(shí)期間，應(yīng)確保管廊整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不得損壞其整體性。且管廊兩側(cè)的回填作業(yè)應(yīng)分層、對稱執(zhí)行。

回填區(qū)域整平時(shí)，需借助裝載機(jī)來實(shí)現(xiàn)，而開展的碾壓工作則需應(yīng)用壓路機(jī)，各層最大壓實(shí)厚度應(yīng)控制在30 cm以下，但最低限值為15 cm，松鋪厚度保持在35 cm左右。嚴(yán)格把控層厚與拌和料的均勻性，最終平整效果達(dá)到設(shè)計(jì)施工水準(zhǔn)。回填土夯實(shí)作業(yè)開展時(shí)，應(yīng)配合運(yùn)行大、小型振動機(jī)械，即針對5%水泥級配碎石選用小型振動壓實(shí)設(shè)備達(dá)到理想中的壓實(shí)效果，并控制填料的松鋪厚度在20 cm以下。對于接近管廊主體結(jié)構(gòu)的區(qū)域，則需與結(jié)構(gòu)物背面保持平行，再采取橫向碾壓原則開展施工。回填土碾壓過程中，壓路機(jī)前行速度應(yīng)始終低于4 km/h，各區(qū)域的銜接位置，需做到相互重疊且壓實(shí)，縱向搭接長度需超過2 cm。完成所有作業(yè)后，需組織專業(yè)人員對施工路段進(jìn)行灑水、潤濕養(yǎng)護(hù)，為規(guī)避水泥結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生影響路基整體穩(wěn)定性，還需使用塑料布覆蓋防范水分的流失?；踊靥钯|(zhì)量要求見表2。

表2 基坑回填質(zhì)量要求

4 結(jié)語

與道路路基、場地回填作業(yè)不同，城市地下綜合管廊基坑回填對于施工質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，既要滿足設(shè)計(jì)施工要求，還需達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以此降低、規(guī)避整幅道路下路基不均勻沉降問題的發(fā)生，同時(shí)還要防范因管廊口結(jié)構(gòu)周邊質(zhì)量問題引發(fā)的道路裂縫。對此，需加強(qiáng)管廊基坑回填質(zhì)量控制力度，并將質(zhì)量管理工作落實(shí)到基坑攤鋪、碾壓、填筑等環(huán)節(jié)中，借用先進(jìn)施工設(shè)備、高強(qiáng)度等級填筑材料、現(xiàn)代化技術(shù)管理方法提高管廊基坑回填整體作業(yè)水平，推動施工秩序、高質(zhì)量進(jìn)行的同時(shí)減少施工成本，促使城市地下綜合管廊項(xiàng)目社會效益大幅提升。