肥槽回填土常见工程问题与处理方法

2019-04-19王英军黄昌乾

岩土工程技术 2019年2期

王英军黄昌乾

(1.北京市门头沟棚户区改造建设管理中心，北京 102300;2.中航勘察设计研究院有限公司，北京 100098)

0 引言

肥槽是为提供建筑施工作业面而多开挖的那一部分基坑，一般情况下是指建筑物地下室外墙或基础外墙与基坑边之间的空间，当采用放坡开挖或放坡土钉墙支护时，肥槽为一上大下小的倒梯形空间，其它情况一般为上下同等大小的矩形空间。肥槽宽度会因为基坑周边可用空间、基坑支护结构形式、基坑深度、基础底板是否外挑，以及经济因素等综合确定，一般情况下，肥槽宽度为0.5～1.2 m。

由于工程施工的需要，以及沉降后浇带、施工后浇带等的存在，肥槽回填一般都在主体结构封顶以后的一定时间后。此时，地下室结构外墙已经施工完毕，外墙与基坑边之间的肥槽宽度相对就很小，进行肥槽回填土施工时，因空间有限，施工困难，常常很难回填密实。而肥槽范围，特别是采用放坡开挖或放坡土钉墙支护时，肥槽上口范围较大，肥槽范围常常有大量的管线穿过，另外，室外门头基础、散水、室外台阶等，常常正好位于这个范围内。由于肥槽内填土不密实，填土厚度较大，后期一定会发生压实沉降，以及遇水湿陷沉降，而肥槽范围外的原状土部位不沉降，或沉降很小，进而因沉降和不均匀沉降，造成室外管线断裂、室外散水与人行台阶等沉降、开裂，以及室外门头沉降开裂。更有甚者，因回填材料选择不合理或密实度不足，引起连带工程抗浮等问题[1]。诸多工程均因肥槽回填土的沉降变形，造成了工程事故，很多项目也因肥槽填土二次处理花费了较大费用，甚至因普通居民误以为主体建筑物出现了问题，而引起更大的社会问题。肥槽回填土出现工程质量问题的现象普遍存在，是业界难题，故有必要就该问题进行梳理，进而提出适当的解决方法。

1 常见工程问题及其产生原因

根据以往工程经验，概括起来，常见工程问题主要有如下几种。

(1)室外散水沉降变形与开裂

室外散水紧邻建筑物外墙，正好位于肥槽范围内，当回填土不密实，降雨和屋顶雨水管排水的入渗，肥槽回填土会发生湿陷而快速沉降，进而导致采用素混凝土建造的室外散水随之沉降变形和开裂，开裂后加剧了地表水的入渗，变形和开裂进一步发展，很多散水甚至向建筑物一侧倾斜，失去了向外排水的功能。由于回填土纵向和横向的厚度、密实度、回填材料等的不均匀，沉降变形也不均匀，故位于填土顶面的散水随之变形开裂。这是最常见的一种回填土质量不良引起的工程问题，如图1所示。

图1 散水沉降开裂

(2)室外管线沉降变形与开裂

对于一般的建筑物，室外常常会有燃气、雨水、污水等多种管线进出室内，在垂直于外墙方向进出的管线，因回填土不够密实，后期肥槽填土的沉降大于主楼的沉降，导致进出主楼的接口部位易于出现断裂，或位于肥槽外的原状土中的管线不沉降，填土和原状土交界部位的管线因不均匀沉降而变形、开裂。另外，在沿主楼纵向肥槽铺设的管线，也会因填土的材料、密实度等在纵向上的不同产生不均匀沉降，进而发生变形开裂，影响管线正常使用，如图2所示。

(3)室外门头沉降变形与开裂

部分建筑物设计室外门头，门头顶板采用独立基础和柱子进行支撑。当支撑柱的基础位于肥槽回填土中时，若填土不够密实，在雨水、结构荷载等的作用下，门头基础发生沉降，造成门头结构顶板和侧面填充墙变形开裂，如图3所示。

(4)室内地面沉降不均与开裂

图2 管线沉降变形

图3 门头沉降变形

一些独立基础的建筑物，也常常采用基槽全开挖、或条形开挖的方式进行施工，基础结构施工完成后，肥槽回填土(房心土)面积较大，由于其中有多个独立基础，回填土也难以用大型机械碾压施工，回填土常常不够密实。后期的室内结构地面和室外散水等会发生沉降变形，室内地面也发生沉降，特别是不均匀沉降。有地梁和基础的部位，因基础设计有桩基等，沉降较小，钢筋混凝土地梁与基础相连，沉降也较小，其余部位则因填土不密实而沉降较大，严重时地面则因差异沉降大呈波浪状，结果导致室内的仪器设备随之沉降，因不均匀沉降不能正常使用，叉车等不能正常行走。这种例子比较多，如图4所示。

图4 室内结构地面沉降变形

(5)其它工程问题

肥槽回填土不密实，还会带来一些其他的工程问题，比如回填土松散，空隙大，渗透性强，会加大地表水和地下水向基底的渗透，进而增加基底水压力，严重的会引起基础上浮[1]，增加外墙的水压力[2]，以及土压力[3]。另外，肥槽回填土湿陷下沉，会对外墙外防水产生向下的拉力，严重的可能破坏结构防水层。

综上可见，发生各类工程问题的根源都是肥槽回填土不够密实，其它原因还包括填土厚度、成分不同等。不够密实的回填土，除发生自重固结沉降外，在雨水、外部荷载等的作用下，易于快速产生较大沉降和不均匀沉降。

2 肥槽回填土难以回填密实的原因分析

肥槽回填土一般都在主体结构施工完成后进行，回填土是一项非主体工程，大家思想上的重视程度也常常不足，认为即使施工质量不好，也不会有大的结构安全问题，故在施工管理上会有所松懈，导致相关工程问题的发生。从施工角度讲，肥槽回填土不够密实，抛开正常夯实施工不规范、回填土材料质量不合格等因素外，总结起来，其中原因主要有如下几个方面。

(1)施工空间狭小

肥槽宽度一般仅0.5～1.2 m，相对狭窄，回填土施工较为困难。大型机械难以施工，一般主要靠人工进行回填夯实，回填材料也常常是在某一个地方集中倒入肥槽中，然后由人工摊铺压实。由于空间狭小，很难均匀运送和摊铺在肥槽中，分层回填厚度不易控制，夯实遍数和密实度也就难以有效保证。

(2)肥槽深度大

肥槽深度大，回填厚度也大，若回填土不密实，则后期总的沉降变形也大。肥槽宽度较小，当基坑深度较大时，回填施工更加困难。

(3)支护结构干扰

对于采用桩锚支护结构的深基坑，因锚头、钢绞线、腰梁等的存在，导致回填土施工空间更加狭小，回填土夯实也更加困难。大多数基坑的锚杆都不拆除，众多的锚杆和连续的腰梁严重影响回填土的施工。腰梁下部的土有时都难以填充饱满，更不要说夯实了。后期遇到地下水等外来水源时，很快就会发生湿陷沉降，进而影响整个基槽回填土的密实度和沉降量。

(4)其它原因

其它原因还包括如槽底积水、基坑侧壁坡面渗水、回填土的含水量过高等。它们也会不同程度地降低回填土施工质量。

3 处理方案

肥槽回填土引起的工程问题比较普遍，特别是随着基坑深度的增加，肥槽回填土厚度越来较大，工程问题也越来越普遍和严重。为了防范工程风险，减小工程事故，结合以往工程经验，可结合肥槽周边管线、建(构)筑物等是否已经施工，采取相应的加固处理方案。另外，若建筑外墙防水层已经施工完毕，处理方案不能破坏建筑物外墙防水结构层。

3.1 肥槽内管线、建(构）筑物等施工前的处理方案

当肥槽回填土已经回填完毕，管线等尚未施工时，可以采用如下几种处理方案。

(1)预先注水

沿建筑物周边肥槽均匀灌水，必要时可采用先钻孔后注水的方法，以加快回填土的湿陷固结，有利于大幅度减小后期的沉降变形。这种方法简便有效，也很经济。但是单一采用这种方法，不能完全解决问题，常常用于配合其它方法同时施工。

(2)注浆或注浆型微型钢管桩

一般情况下，肥槽紧邻结构外墙，外墙外常有外伸的窗台等外凸结构，大型机械无施工空间，只能采用小型机械设备进行填土的加固处理。注浆工艺因其钻孔直径小，施工设备轻便灵活，常常用于肥槽回填土的处理。注浆孔深度一般需要穿过填土层底面。因填土层中孔口封孔困难，一般要求注浆孔间距较小，注浆压力也小，通过加密注浆孔，达到有效加固填土的目的。也可在注浆孔中放入钢管，最终形成微型钢管桩，进行加固处理，或直接作为桩基承担上部构筑物荷载。

(3)堆载预压

有条件时，可采取在建筑物周边肥槽回填土上堆土或其它建筑材料，进行堆载预压，以压实填土。堆载时，需要注意最好沿建筑物四周肥槽均匀对称堆载，同时不能堆载过大，避免对建筑结构外墙产生不利影响。

(4)水泥土搅拌桩

当肥槽宽度较大，可考虑采用水泥土搅拌桩对填土进行加固处理。搅拌桩长度一定要适当大于填土厚度。水泥土搅拌桩施工完毕后，搅拌桩自身能够为一加固增强体，能够承担上部构筑物荷载，支承管线等，减小其下沉。同时，搅拌桩施工过程中，同时注入大量的水，也有利于加快填土的湿陷固结。搅拌桩没有挤密作用，不会破坏外墙防水层。

(5)高压旋喷水泥土桩

同水泥土搅拌桩相似，高压旋喷桩也可对填土进行加固处理，其桩长度一定要适当大于填土厚度，加固后形成以增强体，加固施工过程也向填土中注入大量的水，有利于湿陷变形的快速消除。旋喷桩相比较搅拌桩，其施工机械更小，更加灵活。但是其造价相对搅拌桩高一些。

(6)夯实水泥土桩

当肥槽深度不大，回填材料主要为黏性土时，可采用夯实水泥土桩进行夯实处理，干作业施工，最终形成一竖向增强体，对桩间土有一定的挤密作用，也要求桩长适当大于填土厚度。夯实水泥土桩施工机械也相对轻便灵活，造价较低。但是其处理深度有限，一般不大于6 m。施工过程中，桩长范围内不能有地下水。

当然，上述各种方法可以结合工程实际情况，相互结合使用。

3.2 肥槽内管线、建(构）筑物等施工后的处理方案

当肥槽回填土已经回填，管线等已经施工完成后，由于管线、构筑物等的存在，加固施工时，需要尽可能避免或减少回填土加固施工过程中对它们的不利影响。此时，常用的处理方案主要有预先注水、注浆和高压旋喷水泥土桩等三种方法。这三种方案的特点是加固施工所用的机械设备轻巧，需要钻孔时，成孔直径很小，方便施工，灵活性强，可以避开既有管线等。

当然，加固施工时，需要对既有管线、建(构)筑物进行适当保护。一般来讲，加固施工前，最好将管线、建构筑物基础开挖裸露出来。当采用注水施工时，需要对管线进行悬吊保护，或支撑，待变形稳定后，重新填土找平;对于有构筑物的部位，采用注水方法施工前，需要评估沉降变形对其影响程度，否则，不能采用注水方法，而需要采用注浆方法，且注浆需要采用速凝的注浆材料，或采用间隔一定时间、间隔注浆孔注浆等方法。必要时，对管线进行修复或改移，对建(构)筑物进行结构改造或加固，并在施工期间，做好变形监测工作。

3.3 其它预处理方案

鉴于肥槽回填土施工困难，传统的分层回填碾压难以保证工程质量，回填土的工程问题普遍存在，后期处理也比较困难。大家也都在积极寻求更好的，更加积极主动的事前解决办法。常用的方法主要有如下几种。

(1)水泥固化土或低强度素混凝土回填

水泥固化土，即将常规的回填土中掺入一定比例的水泥，或其它固化剂，加水搅拌成流态的水泥固化土，浇筑到肥槽中，水泥土固结后即可填充密实肥槽空间。这种方法的好处是不用分层夯实，水泥土固结后有一定的固结强度和密实度，不存在遇水湿陷沉降问题。若现场开挖的土是砂、石类土料时，适当掺入水泥等搅拌后，即为混凝土，更加方便。当然，当肥槽宽度较小或需要换撑时，也可采用低强度素混凝土进行回填，但是造价相对较高。

(2)灌水振捣密实

在分层回填土时，同时在肥槽内灌水，并用混凝土振捣泵进行振捣施工。这种方法较为简单，也比较经济，能够大大减小填土的后期湿陷和固结变形，不失为一种很经济的方法。许啟新等[4]已经将该方法用于工程实践。

(3)框架结构独立基础建筑物室内地面处理方法

很多框架结构独立基础的工业、科研厂房或仓储库房，当独立基础采用大开挖后，回填的房心土不密实，很多项目都出现室内地面沉降，影响正常使用的现象。即使设计了双层钢筋网的钢筋混凝土地面，也出现了较大的沉降变形。主要有两种类型：一种是独立基础之间的房心回填土不够密实;第二种是房心回填土不密实的同时，下卧天然软土层也发生了沉降变形。对于第一种情况，若室内地面已经施工，可采用注浆的方法进行加固处理。对于第二种情况，建议采用桩基础结合梁板架空地面结构层的做法，在进行主体结构桩基施工的同时，室内结构地面下也设计桩基。第二种情况，也有设计水泥土搅拌桩复合地基结合钢筋混凝土室内地面结构层的做法，效果不如桩基结合梁板的做法效果好。