狭窄基坑吹砂回填方法探究和应用案例

刘威锋

（中国建筑第四工程局有限公司 广州510665）

0 引言

随着城市化发展，市中心或老城区可开发土地越来越少、面积越来越小，仅剩的待开发土地周边早已被高楼或市政道路所环绕。导致这些待施工项目可利用空间被大幅度压缩，地下室结构边缘尽可能靠近用地红线，地下室侧壁紧邻支护桩，回填区域狭小，回填车辆及挖机均无法通行，极大地增加基坑回填难度和成本，同时回填效率极低。此类项目亟需一种效率较高且保证质量的回填方法。

本文以广州某剧院项目为例，阐述基坑狭窄区域的回填方法。

1 工程概况

某工程位于广州市天河区珠江新城，基坑面积6 348.82 m2，地下室占地面积5 628 m2，周长304 m，开挖深度约18 m，基坑长约90 m，宽约65 m。地下室侧壁紧邻支护结构和围墙（支护结构距围墙仅0.7 m，地下室侧壁距围墙仅1.0 m）。

本工程原设计回填材料为素土，但由于地下室侧壁距支护结构净距不足1.0 m（尤其腰梁以下，施工机械和工人无法进入夯实），若回填素土无法夯实，影响回填质量。后改为回填石粉，石粉遇水可自行密实［2］。

2 基坑狭窄区域石粉回填方法比选

2.1 方案1：机械回填

渣土车和挖机回填为常用方法，但由于支护结构距围墙仅0.7 m，地下室侧壁距围墙仅1.0 m，且东、西、南围挡外侧为人行道，北侧为项目办公室与生活区，最小型号渣土车和挖机均不能驶入（见图1），因此利用渣土车和挖机回填方案不可行。

图1 基坑支护剖面Fig.1 Section of Foundation Pit Support

2.2 方案2：采用人工配合塔吊转运石粉回填［3］

本工程根据场地条件和施工需求共布置2台塔吊，采用人工配合塔吊转运石粉回填存在以下几个问题：

⑴由于本工程北侧和西侧紧邻现有建筑，塔吊臂长受限（臂长分别为55 m 和60 m），南侧及东南角较大部位基坑不在塔吊覆盖范围（见图2），材料无法通过塔吊运至该部位，须通过人工转运，效率较低、成本过高［4］。

图2 塔吊布置Fig.2 Layout of Tower Crane

⑵若采用塔吊转运，由于角撑板、对撑板和腰梁的遮挡，绝大部分位置塔吊无法吊运到位，同时由于现场所有材料都由塔吊运送，采用塔吊转运回填将导致其他工种停工。

⑶若采用塔吊配合人工转运，功效极低，工期极长。白天塔吊吊运钢筋、模板、钢管、混凝土、钢结构及其他零星工程，晚上塔吊需吊运进场钢筋、模板、木方，混凝土垫层及防水混凝土浇筑和拆除支撑外运，塔吊需24 h满负荷运转。根据目前塔吊运行时间，每天仅剩3 h用来吊运石粉，塔吊大约每6 min吊运1次，每次吊运方量为1 m³，每天总吊运方量为30 m³，本工程回填量为4 600 m³，回填工期约为154 d，严重影响结构施工进度施工。

综上，利用人工配合塔吊转运石粉回填基本不可行。

2.3 方案3：利用传输带和溜槽转运石粉回填

利用定制料斗配合传送带［5］和溜槽传送石粉，在传送带支架上安装万向轮装置，采用机动辐射回填，保障石粉能均匀地传送至肥槽内和石粉的分层虚铺厚度，采用平板振动器往复分层振捣。

此方法需要地下室结构完成至±0.00，为传输带的架设提供平台。但本工程由于有2 道内支撑，需分3次才能回填完成（见图3）。在下方2次回填过程中，传送带均无有效支撑面，无法实施。

另外，若采用传输带和溜槽转运石粉，传输和下溜过程中会产生较大扬尘，不利于环境保护，引起投诉和处罚。

因此，利用传输带和溜槽转运石粉回填亦不可行。

2.4 方案4：吹砂法石粉回填

本方法是结合护坡混凝喷锚技术，将石粉通过大功率混凝土机械吹至回填位置［6］。本方法具有以下几个优势：

图3 基坑分层回填Fig.3 Foundation Pit Layered Backfilling

⑴进度保证：本工程购置1 台GLZ-21 联合自动上料吹砂机组，最大施工效率为21 m³/h。本工程地下室施工阶段共分为6 个区，每次回填量约200 m³，10～12 h 即可完成石粉回填，远远高于人工回填效率。基本不影响结构施工进度。

⑵降低劳动强度，节省人工：该吹砂机组料斗容量为3 m³，可采用挖机或铲车上料，极大程度上降低了劳动强度，节省人工。

⑶输送距离远，场地条件要求低：该吹砂机组（见图4）最大输送距离为200 m，机械固定在一个地方可全覆盖基坑回填全部范围，减少机械和材料多次转移。另外，石粉传输使用软管，可适用于各种不规则、不平整地形。

图4 GLZ-21联合自动上料吹砂机组Fig.4 Combined Automatic Feeding and Sand Blowing Unit

⑷质量保证：石粉通过高压吹射和遇水自主密实［7］，可保证石粉密实度和强度超过设计强度，确保回填质量。

⑸环保：石粉吹射过程中，在吹头的地方接水管，通过高压冲击形成水雾，可有效控制扬尘，保护环境。

综上，经过对比，最终选择方案4进行基坑回填。

3 吹砂法回填施工工艺

施工工艺：作业准备（技术准备和材料准备）➝吹砂机组就位➝接通水电➝试喷➝喷射作业。

3.1 作业准备

⑴技术人员熟悉施工方案，了解设计意图，并对现场施工作业人员进行相应技术交底和安全交底，交底重点在吹砂机械压力控制、水量控制、喷射方向、喷射重点等。

⑵检查石粉质量［8］，吹砂机组合格标识。

⑶检查架体或平台稳定性，输送管道是否通畅及管道支撑是否稳固安全。

⑷设置控制1次吹砂厚度和标高标志。

⑸原材料在运输存放过程中，严防雨淋、滴水及大石块等杂物混入。

3.2 吹砂机组就位

根据项目基坑阶段平面布置图，确定石粉堆场和吹砂机组位置，原则上机组布置在基坑长边中间位置，确保吹浆机距基坑四周最近。

石粉堆场和吹砂机组平行布置，以便于铲车铲运石粉至举升料斗。

选择合理路线，架设输送管道。

吹砂机组［9］包括举升料斗、吹浆机、上料斗、电路系统、封路系统等，如图5所示。

图5 GLZ-21联合自动上料吹砂机组Fig.5 Combined Automatic Feeding and Sand Blowing Unit

3.3 接通水电

根据吹砂机组说明书，选择满足机组功率电机和发动机功率电缆线，由附近二级电箱接至机组附近专用三级箱。

采用1条直径30 mm的橡胶水管，由施工用水接驳口至吹嘴位置，水管安装PE快接球阀，用来控制出水量。

3.4 试吹

按照吹砂施工方案及喷浆机厂家技术人员建议，通过选用不同的喷浆机压力和水流量，对比吹砂效果（沉降量、密实度、回弹量及扬尘量等），最终选择喷浆机压力为11 MPa、水流量为0.7 m³/h。经监理确认后进行大面积施工。

3.5 喷射作业

大面积吹射作业应分层喷射，每层厚度控制在500 mm 内。相邻2层喷射方向沿相反方向进行，以便累计沉降相同。

作业开始时，先送风，后开机，再给料；结束时，待料喷完后，再关机。向喷射机供料时要连续均匀，料斗内保持足够的存料。

4 施工注意事项

⑴雨天不得施工。

⑵气温低于5℃时不得施工。

⑶大风天气不得施工。

⑷严格施工纪律，按照试吹结果选用的压力和水量进行作业［10］。

5 吹砂回填效果

本工程采用吹砂法进行狭小区域回填石粉，效果较为理想。本工程一共抽取6 个点做压实系数检测，经检测，压实系数满足设计要求（≥0.94），标高控制亦满足施工要求。压实系数如表1所示。

表1 压实系数Tab.1 Compaction Coefficient

6 结语

吹砂回填工艺，综合现场实际条件（地下室侧壁紧邻支护桩，回填区域狭小，回填车辆及挖机均无法通行）、施工进度、施工成本、环境保护等几方面因素，是一种比较理想的狭小基坑回填方案。该施工方案赢得监理单位、质监站和业主的好评，取得了较好的经济效益和社会效益。此工艺对今后类似条件下的基坑回填具有重要的借鉴意义。