1石屑夾砂深基坑回填的應(yīng)用背景和施工難點(diǎn)

創(chuàng)業(yè)路、創(chuàng)業(yè)路延伸段及排水工程位于昆山高鐵南站北廣場(chǎng)前的主干道路，為確保昆山高鐵南站的順利開(kāi)業(yè)運(yùn)營(yíng)，該工程必須和南站主體工程同步竣工，工期要求十分緊，合同工期只有4個(gè)月，同時(shí)施工期處于雨季，考慮到工期、成本等各方面要求，決定在深基坑回填部分采用石屑夾砂回填。

2石屑夾砂的特性分析

石屑在JTGE42－2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中有明確的定義，就是采石場(chǎng)加工碎石時(shí)通過(guò)最小篩孔(通常是4．75mm)篩下部分，不同于機(jī)制砂、人工砂，是一種生產(chǎn)過(guò)程中的尾料、廢料。對(duì)于使用在道路路基中的石屑，主要是改良石屑的粒徑級(jí)配，石屑中粗粒部分相當(dāng)于砂中的粗粒部分，石粉部分相當(dāng)于砂中的0．3mm以下部分，級(jí)配不連續(xù)，所以應(yīng)采取摻入一定比例的中砂進(jìn)行改良，由于本工程使用石屑材料，石粉含量較高，經(jīng)檢測(cè)分析后，采用石屑∶砂=1∶1的摻配比例，較好地改良了石屑的顆粒級(jí)配。

3施工主要難點(diǎn)

(1)道路路基有1/3的部分在地下建筑物上，基坑回填深度均在4m以上，交界面兩側(cè)的不均勻沉降問(wèn)題是控制的難點(diǎn)。(2)與地下建筑物的界面重型碾壓設(shè)備無(wú)法碾壓，該界面部位的壓實(shí)度控制也是個(gè)難點(diǎn)。(3)石屑夾砂本身的物理特性，存在遇水流動(dòng)性大的問(wèn)題，易引起路基的損壞。

4碾壓工藝的選擇

壓實(shí)度是路基施工質(zhì)量的一個(gè)主要控制指標(biāo)，關(guān)于回填工藝當(dāng)時(shí)提出了兩個(gè)方案，一是水密法，二是傳統(tǒng)碾壓法。水密法的優(yōu)勢(shì)主要是能夠極大地提高施工速度，對(duì)于工期緊的工程具有極大的誘惑力，管道中的砂回填采用水密法，有很多較成功經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)于這么大方量的水密施工，存在不確定性，為此做了50m的試驗(yàn)段，試驗(yàn)厚度50cm，埋設(shè)400mm直徑濾管，注水后發(fā)現(xiàn)，施工層有明顯的壓縮，有一定的密實(shí)效果，但由于石屑夾砂中石粉含量過(guò)高，吸水作用明顯，注入大量水直至飽水狀態(tài)后，才有少量水濾出，承載力和壓實(shí)度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求，證明該工藝不可行。傳統(tǒng)碾壓法主要涉及三個(gè)參數(shù):最佳含水量;壓實(shí)厚度;壓實(shí)遍數(shù)。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定石屑夾砂的最大干密度為1．77g/cm3，最佳含水量為6．1%，為了減少道路的工后沉降量，石屑夾砂壓實(shí)度的控制指標(biāo)要高于標(biāo)準(zhǔn)，要求壓實(shí)度不小于95%，因?yàn)閷?duì)石屑夾砂施工的方法和條件沒(méi)有相關(guān)規(guī)范和參考資料，為確保后續(xù)施工的質(zhì)量，對(duì)石屑夾砂基坑回填作了試驗(yàn)段，結(jié)果如表1。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以看出在控制壓實(shí)厚度不大于20cm的情況下，選擇1遍粗壓+5遍震動(dòng)碾壓的碾壓方式，可以滿(mǎn)足施工要求，但為盡量減少工后沉降量，宜采用壓實(shí)遍數(shù)1遍粗壓+6遍震動(dòng)碾壓;含水量的控制在最佳含水量的±2%，因在夏季施工，宜控制在+2%范圍內(nèi)，碾壓過(guò)程中表層水分蒸發(fā)過(guò)大的情況下，應(yīng)灑水濕潤(rùn)。

5與地下建筑物交界處的壓實(shí)控制

本工程基坑地下建筑物側(cè)邊線在路基范圍內(nèi)的共計(jì)863m，地下建筑物外墻采用防水卷材防水，外設(shè)保護(hù)層，為確保防水層的有效性，在碾壓過(guò)程中，不得損壞建筑物的防水保護(hù)層，并且由于壓路機(jī)兩側(cè)輪軸凸起，無(wú)法碾壓到邊，為確保界面碾壓的效果，防止后期沉降引起道路開(kāi)裂，采取如下措施。(1)采用傳統(tǒng)小型壓實(shí)設(shè)備進(jìn)行碾壓，通常的手扶夯擊式小型設(shè)備壓實(shí)功率不夠，擾動(dòng)太大，效率太低，宜采用1t以上的手扶式單輪壓路機(jī)，壓實(shí)層厚每層10cm。從效果來(lái)說(shuō)，基本能滿(mǎn)足壓實(shí)要求。但由于施工過(guò)程中的各種因素及小于90°的建筑物角落，均勻性不能完全滿(mǎn)足。(2)在4～5m石屑夾砂回填完畢，在其上回填兩層6%石灰土，后沿建筑物邊線進(jìn)行注漿加固，提高搭接面石屑回填的強(qiáng)度和密度，并有一定的防水作用，減少雨水沿界面流動(dòng)引起的石粉流失情況。石屑夾砂滲透系數(shù)較大，一般采用3～5m的注漿間距。

6降低水流動(dòng)性的措施

石屑夾砂是一種細(xì)集料，顆粒比較細(xì)，并且石粉含量比較高，未經(jīng)水洗處理的石屑，石粉含量一般在10%以上，部分甚至超過(guò)20%。遇水流動(dòng)性強(qiáng)，容易引起路基失穩(wěn)、坍塌等問(wèn)題，對(duì)路基的質(zhì)量影響很大，所以對(duì)于石屑夾砂路基，控制水的浸泡和流動(dòng)是十分關(guān)鍵的問(wèn)題。(1)提高管道施工的質(zhì)量，對(duì)管道的管材、檢查井的砌筑、管節(jié)接口、管道與井的接口、雨水支管的接口應(yīng)進(jìn)行精細(xì)化處理。①石屑夾砂回填部分的管道宜選用優(yōu)質(zhì)PE、UPVC管，不宜選用鋼筋混凝土管，主要考慮柔性接口管道抗沉降能力比剛性接口管道強(qiáng)，而且PE、UPVC管道的自重比混凝土管道輕，工后沉降量較少，不易因沉降而拉裂接口。②檢查井的砌筑更規(guī)范，磚必須浸水后砌筑，坐漿需飽滿(mǎn)，砂漿的粉刷也要均勻厚實(shí)，尤其是檢查井底板和井壁之間砌筑時(shí)需清理干凈，檢查井應(yīng)設(shè)置卸荷板等防沉降措施。③接口處理:承插式管材橡膠圈必須檢測(cè)符合要求，施工時(shí)保持管內(nèi)壁和橡膠圈的干凈，檢查井和管道連接處應(yīng)加固處理，對(duì)所有接頭包裹透水土工布，形成局部反濾系統(tǒng)。④閉水檢測(cè)，無(wú)論雨水管還是污水管，必須全段檢測(cè)，保證管道的嚴(yán)密性。(2)地表雨水的導(dǎo)流、防滲，主要是邊坡防沖刷、防滲和隔離帶的防滲。①對(duì)于石屑夾砂路基來(lái)說(shuō)，只要是較穩(wěn)定的含水率，承載力變化不會(huì)太大，形成穩(wěn)定后，能夠滿(mǎn)足路基承載力的要求，主要控制的是過(guò)量水的浸泡和雨水的沖刷，可以采取在石屑夾砂路基上設(shè)置兩層以上的石灰土或水泥土等穩(wěn)定層，隔絕雨水的大量滲入，對(duì)于邊坡外露部分可以采用黏土層、混凝土層、土工織物護(hù)坡，防止雨水沖刷引起的石屑夾砂顆粒的流失，引起路基失穩(wěn)。②中央隔離帶和側(cè)分帶的處理，隔離帶部分是雨水滲入的一個(gè)主要渠道，雨水會(huì)沿隔離帶滲入路基，對(duì)石屑夾砂路基的穩(wěn)定性造成很大的破壞，所以隔離帶的處理對(duì)于石屑夾砂路基也是個(gè)重點(diǎn)。我們的做法是鋪設(shè)兩布一膜的防水土工布，上面設(shè)置盲溝，截?cái)嗨�的滲入通道，雨水匯聚于盲溝后排至雨水管道，防水土工布應(yīng)翻邊至路基不透水層中。③道路縱橫坡應(yīng)加強(qiáng)控制，做好復(fù)測(cè)工作，對(duì)雨水口的設(shè)置要做好檢查，防止因路面積水下滲后引起局部路基軟化。

7路基的沉降控制

石屑夾砂具有較高的沉降特性，在地下毛細(xì)水的作用下，會(huì)產(chǎn)生自密實(shí)現(xiàn)象，引起體積的變化，帶來(lái)路基的沉降，所以控制石屑夾砂路基的沉降是一個(gè)關(guān)鍵。由于本工程的特殊性，無(wú)法采取堆載預(yù)壓等傳統(tǒng)方式，由于考慮成本，也未采用石灰、水泥等材料進(jìn)行改良，形成穩(wěn)定層，提高承載力，所以必須2015年第9期皇甫風(fēng)雷等:道路工程中石屑夾砂回填深基坑施工方法—87—采取措施降低沉降的影響。(1)預(yù)埋沉降觀測(cè)孔，加強(qiáng)沉降觀測(cè)。(2)對(duì)于道路整體的沉降，考慮到基底的承載力情況良好，在壓實(shí)度到位的情況下，石屑夾砂沉降量對(duì)道路的影響不是很大，控制高程時(shí)按上限控制，預(yù)留沉降量。(3)對(duì)于與道路軸線交叉的地下過(guò)道兩側(cè)，采用混凝土搭板，搭板厚度25cm，寬度搭接至原狀土上1m，由于過(guò)路通道兩側(cè)基坑較窄，碾壓不易密實(shí)，多有疏漏的地方，為減少沉降量，在后期從隔離帶等部位插入注漿管，對(duì)搭板底部位進(jìn)行注漿填密補(bǔ)強(qiáng)。

8經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

采取這些措施都是為了控制路基的沉降量，確保路基的穩(wěn)定性，從實(shí)施的效果來(lái)講，有效地控制了道路的沉降量，各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求。但過(guò)程中還是出現(xiàn)了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)應(yīng)該來(lái)說(shuō)不是壞事，可以說(shuō)是正因?yàn)檫@些問(wèn)題的發(fā)生，讓我們發(fā)現(xiàn)并處理了一些隱患，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。(1)施工期間正處雨季，石屑夾砂回填的過(guò)程中，下了兩場(chǎng)暴雨，局部尤其是沿地下建筑物邊的回填部位，出現(xiàn)了明顯的下沉，主要是因?yàn)橛晁�下滲時(shí)沿墻壁出現(xiàn)了滲流，石屑夾砂中的石粉被帶走，局部空洞引起了沉降，后采取灌注水泥漿的方式，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。(2)施工過(guò)程中碰壞了一節(jié)雨水管，當(dāng)時(shí)未及時(shí)處理，正值下大雨，很快就局部把石屑夾砂抽空了，引起了坍塌。這也讓我們?cè)谑┕ぶ懈�注意管道施工的質(zhì)量，并采取了相應(yīng)措施，確保全段閉水檢測(cè)的合格。

9效益分析

(1)社會(huì)效益石屑是采石場(chǎng)加工中的廢料，在很多的采石場(chǎng)上，石屑作為廢料堆積如山，石粉含量或含泥量較高的石屑，未經(jīng)洗篩處理，既不能用于混凝土中替代黃沙，也不能用于瀝青和水泥穩(wěn)定碎石改善級(jí)配，采石場(chǎng)通常棄置或堆高的方式存放，既污染了環(huán)境，又引起了資源的極大浪費(fèi)，路基的材料用量相比混凝土、瀝青、水泥穩(wěn)定碎石等，材料品質(zhì)要求低、消耗量大，如果能夠石屑經(jīng)改良后作為填筑路基的材料，既可以極大地節(jié)約土、石等資源，又能極大地緩解采石場(chǎng)的廢料處理壓力，節(jié)約資源的同時(shí)改善了環(huán)境，可以取得較大的社會(huì)效益。(2)經(jīng)濟(jì)效益石屑夾砂與石灰土的成本分析對(duì)比，優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在工期效益上，雨季施工的基坑回填工程，采用石屑夾砂回填，工期可以提高一半以上，工期要求緊的工程在雨季施工時(shí)，完全可以考慮以石屑替代土，可以考慮石屑夾砂、水泥穩(wěn)定石屑、石灰穩(wěn)定石屑等多種方式，改善不利施工條件對(duì)工期的影響。