预拌流态固化土在建筑工程中的应用

项崇涛XIANG Chong-tao；任小虎REN Xiao-hu；毛耐民MAO Nai-min

（①中交三公局第三工程有限公司，武汉 430035；②中交第四公路工程局有限公司，北京 100022；③云南建投基础工程有限责任公司，昆明 650000）

0 引言

在工程施工过程中，经常会遇到基坑回填深度大、区域狭窄、难压实等困难，近年来北京新奥集团制定了《预拌流态固化土填筑技术标准》并通过了专家评审，并对该技术进行推广使用，得到了较为广泛认可。预拌流态固化土具有较高强度和适于泵送施工流动性等优点，不仅施工速度快，而且质量、成本可控，安全风险低，适用范围广泛，符合绿色环保、废物再利用的发展道路，具有广阔的工程适用空间。

1 工程概况

1.1 项目概况

雄安·金湖未来城项目位于雄安新区容东片区西南部，毗邻雄安市民服务中心、商务服务中心和金湖公园。项目建设内容主要包括住宅、公寓、商业、写字楼、酒店、配套公共服务设施等，该项目总投资约286.22亿元，总建筑面积246万平方米，其中地上建筑面积173万平方米，地下建筑面积73万平方米。

1.2 肥槽回填区域

A2-10-02地块商办楼基坑周长405.5m，基坑深度为8.2-12.9m，由于南侧肥槽宽度约为0.8-0.9m，此区域采用预拌流态固化土回填至冠梁顶（当有出墙套管时回填至套管底部标高），上部采用2:8灰土回填；东侧、北侧、西侧支护桩区域挡土墙外1200mm以内采用2:8灰土回填，此范围之外采用素土回填。（图1）

图1 商办楼狭窄肥槽区域实体图

1.3 酒店

A1-07-03地块酒店一层设计为花架梁结构，层高2.15m，外墙采用灰砂砖砌筑至梁底，除走廊下设管沟，其余位置均需回填至地面底标高。（图2）

图2 酒店花架梁实体及设计图

2 传统人工回填土施工工艺

2.1 施工工艺流程（图3）

图3 人工回填施工工艺流程图

2.2 施工工艺

2.2.1 基层处理及检查土料

①施工前应将基底的垃圾等杂物清理干净，排除积水。②检验回填材料是否符合规定要求。③土的含水率符合相关要求，如不满足需采取措施进行调整。

2.2.2 分层摊铺

①根据土质、设计要求的压系数和使用的压实机具性能，经过试验段确定摊铺厚度、碾压遍数等基本系数，以便指导施工。

②常用碾压机具对应的每层摊铺厚度及碾压遍数的参考值可见表1。

表1 常用夯实机具及层厚、遍数参考数据

2.2.3 夯打密实

①夯实之前将填土进行初步整平，采用蛙式打夯机等小型机具时，按既定方向逐夯进行，一夯压半夯，不留间歇，连成整体。两遍应纵横交叉，夯打密实至满足设计要求。

②基坑深度不同相连时，先施工深基坑部位，待施工至与浅基坑标高相同时，可同步回填夯实施工。

③基坑等回填应在四周或相对两侧同时施工。回填高差一般不应超过0.5m，以免对结构造成损坏。

④非同时施工段落应预留台阶，台阶高宽比一般为1∶2。

2.2.4 密实度检测

①每层回填后均应按规范要求进行环刀取样检测土的干密度；经检测合格后方可进行下一层的施工。

②基坑和房心采用环刀取样检测土的干密度，每层按每100m2～500m2取样一组；狭长基坑和管沟回填按每20m～50m取样一组，取样部位应为每层下半部分。

③每层填土的干密度应至少有90%满足设计要求，其余10%的最小值与设计要求值之差，不得大于0.08g/cm3，且不应集中。

2.2.5 修整找平

施工完成后，应放样复核标高，超过设计高程部位，及时依线清理；低于设计高程的部位，应补土夯打密实。

3 预拌流态固化土施工工艺

3.1 施工工艺流程

根据现场情况，采取土场设置搅拌站，罐车运输到回填现场采用溜槽或泵送回填方式，施工工艺如图4所示。

图4 预拌流态固化土施工工艺流程图

3.2 施工工艺

3.2.1 材料设备

①土方。预拌固化土用土可就近选择淤泥、淤泥质土、素填土、粘性土、粉土、粉细砂、中粗砂和黄土等，有机质含量不大于5%，其颗粒最大粒径不大于50mm。未经处理的污染土不得作为固化土的原材料。当采用淤泥作为预拌材料时，为达到设计要求的强度和性能，须加入一定量的砂。本工程挖土方基本为粉质黏土、粉土、砂类土，经筛分后满足使用要求。（图5）

图5 土场土方筛分

②固化剂。固化剂抗压强度是根据工程要求而定，其强度必须满足设计要求的强度值。固化剂种类的不同可以满足不同龄期、不同强度的要求，其组份根据要求的龄期需要达到的强度值而定。基本组成为：50%的水泥，40%的富含活性Al2O3和SiO2为工业废渣（如矿渣、钢渣、粉煤灰等），2%的表面改性剂（改善土颗粒的表面活性和电荷状况），8%的活性激发剂，促进固化剂和其他矿物的水化反应。（图6）

图6 固化剂存放区

③水。符合《混凝土用水标准》JGJ63的有关规定，本工程从办公区接入市政供水管线，存入设备边侧水桶以便拌合使用。

④设备。JS1000移动搅拌站1套，80吨卧式水泥仓一个，进出场及设备组装用100-200吨吊车1台，渣土上料装载机或挖掘机1台。每个工作段配置铁锹、锄头、水平尺等施工设备。（图7）

图7 预拌流态固化土拌和系统及水泥仓

3.2.2 配合比设计

参考某管廊项目试验不同强度所对应的配合比，结合本工程设计要求，通过试验确定配合比为：土∶水泥∶水∶添加剂=1273∶150∶644∶6，为保证拌合料的流动性，其坍落度不小于240mm，同条件养护28d强度不低于0.8MPa。（表2）

表2 不同强度所对应的配合比

根据所确定配合比，据试验所得强度增长如表3所示（日平均气温不小于10℃）。

表3 预拌流态固化土强度增长表

3.3 工程施工

3.3.1 拌和

固化土生产采用强制式搅拌站集中拌和，固化土拌和系统主要包括固化剂各组分存储输送及计量系统、水输送及计量系统、浆液拌和及输送计量系统、土输送及计量系统和固化土拌和系统。将弃土进行筛分，固化剂、水等材料储备，通过相对应的系统分阶段按配合比输送入拌和系统进行搅拌1min后即可出料。（图8-图10）

图8 预拌流态固化土拌和控制系统

图9 预拌流态固化土生产监控系统

图10 水泥、固化剂等计量系统

3.3.2 运输及浇筑

预拌流态固化土成品料采用罐车运输至施工现场，采用溜槽或地泵进行浇筑。固化土用于基槽回填或管线回填时，为了防止对基槽或管线产生较大的侧向推力，浇筑作业应对称进行，浇筑高差不宜大于1m。如基槽内结构或管线未做抗浮设计或者措施的，首次浇筑不宜超过0.5m。

①拟回填肥槽的未封闭部位采用木模板支设，模板支设应符合相关验收要求。②回填前应清理基层，表面应无纸屑、树枝等杂物。③填筑施工应连续进行，采用溜槽或地泵输送至回填部位，无需振捣。④施工完毕，采用覆土或塑料薄膜覆盖养护。（图11、图12）

图11 预拌流态固化土运输

图12 预拌流态固化土浇筑

4 对比分析

4.1 费用对比

根据河北省建筑工程预算定额，人工回填土方1km以内运距为37.72元/m3。

预拌流态固化土为近几年才应用于工程施工，所以暂未定额，根据签订合同，定价为240元/m3，包括施工和税金。

4.2 工效对比

预拌流态固化土基本生产量为1m3/min，按每小时生产50m3考虑，可24小时不间断施工，预计日生产量1000m3左右；

人工回填土5m以内取土、回填、铺平、夯实，人工一方土大概需要0.8-1个工时；一个工日大约7-10立方。

4.3 质量方面

预拌流态固化土采用机械化生产，罐车运输至现场浇筑，无须振捣，浇筑完成进行简单养护即可达到预计强度，工艺简单，质量控制有保障；

采用人工回填土方则边角难夯实、层厚不易控制，因人占主要因素，施工质量较难控制，较易出现沉降量超标、差异性沉降等施工质量问题。

4.4 安全方面

预拌流态固化土施工机械化生产，运至现场直接浇筑，只需做好临边防护，避免人员掉入新浇筑作业面中，出现人员伤亡；人工回填则需在10m以上肥槽等狭窄区域中进行土方作业，则有机械伤害、高处坠落、坍塌、物体打击等安全风险。

5 结语

本文通过预拌流态固化土和人工回填土施工工艺、费用、工效、质量、安全方面的分析，可以得出对于狭窄肥槽以及室内回填等不便于机械施工的区域，出于施工进度、质量和安全考虑，预拌流态固化土更有利于现场的施工。对于相类似的工程有很好的借鉴意义。