CN111455970B - 含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法 - Google Patents

Abstract

一种含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，包括改良三管旋喷法和改良风动潜孔锤振动旋喷桩法，该改良三管旋喷法用于填土比较虚，没有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁或CFG桩头部位，利用旋喷水泥浆和玻璃水混合加固；该改良风动潜孔锤振动旋喷桩法用于填土中有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁或有CFG桩头部位，利用风动潜孔锤振动破碎大块障碍物，图示旋喷水泥浆和玻璃水混合加固。本发明由于肥槽及其相连区域采用了建筑垃圾混凝土块、石块、钢筋混凝土梁甚至上万个CFG桩头填筑，自然减少了外运的成本，同时当成了填筑材料，节约了材料，保证了质量、安全、快捷又经济环保，克服了传统处理方法对管线等不利影响。

Description

含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法

技术领域

本发明涉及一种含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，属于建筑地基基础施工中的肥槽及相关联区域回填后处理方法，可用于建筑基坑肥槽回填后的处理，也可用于地下管廊或空洞回填等的处理。

背景技术

目前大部分建筑工程肥槽回填设计为素土或2:8灰土或3:7灰土回填，而实际施工时均采用土方车或铲车直接倒入填土的方式，有的基坑肥槽深十几米二十几米，一夜就填满了。监理也疏于监管，导致肥槽回填质量极差。以北京某大厦肥槽回填为例，采用该方法回填后不到两年时间，由于雨季和渗水的浸泡，导致肥槽部位填土沉降陷落，进而导致该部位埋设的多种管线折断，造成该大厦停电停水停气等严重后果。为了修复肥槽填土密实，采用了小型设备单管旋喷钻机进行高压旋喷注浆，造价超过300万元，建设方被迫起诉施工方，损失金额巨大。这是一起典型的由于肥槽回填施工质量引起的合同纠纷的案例。

还有因肥槽狭窄，无法实施回填土分层夯实，嫌混凝土和砂浆贵，膨胀混凝土或发泡混凝土就更嫌贵，于是选择了级配砂石作回填料，相应采用了“水夯法”，即边填料边用水冲使之密实，这种做法也是不可取的。一种情况底板上设后浇带，尚可通过坑内的抽水井将该部分水抽出；另一种情况则是未设后浇带，这些水对该部分建构筑物浮力不可忽视，某工程由于采用水夯法回填肥槽导致底板开裂上抬即是一失败案例。

尤其当有不良地质情况时及时回填是十分必要的，又由于肥槽狭窄若采用水夯法，其后果将是很严重的，例如有顺向基坑的煤层，大量水的灌入可能导致临近建构筑物地基基础水浸、开裂，严重还可造成滑坡坍塌。

更有甚者，肥槽回填不密实，就盲目拆除锚杆，导致基坑坍塌，临近管线比如自来水管或煤气管线断裂，导致“水漫金山”和煤气泄漏；也有造成临近建构筑物严重开裂倾斜等损毁的案例。

由于肥槽或管沟回填不密实，长期渗水浸泡沉陷，也是导致临近道路沉陷造成车毁人亡的原因。这样的案例已经在不少城市发生，引起了人们广泛的关注。

因此要求施工方采用合适的方法及材料进行回填，既可保证质量、安全、快捷又经济环保，是非常必要的。对已经回填又不达标的区域进行合理的处理加固也是非常必要的。

目前建筑肥槽回填大部设计采用素土回填，分层夯实，或2:8灰土或3:7灰土回填分步夯实，事实上施工过程中很难做到，甚至根本就做不到，可操作性差，即使可实施，很多施工单位也会为省事而偷工减料，尤其冬天时回填土本就不好找，于是为了图省事，将冻土块等填入肥槽内，第二年春暖时便自动融化，造成沉陷。更多的施工单位将建筑垃圾填入肥槽内或与其相连的区域，包括混凝土块、石块、钢筋混凝土内支撑切断的梁等，有的象办公桌那么大。还有将成千上万CFG桩头偷偷地填入肥槽及其相连的区域。

发明内容

本发明提供一种含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，以解决现有技术存在的建筑肥槽回填土不能夯实导致沉陷的问题。

本发明的技术方案是：一种含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，其特征在于，包括改良三管旋喷法和改良风动潜孔锤振动旋喷桩法，该改良三管旋喷法用于填土比较虚，没有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁或CFG桩头部位；该改良风动潜孔锤振动旋喷桩法用于填土中有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁或有CFG桩头部位。

所述的改良三管旋喷法为：将现有三管旋喷钻机进行改良，将原高压水管改为水泥浆管，将原来的浆管改为水玻璃管，保留原有的风管，得到改良的三管旋喷钻机；利用该改良的三管旋喷钻机和常规的旋喷方法在肥槽内旋喷灌浆，该旋喷灌浆分两段操作：下部肥槽内没有任何管线，采用水泥浆和水玻璃进行旋转切割喷射固结，上提至管线底部时停止喷射水泥浆和水玻璃浆液；然后改为水泥膨润土浆液和水玻璃浆液。

所述的改良风动潜孔锤振动旋喷桩法为：在现有风动潜孔锤振动旋喷桩设备的钻具空腔内与喷浆管并联增加一根水玻璃管，利用风动潜孔锤破除包括混凝土块、石块、钢筋混凝土内支撑梁和CFG桩头的大块障碍物，同时旋喷水泥浆和水玻璃双浆；风动潜孔锤上下反复多次，反复震动旋喷切割翻搅使填土与水泥浆和水玻璃双浆均匀，将破碎的大块障碍物包裹其中，固结后形成整体。

所述的水泥膨润土浆液中膨润土：水泥：水的重量比为4~5：100：80~120；如果是钙基膨润土还需加纯碱加以分散，纯碱加量（重量比）为膨润土的3~4%。其过程为：首先用少量水在小桶中将纯碱溶解成溶液，倒入搅拌均匀的膨润土浆液中，再次搅拌均匀；加入设计水泥量，再次搅拌均匀，即形成水泥膨润土浆液，其优势是凝结后强度低，不易将管线固结死，便于后期检查维修更换管线等。

所述的水泥浆的水泥选择32.5级别，水泥浆水灰比为0.8:1~1:1；用过滤网对水泥浆过滤，过滤网采用60目以细；水玻璃的模数不小于3，波美度为38~40Be’；将水玻璃稀释一倍；水泥浆与稀释后的水玻璃比例体积比为20:1~10:1。

所述的改良三管旋喷法中旋喷水泥浆的压力：≮20MPa；风管连接的压缩空气压力：0.6-0.7MPa；水泥浆喷射量：60-70L/min;旋转速度：10-15rpm；提升速度：15-20cm/min；水玻璃注入量6~7L/min。

在临近既有建筑物回填区域采用所述的改良的风动潜孔锤振动旋喷桩法时，为确保能靠近现有建筑物，用吊车吊起风动潜孔锤振动旋喷桩设备；为防止振冲器碰撞或剐蹭已有建筑物外皮，在振冲器靠近的建筑物侧用强力胶粘贴至少一层橡胶垫，橡胶垫可以是一层也可以是多层，以保护外墙免受伤害。

本发明的优点是：

①可实施，三管旋喷钻机体积小，动力头尺寸小，能靠近已有建筑物，可以实现肥槽加固处理，克服了别的大型设备体积庞大的弊端。风动潜孔锤振动旋喷桩设备对付大块混凝土、石块、钢筋混凝土梁或桩头是有保障的，在大风量下兼而喷水泥浆及水玻璃浆，对杂填物加固处理是一种可行的好方法。

②安全，质量有保证，管线保护措施得当，改良三管旋喷桩法分两段操作，下部肥槽内没有管线，可以采用水泥浆和水玻璃进行旋喷固结，但上提至管线底部时就立刻改为水泥膨润土浆液和水玻璃浆液，该浆液凝结后强度低，不易将管线固结死，便于后期检查维修更换管线等。

③质量易于保证，无论改良三管旋喷桩法还是改良风动潜孔锤振动旋喷桩法，都能保证所处理的部位明确无误达到处理目的，而有些比如小钢管注浆之类的方法就不一定可靠。

④能兜底，很容易将肥槽内的各种填料拌合均匀，即使不愿意拉出去的建筑垃圾也可以填进去，即使冬季结冰的冻土块也不用担心，也可用热的水泥浆液将其融化，都可拌合均匀，即使偷偷填入的上万的CFG桩头也不怕，还有钢筋混凝土内支撑切成的大段也不怕，最后都能被包裹淹没，形成符合要求的水泥土固化物。大大拓宽了肥槽等填筑物种类，更节约绿色环保。

由于肥槽及其相连区域采用了建筑垃圾混凝土块、石块、钢筋混凝土梁甚至上万个CFG桩头填筑，自然减少了外运的成本，同时当成了填筑材料，也是一种材料节约，采用了这种能兜底的方法，保证了质量、安全、快捷又经济环保，克服了传统处理方法对管线等不利影响，其经济效益社会效益和环保效益明显。

附图说明

图1是本发明的改良三管旋喷桩法建筑肥槽虚杂填土加固处理工艺流程图；

图2是本发明的改良风动潜孔锤振动旋喷桩法虚杂填土区加固处理工艺流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明一种含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，包括：

1、改良的三管旋喷法：

根据现场情况，分辨出填土比较虚但没有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁，也没有CFG（水泥粉煤灰碎石桩）桩头部位，采用改良三管旋喷法进行高压旋喷注浆。改良三管旋喷法是利用三管旋喷钻机体积小，动力头尺寸小，能靠近已有建筑物，并能顺利下钻进行旋喷的特点，将原三管旋喷钻机进行改良，取消原三管大量压力水的弊病（大量水不仅造成排污困难，也会对建筑物产生不必要的浮力破坏），将原高压水管改为水泥浆管，原来的水泥浆管改为水玻璃管，风管依然是风管，这样就变成改良后的水泥浆加水玻璃加气的三管旋喷注浆法。该三管旋喷钻机与高压泵通过高压管连接，通过风管跟空压机连接，通过普通胶管跟泵送水玻璃浆液的柱塞泵连接。

改良三管旋喷桩法一般工序流程图如图1所示：

改良三管旋喷桩法分两段操作，下部肥槽内没有任何管线，可以采用水泥浆和水玻璃进行旋转切割喷射固结，但上提至管线底部时就立刻停止喷射水泥浆和水玻璃浆液，改为水泥膨润土浆液和水玻璃浆液，其中膨润土重量比为水泥的4%~5%，如果是钙基膨润土还需加纯碱加以分散，纯碱加量为膨润土的3~4%。其配制过程为：首先用少量水在小桶中将纯碱溶解成溶液，倒入搅拌均匀的膨润土浆液中，再次搅拌均匀；加入设计水泥量，再次搅拌均匀，即形成水泥膨润土浆液，其优势是凝结后强度低，不易将管线固结死，便于后期检查维修更换管线等。

2、改良风动潜孔锤振动旋喷桩法：

根据现场情况，分辨出填土中有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁或有CFG桩头部位，采用改良风动潜孔锤振动旋喷桩法进行处理，就是在原设备上增加一根水玻璃管，及其系列配套设备包括水泵、浆桶等。这样就可实现风动潜孔锤破除混凝土块、石块、钢筋混凝土内支撑梁、桩头等障碍，顺利实现喷射水泥浆和水玻璃双浆，以达到加固虚杂填土的目的。操作中要三上三下，反复震动旋喷切割翻搅使之均匀，将大块的混凝土块、石块、钢筋混凝土内支撑梁、桩头等包裹淹没，固结后形成整体。该风动潜孔锤装置与高压泵通过高压管连接，通过风管跟空压机连接，通过普通胶管跟泵送水玻璃浆液的柱塞泵连接。

改良风动潜孔锤振动旋喷桩法一般工序流程图如图2所示：

改良风动潜孔锤施工临近既有建筑物回填区域时，为确保能靠近现有建筑物，可以用吊车吊起，为防止振冲器碰撞或剐蹭已有建筑物外皮，在振冲器靠近建筑物侧用强力胶粘贴橡胶垫，橡胶垫可以是一层也可以是多层，这样可保护外墙免受伤害。

在正式喷浆前先试喷一下清水，确保管路湿润并畅通；喷浆结束后喷一下清水，将管路清理干净。

上述两种方法可以是同一个建筑的肥槽的不同段中。

本发明中所采用的水泥浆的水泥选择32.5级别即可，水泥浆水灰比为0.8:1~1:1，过滤筛应选用过滤网或电动振动筛,过滤网采用60目以细。水玻璃事先加水稀释一倍，加水玻璃的目的是将水泥浆凝结时间缩短，控制水泥土浆液的流动距离，也防止其流入不期望的地方。水泥浆与稀释后的水玻璃比例体积比为20:1~10:1。

水泥浆搅拌，可采用功率不宜小于2.5kW的搅浆机，或采用搅浆桶及储浆桶。高压泵功率不小于90kW，额定泵压不小于24MPa，额定泵量不小于200L/min。启动柜额定电压380V,额定电流不小于90A。高压胶管：能满足30MPa压力。风动潜孔锤配套空压机排气量可达30m3/min，排气压力可达2.0MPa。

改良三管旋喷桩水泥浆液压力：≮20MPa；风管连接的压缩空气：0.6-0.7MPa；水泥浆喷射量：60-70L/min;旋转速度：10-15rpm；提升速度：15-20cm/min。

所述的水玻璃选用高模水玻璃，模数不小于3，波美度38~40Be’。水玻璃注入量6~7L/min。

水泥土凝结体强度可达0.4~0.8MPa；渗透系数达1.0*10-6cm/s。

本发明的具体应用实例：

北京市顺义区某基坑，深16.74m，周长约880m，地层：上部5m为填土及粉土，下部为砂层。水位在基地表下11m。基坑支护体系设计为桩锚体系，桩径800mm，桩间距1.5m，锚杆为一桩一锚，间距为1.5m，共设置了4道，长度为22~25m。腰梁为28B工字钢两根。肥槽0.8~1.2m宽。

施工过程中尽管采用了垂直度较好的旋挖钻机，但仍然难免出现桩垂直度不易保证的情况。多处出现“大肚子”和混凝土超灌现象。锚杆施工上钢梁张拉锁定后，发现大部分肥槽宽度不足0.4m。而且还有截断的钢绞线外留长度10~20cm。如果人站在如此狭窄的肥槽中分层填土，分层夯实，显然是不能实现的。于是肥槽回填时采用了快速回填法，就近取土，整车倒入，不能靠近的用铲车填入，短短几天就将肥槽填满，其中就包括偷偷填入的几千个CFG桩头。在基坑周围还有一系列建筑，包括车间和储藏罐等，该系列建筑和坑内两栋高层建筑一样均采用了CFG桩复合地基，更有趣的是在基坑外50m处有一个大的废弃的水沟，沟又连着一片荒芜废弃的河塘，最深处十多米深，施工单位将该场地内的全部上万方的固体废弃物连带上万个CFG桩头全部填入沟坑内，上部用一点看上去较好的土覆盖，就算完事大吉。省去了上百万的固体废弃物消纳费。有时人算不如天算，该厂扩充面积，正好将这部分回填杂物的废弃场地划入进来。经规划，这块地作为停车场，除了班车外，还有重量达上百吨的罐车。

完工不到一年，就开始出现各种弊病，肥槽上的地面在下雨后开始沉陷，上面种的花苗也掉到沉陷的缝隙里，甚是难看。肥槽里埋的管线也开始悬空或折断，影响了新建筑的使用。停车厂更是令人胆战心惊，每天坐班车来上班，人们跨过坑坑洼洼沉陷的地表，天天惊呼要地陷了，车要掉下去了。

针对某些地段没有填CFG桩头和大块混凝土的地方采用改良三管旋喷桩法进行处理；对那些填了大量CFG桩头和大块混凝土建筑垃圾的地段，采用了改良风动潜孔锤振动旋喷桩法进行处理。

进场后，在原基坑南北两侧建了两个防尘棚，将搅浆设备泵送设备等后台设备全部放在棚子里，水泥罐就近立在棚子旁边，改良三管旋喷桩法在肥槽的下部采用的水泥浆和水玻璃浆液，到地表下3m位置，即管线下部，即刻改换为水泥膨润土浆液加水玻璃浆液。这样处理后在上部局部人工回填时，发现钢管以及混凝土管跟水泥膨润土浆液加水玻璃浆液凝固后固结体结合强度不是很高，用镐就能刨的动。直接验证了效果是好的。

改良风动潜孔锤振动旋喷桩法主要是来对付那些填了混凝土块以及CFG桩头的区域的。主要在基坑北侧和东北角区域，风动潜孔锤钻机两台，分别用风量30m³风压2MPa的空压机作为动力，高压泵90kW，设备全部放在棚子里，水泥罐就近立在棚子旁边。经过16天的加固处理，完成了预定任务。上部混凝土路面挖除后，重新铺设，焕然一新，车走在上面感觉心里踏实了。取得了好的经济效益社会效益及环保效益。

Claims (5)

1.一种含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，其特征在于，包括改良三管旋喷法和改良风动潜孔锤振动旋喷桩法，该改良三管旋喷法用于填土比较虚，没有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁或CFG桩头部位；该改良风动潜孔锤振动旋喷桩法用于填土中有大块混凝土、石块、钢筋混凝土内支撑梁或有CFG桩头部位；

所述的改良三管旋喷法为：将现有三管旋喷钻机进行改良，将原高压水管改为水泥浆管，将原来的浆管改为水玻璃管，保留原有的风管，得到改良的三管旋喷钻机；利用该改良的三管旋喷钻机和常规的旋喷方法在肥槽内旋喷灌浆，该旋喷灌浆分两段操作：下部肥槽内没有任何管线，采用水泥浆和水玻璃进行旋转切割喷射固结，上提至管线底部时停止喷射水泥浆和水玻璃浆液；然后改为水泥膨润土浆液和水玻璃浆液；

所述的改良风动潜孔锤振动旋喷桩法为：在现有风动潜孔锤振动旋喷桩设备的钻具空腔内与喷浆管并联增加一根水玻璃管，利用风动潜孔锤破除包括混凝土块、石块、钢筋混凝土内支撑梁和CFG桩头的大块障碍物，同时旋喷水泥浆和水玻璃双浆；风动潜孔锤上下反复多次，反复震动旋喷切割翻搅使填土与水泥浆和水玻璃双浆均匀，将破碎的大块障碍物包裹其中，固结后形成整体。

2.根据权利要求1所述的含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，其特征在于：所述的水泥膨润土浆液中膨润土：水泥：水的重量比为4~5：100：80~120；如果是钙基膨润土还需加纯碱加以分散，纯碱加量为膨润土重量的3~4%，其过程为：首先用少量水在小桶中将纯碱溶解成溶液，倒入搅拌均匀的膨润土浆液中，再次搅拌均匀；加入设计水泥量，再次搅拌均匀，即形成水泥膨润土浆液。

3.根据权利要求1所述的含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，其特征在于：

所述的水泥浆的水泥选择32.5级别，水泥浆水灰比为0.8:1~1:1；用过滤网对水泥浆过滤，过滤网采用60目以细；水玻璃的模数不小于3，波美度为38~40Be’；将水玻璃稀释一倍；水泥浆与稀释后的水玻璃的体积比为20:1~10:1。

4.根据权利要求1所述的含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，其特征在于：所述的改良三管旋喷法中旋喷水泥浆的压力：≮20MPa；风管连接的压缩空气压力：0.6-0.7MPa；水泥浆喷射量：60-70L/min;旋转速度：10-15rpm；提升速度：15-20cm/min；水玻璃注入量6~7L/min。

5.根据权利要求1所述的含肥槽回填虚杂土区域的加固处理方法，其特征在于：在临近既有建筑物回填区域采用所述的改良风动潜孔锤振动旋喷桩法时，为确保能靠近现有建筑物，用吊车吊起风动潜孔锤振动旋喷桩设备；为防止振冲器碰撞或剐蹭已有建筑物外皮，在振冲器靠近的建筑物侧用强力胶粘贴至少一层橡胶垫，以保护外墙免受伤害。

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