1石屑夹砂深基坑回填的应用背景和施工难点

创业路、创业路延伸段及排水工程位于昆山高铁南站北广场前的主干道路，为确保昆山高铁南站的顺利开业运营，该工程必须和南站主体工程同步竣工，工期要求十分紧，合同工期只有4个月，同时施工期处于雨季，考虑到工期、成本等各方面要求，决定在深基坑回填部分采用石屑夹砂回填。

2石屑夹砂的特性分析

石屑在JTGE42－2005《公路工程集料试验规程》中有明确的定义，就是采石场加工碎石时通过最小筛孔(通常是4．75mm)筛下部分，不同于机制砂、人工砂，是一种生产过程中的尾料、废料。对于使用在道路路基中的石屑，主要是改良石屑的粒径级配，石屑中粗粒部分相当于砂中的粗粒部分，石粉部分相当于砂中的0．3mm以下部分，级配不连续，所以应采取掺入一定比例的中砂进行改良，由于本工程使用石屑材料，石粉含量较高，经检测分析后，采用石屑∶砂=1∶1的掺配比例，较好地改良了石屑的颗粒级配。

3施工主要难点

(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，交界面两侧的不均匀沉降问题是控制的难点。(2)与地下建筑物的界面重型碾压设备无法碾压，该界面部位的压实度控制也是个难点。(3)石屑夹砂本身的物理特性，存在遇水流动性大的问题，易引起路基的损坏。

4碾压工艺的选择

压实度是路基施工质量的一个主要控制指标，关于回填工艺当时提出了两个方案，一是水密法，二是传统碾压法。水密法的优势主要是能够极大地提高施工速度，对于工期紧的工程具有极大的诱惑力，管道中的砂回填采用水密法，有很多较成功经验，但对于这么大方量的水密施工，存在不确定性，为此做了50m的试验段，试验厚度50cm，埋设400mm直径滤管，注水后发现，施工层有明显的压缩，有一定的密实效果，但由于石屑夹砂中石粉含量过高，吸水作用明显，注入大量水直至饱水状态后，才有少量水滤出，承载力和压实度都远远不能满足要求，证明该工艺不可行。传统碾压法主要涉及三个参数:最佳含水量;压实厚度;压实遍数。经标准击实试验确定石屑夹砂的最大干密度为1．77g/cm3，最佳含水量为6．1%，为了减少道路的工后沉降量，石屑夹砂压实度的控制指标要高于标准，要求压实度不小于95%，因为对石屑夹砂施工的方法和条件没有相关规范和参考资料，为确保后续施工的质量，对石屑夹砂基坑回填作了试验段，结果如表1。根据试验结果，可以看出在控制压实厚度不大于20cm的情况下，选择1遍粗压+5遍震动碾压的碾压方式，可以满足施工要求，但为尽量减少工后沉降量，宜采用压实遍数1遍粗压+6遍震动碾压;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%范围内，碾压过程中表层水分蒸发过大的情况下，应洒水湿润。

5与地下建筑物交界处的压实控制

本工程基坑地下建筑物侧边线在路基范围内的共计863m，地下建筑物外墙采用防水卷材防水，外设保护层，为确保防水层的有效性，在碾压过程中，不得损坏建筑物的防水保护层，并且由于压路机两侧轮轴凸起，无法碾压到边，为确保界面碾压的效果，防止后期沉降引起道路开裂，采取如下措施。(1)采用传统小型压实设备进行碾压，通常的手扶夯击式小型设备压实功率不够，扰动太大，效率太低，宜采用1t以上的手扶式单轮压路机，压实层厚每层10cm。从效果来说，基本能满足压实要求。但由于施工过程中的各种因素及小于90°的建筑物角落，均匀性不能完全满足。(2)在4～5m石屑夹砂回填完毕，在其上回填两层6%石灰土，后沿建筑物边线进行注浆加固，提高搭接面石屑回填的强度和密度，并有一定的防水作用，减少雨水沿界面流动引起的石粉流失情况。石屑夹砂渗透系数较大，一般采用3～5m的注浆间距。

6降低水流动性的措施

石屑夹砂是一种细集料，颗粒比较细，并且石粉含量比较高，未经水洗处理的石屑，石粉含量一般在10%以上，部分甚至超过20%。遇水流动性强，容易引起路基失稳、坍塌等问题，对路基的质量影响很大，所以对于石屑夹砂路基，控制水的浸泡和流动是十分关键的问题。(1)提高管道施工的质量，对管道的管材、检查井的砌筑、管节接口、管道与井的接口、雨水支管的接口应进行精细化处理。①石屑夹砂回填部分的管道宜选用优质PE、UPVC管，不宜选用钢筋混凝土管，主要考虑柔性接口管道抗沉降能力比刚性接口管道强，而且PE、UPVC管道的自重比混凝土管道轻，工后沉降量较少，不易因沉降而拉裂接口。②检查井的砌筑更规范，砖必须浸水后砌筑，坐浆需饱满，砂浆的粉刷也要均匀厚实，尤其是检查井底板和井壁之间砌筑时需清理干净，检查井应设置卸荷板等防沉降措施。③接口处理:承插式管材橡胶圈必须检测符合要求，施工时保持管内壁和橡胶圈的干净，检查井和管道连接处应加固处理，对所有接头包裹透水土工布，形成局部反滤系统。④闭水检测，无论雨水管还是污水管，必须全段检测，保证管道的严密性。(2)地表雨水的导流、防渗，主要是边坡防冲刷、防渗和隔离带的防渗。①对于石屑夹砂路基来说，只要是较稳定的含水率，承载力变化不会太大，形成稳定后，能够满足路基承载力的要求，主要控制的是过量水的浸泡和雨水的冲刷，可以采取在石屑夹砂路基上设置两层以上的石灰土或水泥土等稳定层，隔绝雨水的大量渗入，对于边坡外露部分可以采用黏土层、混凝土层、土工织物护坡，防止雨水冲刷引起的石屑夹砂颗粒的流失，引起路基失稳。②中央隔离带和侧分带的处理，隔离带部分是雨水渗入的一个主要渠道，雨水会沿隔离带渗入路基，对石屑夹砂路基的稳定性造成很大的破坏，所以隔离带的处理对于石屑夹砂路基也是个重点。我们的做法是铺设两布一膜的防水土工布，上面设置盲沟，截断水的渗入通道，雨水汇聚于盲沟后排至雨水管道，防水土工布应翻边至路基不透水层中。③道路纵横坡应加强控制，做好复测工作，对雨水口的设置要做好检查，防止因路面积水下渗后引起局部路基软化。

7路基的沉降控制

石屑夹砂具有较高的沉降特性，在地下毛细水的作用下，会产生自密实现象，引起体积的变化，带来路基的沉降，所以控制石屑夹砂路基的沉降是一个关键。由于本工程的特殊性，无法采取堆载预压等传统方式，由于考虑成本，也未采用石灰、水泥等材料进行改良，形成稳定层，提高承载力，所以必须2015年第9期皇甫风雷等:道路工程中石屑夹砂回填深基坑施工方法—87—采取措施降低沉降的影响。(1)预埋沉降观测孔，加强沉降观测。(2)对于道路整体的沉降，考虑到基底的承载力情况良好，在压实度到位的情况下，石屑夹砂沉降量对道路的影响不是很大，控制高程时按上限控制，预留沉降量。(3)对于与道路轴线交叉的地下过道两侧，采用混凝土搭板，搭板厚度25cm，宽度搭接至原状土上1m，由于过路通道两侧基坑较窄，碾压不易密实，多有疏漏的地方，为减少沉降量，在后期从隔离带等部位插入注浆管，对搭板底部位进行注浆填密补强。

8经验与教训

采取这些措施都是为了控制路基的沉降量，确保路基的稳定性，从实施的效果来讲，有效地控制了道路的沉降量，各项指标满足规范要求。但过程中还是出现了一些问题，这些问题的出现应该来说不是坏事，可以说是正因为这些问题的发生，让我们发现并处理了一些隐患，积累了一些经验。(1)施工期间正处雨季，石屑夹砂回填的过程中，下了两场暴雨，局部尤其是沿地下建筑物边的回填部位，出现了明显的下沉，主要是因为雨水下渗时沿墙壁出现了渗流，石屑夹砂中的石粉被带走，局部空洞引起了沉降，后采取灌注水泥浆的方式，很好地解决了这个问题。(2)施工过程中碰坏了一节雨水管，当时未及时处理，正值下大雨，很快就局部把石屑夹砂抽空了，引起了坍塌。这也让我们在施工中更注意管道施工的质量，并采取了相应措施，确保全段闭水检测的合格。

9效益分析

(1)社会效益石屑是采石场加工中的废料，在很多的采石场上，石屑作为废料堆积如山，石粉含量或含泥量较高的石屑，未经洗筛处理，既不能用于混凝土中替代黄沙，也不能用于沥青和水泥稳定碎石改善级配，采石场通常弃置或堆高的方式存放，既污染了环境，又引起了资源的极大浪费，路基的材料用量相比混凝土、沥青、水泥稳定碎石等，材料品质要求低、消耗量大，如果能够石屑经改良后作为填筑路基的材料，既可以极大地节约土、石等资源，又能极大地缓解采石场的废料处理压力，节约资源的同时改善了环境，可以取得较大的社会效益。(2)经济效益石屑夹砂与石灰土的成本分析对比，优势主要表现在工期效益上，雨季施工的基坑回填工程，采用石屑夹砂回填，工期可以提高一半以上，工期要求紧的工程在雨季施工时，完全可以考虑以石屑替代土，可以考虑石屑夹砂、水泥稳定石屑、石灰稳定石屑等多种方式，改善不利施工条件对工期的影响。