建筑垃圾拆房土處理垃圾場(chǎng)段路基的應(yīng)用研究

靳燦章 肖 田 侯志峰

1 工程概況

津港高速公路一期工程起于天津市外環(huán)線與洞庭路交口，向南經(jīng)西青區(qū)、津南區(qū)，終點(diǎn)至濱海新區(qū)大港功能區(qū)的板港路與勝利街交口，全長(zhǎng)25.13 km。該高速公路K1+900～K2+225段分布著區(qū)域較大的生活垃圾，含大量松散塑料袋、布料和生活用品等，層底埋深最大達(dá)到5.5 m，層底標(biāo)高最低達(dá)到-3 m。垃圾場(chǎng)附近地表天然地基承載力為85 kPa～100 kPa，而垃圾場(chǎng)范圍內(nèi)天然地基承載力較低，垃圾含水量高，天然含水量分布在32.6%～124%之間，呈高壓縮性，壓縮模量分布在0.88 MPa～3.28 MPa之間。垃圾場(chǎng)及地質(zhì)剖面圖見圖1，圖2。

隨著城市建設(shè)的加快，越來越多的建筑垃圾拆房土需要處理或應(yīng)用。本著環(huán)保、變廢為寶，樹立循環(huán)經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)理念，對(duì)該段生活垃圾采取建筑垃圾拆房土換填處理方案:即清除生活垃圾至標(biāo)高為-3 m的水平層面位置，其上依次施作建筑垃圾拆房土+60 cm山皮土+60 cm石灰土(10%)+路面結(jié)構(gòu)，填料粒徑逐級(jí)過渡，并要求拆房土頂部地基承載力應(yīng)不小于150 kPa。

使用建筑垃圾拆房土可以降低工程造價(jià)，但拆房土形成條件決定了其特殊性，顆粒級(jí)配不均勻，形狀不規(guī)則，普通壓路機(jī)難以壓實(shí)，因此建筑垃圾拆房土填筑的壓實(shí)控制成為影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，其壓實(shí)效果關(guān)系到路基的工后沉降及不均勻沉降，路基的反射裂縫，必然影響道路的使用性能和耐久性、安全性。

2 試驗(yàn)段路基填筑方案

1)明確建筑垃圾拆房土材料要求:拆房土須為拆除磚瓦房所產(chǎn)生的強(qiáng)度較高的建筑垃圾，且不含塑料、紙張、樹枝、草根等生活垃圾和腐殖質(zhì);大塊拆房土須破碎至30 cm以內(nèi)。2)生活垃圾清除至標(biāo)高為-3 m的水平層面位置后，分層填筑拆房土并采用18 t以上大型壓路機(jī)振動(dòng)碾壓。填筑過程中，拆房土松鋪厚度按50 cm，60 cm及70 cm分層填筑，通過測(cè)定每種松鋪厚度情況下不同碾壓遍數(shù)時(shí)拆房土沉降量和干密度等參數(shù)，確定拆房土的最佳松鋪厚度和碾壓遍數(shù)。3)拆房土填至山皮土底部標(biāo)高時(shí)，采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。沖擊補(bǔ)強(qiáng)過程中測(cè)定不同碾壓遍數(shù)下拆房土表面的沉降量，以確定沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)處理的最佳碾壓遍數(shù)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 拆房土最佳松鋪厚度和碾壓遍數(shù)試驗(yàn)

3.1.1 沉降量與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系

拆房土松鋪厚度按50 cm，60 cm及70 cm分層填筑，分級(jí)沉降量與碾壓遍數(shù)的關(guān)系和累計(jì)沉降量與碾壓遍數(shù)的關(guān)系見圖3，圖4。

填料松鋪厚度為50 cm時(shí)，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓第5遍時(shí)，分級(jí)平均沉降量為0.6 mm，累計(jì)平均沉降量為33.9 mm;填料松鋪厚度為60 cm時(shí)，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓第6遍時(shí)，分級(jí)平均沉降量為1.2 mm，累計(jì)平均沉降量為46.1 mm;填料松鋪厚度為70 cm時(shí)，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓第6遍時(shí)，分級(jí)平均沉降量為0.5 mm，累計(jì)平均沉降量為48.0 mm。以上數(shù)據(jù)表明:隨著碾壓遍數(shù)的增加，分級(jí)平均沉降量迅速減小，累計(jì)平均沉降量趨于穩(wěn)定;在相同的壓實(shí)機(jī)械作用下，累計(jì)平均沉降量隨松鋪厚度的增大有增大趨勢(shì)。

3.1.2 干密度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系

采用試箱法測(cè)定干密度，當(dāng)松鋪厚度為50 cm，60 cm時(shí)，試箱在層厚中間;當(dāng)松鋪厚度為70 cm時(shí)，試箱分別埋設(shè)在填料表面和底面。拆房土松鋪厚度按50 cm，60 cm及70 cm分層填筑，干密度與碾壓遍數(shù)的關(guān)系見圖5。當(dāng)拆房土松鋪厚度為50 cm時(shí)，碾壓遍數(shù)超過5遍時(shí)，填料的干密度已基本不再增長(zhǎng);當(dāng)松鋪厚度為60 cm時(shí)，碾壓遍數(shù)超過6遍時(shí)，填料的干密度已基本不再增長(zhǎng);當(dāng)松鋪厚度為70 cm時(shí)，表面和底面填料的干密度隨著碾壓遍數(shù)的增加一直緩慢增長(zhǎng)。這表明，壓實(shí)機(jī)械一定時(shí)，僅靠增加碾壓遍數(shù)來提高深層土體的干密度比較困難。因此，拆房土路基施工時(shí)，必須根據(jù)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的要求，確定出相應(yīng)壓實(shí)功下合理的松鋪厚度和碾壓遍數(shù)。

3.2 沖擊壓路機(jī)補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)

拆房土填至山皮土底部標(biāo)高時(shí)，采用沖擊壓路機(jī)補(bǔ)強(qiáng)處理。補(bǔ)強(qiáng)過程中，沖擊壓路機(jī)每碾壓兩遍觀測(cè)一次地表沉降。沖擊壓路機(jī)碾壓遍數(shù)與分級(jí)沉降量、累計(jì)沉降量之間的關(guān)系詳見圖6，圖7。隨著碾壓遍數(shù)增加，地表沉降量逐漸減小，當(dāng)沖擊碾壓20遍時(shí)，地表基本無沉降;沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)過程中，地表累計(jì)沉降量達(dá)10 cm左右，即拆房土路基采用沖擊壓路機(jī)補(bǔ)強(qiáng)處理效果明顯。

3.3 試驗(yàn)分析

從圖3～圖 7中，經(jīng)過整理分析，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)需求，可以得出以下結(jié)論:1)根據(jù)拆房土不同松鋪厚度、不同碾壓遍數(shù)下拆房土沉降量和干密度試驗(yàn)結(jié)果，大功率振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)，拆房土最佳松鋪厚度為60 cm，最佳碾壓遍數(shù)為6遍。2)拆房土換填完成后，采用沖擊壓路機(jī)補(bǔ)強(qiáng)處理，最佳補(bǔ)強(qiáng)碾壓遍數(shù)為20遍。

4 拆房土換填后地基承載力試驗(yàn)

拆房土換填后于垃圾場(chǎng)區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行了6個(gè)測(cè)點(diǎn)地基承載力試驗(yàn)。各測(cè)點(diǎn)地基容許承載力分別為165 kPa，154 kPa，188 kPa，167 kPa，164 kPa，161 kPa，取其平均值 166 kPa作為該區(qū)域內(nèi)地基承載力特征值。采用建筑垃圾拆房土換填生活垃圾后，建筑垃圾拆房土頂部地基承載力可以滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

采用建筑垃圾拆房土填筑路基，通過測(cè)定不同碾壓遍數(shù)下的沉降量和干密度等參數(shù)，得出拆房土填筑路基時(shí)合理的施工機(jī)械組合、松鋪厚度和碾壓工藝，并依此確保路基填筑的壓實(shí)質(zhì)量，探索歸納出了拆房土填筑壓實(shí)的有效途徑，即振動(dòng)碾壓和沖擊碾壓相結(jié)合的壓實(shí)工藝。本文希望以該工程為樣本，樹立循環(huán)經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)理念，掌控建筑垃圾拆房土設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)——壓實(shí)控制，對(duì)其他類似工程提供借鑒與參考。

[1] 天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院.津港高速公路一期工程垃圾場(chǎng)段專項(xiàng)處理工程施工圖設(shè)計(jì)圖紙[Z].

[2] 交通部.公路沖擊碾壓應(yīng)用技術(shù)指南[M].北京:人民交通出版社，2006.