建筑垃圾土回填公路路基研究

劉喜朝 史珂?zhèn)?唐宇航

（1.漯河市公路工程建設(shè)總公司，河南 漯河 462000）

（2.漯河市公路工程建設(shè)總公司，河南 漯河 462000）

（3.長沙理工大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院，湖南 長沙 410114）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程日益加速。為了滿足人們需要，大量低品質(zhì)建筑被拆除，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾。預(yù)計到2020年我國建筑垃圾將達到30億噸。研究報告顯示這些建筑垃圾重復(fù)使用率低不到2%，約 90%的建筑垃圾被掩埋或堆砌在城市周邊，侵占土地資源，對城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成很大影響。另一方面，由于國家對生態(tài)環(huán)境的重視，城市周邊道路由于土工作業(yè)污染嚴(yán)重面臨著整改，停工以及原材料砂礫，碎石價格的大量上漲，這制約了公路交通事業(yè)發(fā)展。因此合理運用建筑垃圾用于道路工程中是節(jié)約資源，降低造價，創(chuàng)造顯著的社會經(jīng)濟和環(huán)保效益，實現(xiàn)“雙贏”的途徑。相比一些發(fā)達國家成熟的工程經(jīng)驗與理論研究，我們對于建筑垃圾回填路基的研究起步尚晚，2015年完工的西咸北環(huán)高速公路是我國第一條用建筑垃圾修筑路基的高速公路。因此利用建筑垃圾修筑路基缺乏相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范，以及評價指標(biāo)。本文從原材料選擇，施工工藝兩方面對建筑垃圾回填路基研究。

1 原材料選擇

建筑垃圾是一種多相（固相，液相，氣相）的復(fù)雜結(jié)構(gòu)物理成分來看主要有棄土，混凝土碎塊，廢混凝土，廢砂漿，廢磚，廢砂石，塑料，石膏，廢鋼筋等金屬。。建筑垃圾的強度主要是由復(fù)雜的顆粒之間的咬合作用以及形成的空間結(jié)構(gòu)決定的。因此對建筑垃圾的微觀顆粒間的相互作用研究可以更好地幫助人們了解建筑垃圾路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工作機理。用CT掃描分析建筑垃圾顆粒分布情況可以得到建筑垃圾顆粒間的接觸形勢為點-點接觸，點對面接觸，和面對面。顆粒之間的相互作用力與輪廓形狀，角度，表明紋理有關(guān)。而顆粒間互相接觸形成空間骨架結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)大致可分為三種懸浮密集結(jié)構(gòu)，骨架-填充結(jié)構(gòu)和骨架孔隙結(jié)構(gòu)。這三種類型組成與顆粒粒徑級配組成有很大關(guān)系，懸浮密集結(jié)構(gòu)主要是由小顆粒組成，孔隙率低，密集。骨架填充結(jié)構(gòu)主要是由大顆粒形成骨架，小顆粒以中等孔隙度和密度填充孔隙。骨架孔隙結(jié)構(gòu)只要是由由許多大顆粒和少量具有大孔隙率和低密度的小顆粒組成。這個與瀝青混合料中的三種結(jié)構(gòu)比較相似，瀝青混合料中三種骨架有比較深入的研究，其中骨架密實結(jié)構(gòu)，密實度，強度，穩(wěn)定性都比較好，是建筑垃圾路基理想的空間結(jié)構(gòu)，因此在路基施工時要要注意控制建筑垃圾顆粒間的級配組成，從而達到良好的強度。在壓實實驗中，建筑垃圾的破壞主要分兩種，一種是顆粒本身的破壞，另一種是建筑垃圾顆粒間相對變化，而兩者中其主要破壞的是顆粒間的破壞，這個和其它混合料如瀝青混合料的破壞不一樣，主要是組成建筑垃圾的黏土材料強度較低且粒徑較大，大顆粒的破壞成小顆粒然后互相嵌擠，強度會增加。因此選擇建筑垃圾時要選擇硬度較大的，根據(jù)現(xiàn)行的路基設(shè)計施工條例。由于建筑垃圾路基的孔隙率較大，在寒冷季節(jié)易產(chǎn)生凍融循環(huán)，凍融循環(huán)會影響建筑垃圾路基的能力，且隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，建筑垃圾路基的累計塑性應(yīng)變和回彈模量將會逐漸減少，進一步路基承載能力下降?？梢酝ㄟ^增加混凝土的含量減少再生磚的含量提高路基的抗凍融循環(huán)能力。由于建筑垃圾成分的復(fù)雜，及各成分性能差異性大，因此在建筑垃圾的配合比設(shè)計中要綜合考慮各成分比例，顆粒組成，孔隙率等一系列影響建筑垃圾路基工作性能的因素。

2 施工工藝

本項目為位于漯河市的一個臨時輔道，整個路段都為填方路段，工作量大，且當(dāng)?shù)貜V泛分布低液限黏土，一般需要摻灰處理，增加了施工難度和工程成本。由于位于郊區(qū)，周圍可易獲得建筑垃圾，因此決定將建筑垃圾用于路基填筑，經(jīng)濟實惠，省時省力。參考國內(nèi)已修筑的幾條建筑垃圾路基施工經(jīng)驗以及相應(yīng)的填石路堤路段施工規(guī)范，結(jié)合本項目研究建筑垃圾施工工藝。

2.1 基底處理

清理現(xiàn)場雜草、生活垃圾等不適合路基填筑的廢棄物，場地整平后對地基進行壓實，保證原地面壓實度不小于 90%。在土基上修筑路堤時設(shè)基底防水層，防水層厚度一般為30cm～ 50cm,分兩層填筑，施工作業(yè)面的土堆采用推土機攤鋪、平地機精平，保證層厚均勻一致。首先采用振動壓路機碾壓，先靜壓一遍再弱振一遍，強振三遍，經(jīng)壓實度自檢合格后由膠輪壓路機收光。碾壓由兩邊向中間進行，碾壓應(yīng)保證無漏壓、無死角、全面均勻壓實，保證第一層壓實度不小于 92%，第二層壓實度不小于93%。

2.2 包邊土

建筑垃圾中的廢舊混凝土、磚石等粒徑大小極不均勻、難以壓實，雖然震動壓實或者強夯能使建筑垃圾填筑層達到一定的密實度，但是建筑垃圾顆粒之間存在的較多空隙，使得路基容易受到水的危害，需要設(shè)法填充這些空隙建筑垃圾回填路基易被水沖刷，所以其邊坡防護比填土路基更為重要。路基填到需要高度后，路床宜采用私土封頂，在路基兩側(cè)加做包坡護肩土，可以防止路基內(nèi)部進入雨水和地表水，有利于邊坡的養(yǎng)護。由于土的松鋪系數(shù)比建筑垃圾的松鋪系數(shù)大，為避免包邊土和建筑垃圾碾壓后高程出現(xiàn)差異，施工中采用先填筑包邊土再填筑建筑垃圾的辦法。對包邊土先進行預(yù)壓控制其與建筑垃圾的相對高度，確保其與建筑垃圾同步壓實后高度一致，確保路基的整體穩(wěn)定性。

2.3 布料

布料前根據(jù)放樣的路中線，用石灰線劃分好方格，計算每個方格所需磚渣量，采用運輸車將所需量運到每個方格中。通過控制每車的運料重量以及每個方格卸載車數(shù)使每個方格子的料大致一樣，且卸，料間距均勻一致，以確保攤鋪時層厚能夠均勻一致。運料完成后，用挖機將填料粗平后用推土機精平。

2.4 碾壓

碾壓前，對建筑垃圾的含水量W0進行檢測，與室內(nèi)測定的最佳含水量W0進行對比。若其含水量控制在最佳含水量±2%范圍內(nèi)，若含水量偏低時，則應(yīng)該用灑水車進行補充，所需水量的計算公式為 M1=（）*M/（），灑水時要均勻灑水確保粒料獲得最佳含水量。首先用羊足碾碾壓，羊足碾碾壓完成后，挑揀出少量的未壓碎的鋼筋混凝土塊，按照路面橫坡平地機精平。其后采用振動壓路機碾壓。最后用光輪壓路機碾壓;碾壓行進速度由慢到快，碾壓由兩邊向中間進行，形成2～3%的路拱橫坡，利于排水;現(xiàn)場壓實的工程質(zhì)量可以用沉降量觀察法和輪跡法來來控制。輪跡法即當(dāng)碾壓一定遍數(shù)后，碾壓前后肉眼觀察無明顯痕跡，則可判定達到對應(yīng)的壓實度。沉降量觀察法，在壓實后的路基表面，沿路堤縱向每20m觀測一個斷面，每個斷面布置5～6個點，觀測各點在碾壓前后的高程差，若平均值小于2mm則可停止碾壓。這兩個方法在現(xiàn)場時可以相輔相成，當(dāng)肉眼觀察無明顯痕跡時，布點進行沉降量觀測，最后確定路基分層壓實情況。

3 結(jié)語

目前，我國的建筑垃圾填筑路基的研究還處于起步階段，缺乏相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范及施工經(jīng)驗，沒有統(tǒng)一的評價驗收標(biāo)準(zhǔn)，這給推廣建筑垃圾回填路基帶來了阻礙。但是，建筑垃圾回填路基在未來還是有很多的應(yīng)用前景。