安徽某高速公路廢舊料利用研究

許 魁， 易 昕

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司;公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心;安徽 合肥 230088)

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，部分既有的雙向四車道高速公路已經(jīng)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展及交通量增長(zhǎng)需求,因此高速公路改擴(kuò)建工程建設(shè)將在我國(guó)今后交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域持續(xù)一段較長(zhǎng)的高潮期。它是在充分考慮資源環(huán)境約束力和承載力的前提下，通過(guò)集約利用運(yùn)輸通道資源、土地資源和路產(chǎn)資源，針對(duì)部分已不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的高速公路實(shí)施的以優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)、提高運(yùn)輸能力、提升服務(wù)質(zhì)量為目的的一種重要的公路建設(shè)形式[1]。

目前國(guó)內(nèi)高速公路改擴(kuò)建以對(duì)既有道路雙側(cè)或單側(cè)拼寬建設(shè)為主，不可避免地需要對(duì)既有的防護(hù)、排水圬工進(jìn)行拆除，同時(shí)需要對(duì)既有道路路面進(jìn)行銑刨加鋪改善處理，這導(dǎo)致產(chǎn)生大量的廢舊料。改擴(kuò)建過(guò)程中廢舊的圬工材料露天堆放，造成土地資源浪費(fèi)[2]。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的日曬雨淋后，廢舊的砂漿、混凝土和瀝青物質(zhì)中含有的大量有毒物質(zhì)，造成土壤和地下水污染[3,4]，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間堆放的廢棄物可能會(huì)造成邊坡滑塌、泄洪不通暢等問(wèn)題，危及周邊居民生活、生產(chǎn)。

根據(jù)規(guī)范提出的改擴(kuò)建應(yīng)遵循“利用與改擴(kuò)建充分結(jié)合”的原則[5,6]，廢舊料的循環(huán)利用既可以做到節(jié)能環(huán)保，又可以物盡其用。因此，本研究結(jié)合安徽省某高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目，對(duì)廢舊料利用展開(kāi)研究，為類似項(xiàng)目提供參考。

1 廢舊料利用原則

廢舊料主要分為圬工類廢舊料和廢舊路面銑刨料。其中，圬工類廢舊料主要來(lái)源于路基的擋墻、拱形護(hù)坡、橋頭滿鋪拆除等，包括廢舊片、塊石、混凝土塊、預(yù)制塊以及圬工渣等；廢舊路面銑刨料主要來(lái)源于面層、基層、硬路肩等。針對(duì)上述兩種廢舊料，結(jié)合本項(xiàng)目特征制定以下幾點(diǎn)廢舊料利用原則。

(1)集中利用：分標(biāo)段集中利用，提高整體利用率，降低運(yùn)輸成本。

(2)降級(jí)利用:其中大型結(jié)構(gòu)物的圬工材料可以加工，滿足要求后盡量在次級(jí)防護(hù)工程中應(yīng)用，而廢舊路面銑刨料利用泡沫瀝青或者乳化瀝青冷再生做下面層，或者添加到熱拌料里做中面層和下面層[7]。

(3)強(qiáng)度要求：圬工材料強(qiáng)度不滿足要求的一律不得用于防護(hù)工程，或用于線外工程，而廢舊路面銑刨料的材料強(qiáng)度不滿足要求的一律不得用于上中面層。

(4)折損利用:如預(yù)制塊等防護(hù)在拆除時(shí)，往往受到一定程度損傷，在重復(fù)利用時(shí)要考慮損耗。

2 廢舊防護(hù)、排水圬工利用方法

2.1 廢舊防護(hù)、排水圬工利用方式

(1)新建防護(hù)、排水直接利用。本項(xiàng)目中，新建主線拱護(hù)尺寸、規(guī)格與拱護(hù)預(yù)制塊規(guī)格不同，橋頭滿鋪的預(yù)制塊不滿足新建六棱塊的厚度要求，上述圬工材料不能直接利用。但是根據(jù)降級(jí)利用原則，廢舊的預(yù)制塊、六棱塊，可以選擇外觀良好、規(guī)格整齊的用在線外涵洞、排水渠等線外工程的防護(hù)加固中。

(2)軟基加固利用。防護(hù)、排水圬工材料，強(qiáng)度相對(duì)較高，碎石化后的材料，比表面積較大，具有良好的透水性，可以減少毛細(xì)水上升，適用于軟基加固換填。依據(jù)軟基加固的方法，對(duì)圬工材料進(jìn)行選型。例如，采用拋石擠淤法時(shí)，圬工材料中片塊石可直接采用；采用換填法時(shí)，選擇粒徑較小和碎石化的圬工材料。

(3)路面底基層、墊層利用。對(duì)于廢舊片石、塊石和預(yù)制塊，一般需將其碎石化，加工為再生集料。經(jīng)篩洗并采用無(wú)機(jī)結(jié)合料處治后，可直接應(yīng)用于路面的墊層或底基層，也可以部分或全部代替二灰穩(wěn)定碎石和水泥穩(wěn)定碎石混合料中的集料。

(4)路基、其他填筑利用。由于圬工渣存在含泥量偏大，性能不穩(wěn)定?？梢該绞?、水泥對(duì)其進(jìn)行處治后，用于路基填筑。圬工渣也可直接用于清淤換填、凹地填平等其他填筑。

2.2 廢舊防護(hù)、排水圬工利用案例

項(xiàng)目全線廢舊防護(hù)、排水圬工總量170 216 m3，其中混凝土106 208 m3，片石64 007 m3，邊溝蓋板5 076 m3。依據(jù)折損原則和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查蓋板損壞情況，考慮采用50%損失率，直接利用蓋板2 284 m3?？招摹?shí)心六棱塊總量1 919 m3，而空心六棱塊在拆除過(guò)程中損壞率相對(duì)較高，考慮采用70%損失率，直接利用六棱塊576 m3，用于線外通道、排水溝的砌石護(hù)坡。剩余混凝土、片石圬工需要進(jìn)行篩選，按照其用于填筑料的材料要求進(jìn)行處理。

對(duì)比新建防護(hù)、排水工程數(shù)量，蓋板利用數(shù)量占新建排水?dāng)?shù)量的6.7%。圬工材料體積較大，再加上防護(hù)效果、美觀性等方面的考慮,因此不能被直接利用，處理時(shí)應(yīng)充分考慮方式的經(jīng)濟(jì)性。地下水豐富的低填淺段，路床底可以填筑圬工廢料；清淤回填的還塘挖方可以用較大碎石塊回填，還節(jié)約了圬工材料碎石化處理的費(fèi)用。

3 廢舊路面銑刨料利用方法

3.1 廢舊路面銑刨料利用方式

(1) 瀝青銑刨料。本項(xiàng)目通過(guò)利用率比選，采用廠拌熱再生料的工藝，流程如下: ①對(duì)改建瀝青路面進(jìn)行銑刨；②把回收所得的廢舊料拉至拌和場(chǎng)地，和新加的骨料、瀝青一并放至相關(guān)的攪拌設(shè)備中開(kāi)始進(jìn)行再生、加熱處理；③將新拌的成品料卸入運(yùn)輸車, 并將其運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)；④進(jìn)行攤鋪與壓實(shí)處理。

(2)水穩(wěn)銑刨料。水泥穩(wěn)定碎石的再生集料大粒徑所占比例較小，物理性質(zhì)相對(duì)均勻，改良后繼續(xù)用于新建路面結(jié)構(gòu)水穩(wěn)層。本項(xiàng)目的“四車道保通”方案，可以滿足盡快利用的需求，考慮新建水穩(wěn)層適當(dāng)應(yīng)用部分。

(3)底基層挖除料。石灰土是較好的路基填筑材料，可將開(kāi)挖出來(lái)的底基層廢料作為路基填筑材料。

3.2 廢舊路面銑刨料利用案例

結(jié)合項(xiàng)目施工組織“保通四車道”的要求，先開(kāi)挖既有硬路肩，待兩側(cè)拼寬部分施工至中面層后，方可轉(zhuǎn)移交通至同一側(cè)，然后銑刨既有路面上面層并進(jìn)行病害處理，全線老路挖除的路面總量為851 501 m3，其中瀝青面層為243 492 m3，基層408 000 m3，底基層200 009 m3。

全線長(zhǎng)102.664 km，四車道總長(zhǎng)82.384 km，六車道長(zhǎng)20.280 km。四車道銑刨瀝青面層195 400 m3，六車道銑刨瀝青面層48 092 m3。推薦硬路肩瀝青混合料再生利用于拼接部分上基層，硬路肩面層銑刨料共計(jì)83 040 m3，按5%的損耗率，將有78 888 m3可用于拼寬部分上基層及下面層。

本項(xiàng)目主線拼寬路面結(jié)構(gòu)中AM-25層利用瀝青熱再生料共142 170 m3，用去老路瀝青銑刨料42 651 m3，利用率為30%。主線拼寬、新建匝道路面下面層共137 775 m3，用去老路瀝青銑刨料37 349 m3，利用率為30%，剩余面層銑刨料碎石作為下基層的集料，具體應(yīng)用情況見(jiàn)表1。

表1 瀝青銑刨料再生應(yīng)用情況(單位：m3)

基層水穩(wěn)銑刨料考慮部分再生利用，全線設(shè)計(jì)利用76 468 m3，用于主線、新建匝道拼寬利用率為25%。本項(xiàng)目土方總體以借方為主，因而在路基填筑及其他填筑中可以考慮利用碎石。具體應(yīng)用情況見(jiàn)表2。

表2 基層銑刨料再生應(yīng)用情況(單位：m3)

老路底基層為石灰土，部分段落挖除的石灰土含水率較高。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的固結(jié)及硬化，強(qiáng)度相對(duì)較高，適當(dāng)改良可以直接填筑路基，其中200 009 m3用于底基層料，200 009 m3用于路堤填筑。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究主要依托實(shí)體安徽某高速公路改擴(kuò)建工程，對(duì)改擴(kuò)建項(xiàng)目中的廢舊料利用展開(kāi)研究，發(fā)現(xiàn)圬工廢棄物可以有效地應(yīng)用于防護(hù)和排水工程，廢舊路面銑刨料可以應(yīng)用于面層、基層、底基層和路基的填筑。廢棄物的循環(huán)利用能夠有效地緩解資源緊張和環(huán)境問(wèn)題，但是瀝青廢棄料的重復(fù)利用率有待進(jìn)一步提升，而且，老路底基層的石灰土能否不經(jīng)改良直接用于路基、路床填筑亟須進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。