建筑垃圾在車輛基地地基處理中的應用

劉建成

（濟南軌道交通集團有限公司，山東濟南 250000）

隨著我國建筑業(yè)的高速發(fā)展，建筑垃圾處理問題已成為社會關注的熱點。據(jù)統(tǒng)計，我國目前建筑垃圾堆放總量已達70 億t，每年新產(chǎn)生的建筑垃圾超過4 億t，但是綜合處理利用率不到5%[1]?，F(xiàn)在砂石資源匱乏的問題己經(jīng)迫在眉睫，建筑垃圾資源化處置利用，不僅可以減少污染、少占用土地，還可以減少原生料開采，保護山體、河流，節(jié)約工程造價[2]。

本項目以濟南軌道交通1 號線范村車輛基地建設為依托，通過建筑垃圾在地基處理中的應用，實現(xiàn)建筑垃圾處置減量化、資源化、無害化。使得工程造價得到進一步的控制，促進建筑垃圾的二次開發(fā)利用[3]。

1 車輛基地建筑垃圾概況

1.1 工程概況

濟南市軌道交通1 號線范村車輛基地是濟南軌道交通1號線的控制中心，也是軌道交通車輛存放、日常保養(yǎng)、檢修的主要區(qū)域。車輛基地原有的地貌為既有村莊，征地拆遷后產(chǎn)生大量的建筑垃圾，建筑垃圾總量約為10 萬m3，絕大部分為拆遷后的磚塊、石塊、砂石、渣土等建筑垃圾，約占總建筑垃圾的90%，非常適于再循環(huán)利用，可利用程度和價值比較高，建筑垃圾分布情況如圖1 所示。

圖1 建筑垃圾現(xiàn)場分布情況

1.2 建筑垃圾的成分特征

目前對于建筑垃圾還不能進行準確的定義，主要原因是建筑垃圾組分包含物多種多樣，不同地區(qū)的建筑垃圾組分差異較大[4]。通過實地調(diào)研，將項目現(xiàn)場堆放的建筑垃圾可再生利用部分進行初步的成分及粒徑分析。通過隨機取樣篩分，結果顯示車輛基地范圍內(nèi)的建筑垃圾中細顆粒(渣土、石子、砂漿、中細砂等)約占30%～45%，粗顆粒(廢棄混凝土、碎磚、石塊等)約占45%～95%，粒徑100～800mm，平均300mm。建筑垃圾成分如表1 所示：

表1 建筑垃圾成分統(tǒng)計表

2 建筑垃圾地基處理方法

建筑垃圾作為地基處理材料已在多個項目成功運用，并取得良好的效果，為本工程的運用提供了技術依據(jù)及參考。根據(jù)現(xiàn)場建筑垃圾分布情況將建筑垃圾擬用于沖擊碾壓區(qū)域及強夯區(qū)域。

2.1 建筑垃圾分揀、破碎處理

首先對對建筑渣土進行分選分揀，分揀破碎按照人工分揀、機械分揀、機械破碎三步進行。首先人工將建筑垃圾內(nèi)的生活垃圾、塑料袋、有機物等不可利用部分進行分揀；完成后機械對場地內(nèi)的建筑垃圾進行翻倒并將粒徑大于20cm 的建筑垃圾進行分揀集中堆放；最后對集中堆放的大塊建筑垃圾采用移動式破碎設備進行統(tǒng)一破碎。

強夯施工由于其巨大的夯擊能對夯擊范圍內(nèi)的建筑垃圾能進一步破碎，且能將建筑垃圾夯擊到深處與土進行進一步的混合，形成骨架結構，本工程用于強夯施工的建筑垃圾最大粒徑控制在200mm 以內(nèi)，用于沖擊碾壓的建筑垃圾最大粒徑控制在100mm 以內(nèi)，保證建筑垃圾厚度與沖擊遍數(shù)達到經(jīng)濟適用的目的。

2.2 沖擊碾壓處理

沖擊碾壓前清除試驗范圍內(nèi)地表種植土及人工填土，整平后自卸汽車配合挖掘機、推土機滿鋪30cm 最大粒徑小于10cm的建筑垃圾并整平。施工采用三邊形雙輪牽引式?jīng)_擊壓路機。沖擊壓路機沖碾輪的沖擊勢能25kJ，行駛速度12km/h。

沖擊碾壓過程中從路基的一側向另一側轉圈沖碾，沖碾順序應符合“先兩邊、后中間”的次序。以輪跡重疊1/2 鋪蓋整個區(qū)域為沖碾一遍，試驗區(qū)共沖碾25 遍，沖擊碾壓最后5 遍的沉降量不大于1cm。

2.3 強夯地基處理

強夯試驗區(qū)域內(nèi)滿鋪50cm 最大粒徑小于20cm 的建筑垃圾并進行整平。3000kN·m 強夯區(qū)選用80t 噸履帶式起重機，落距18.5m，采用自動脫鉤裝置；圓形夯錘，帶氣孔，夯錘直徑2.1m，重16.5t。4000kN·m 強夯區(qū)選用80t 噸履帶式起重機，落距18.7m，采用自動脫鉤裝置；圓形柱錘，夯錘直徑1.2m，重21.6t。夯擊方式采用三遍點夯，兩遍滿夯的方式。

表2 強夯前后物理力學指標對比表

利用強夯法處理建筑垃圾時要根據(jù)工藝試驗測得的結果，確定強夯施工過程中的參數(shù)，包含夯擊點安放形式和夯點之間距離、每擊夯擊能、落距與夯錘重量、每次夯擊數(shù)、夯擊次數(shù)與每次間隔時長。通過工藝試驗得出強夯3000 kN·m 區(qū)域，最佳夯擊數(shù)為6-8 擊；4000 kN·m 區(qū)域最佳夯擊遍數(shù)為7-9 擊。夯擊沉降量與夯擊次數(shù)關系曲線如圖2 所示：

圖2 夯擊點夯沉量與夯擊次數(shù)的關系曲線

3 建筑垃圾地基處理效果檢測

3.1 地基承載力試驗

通過平板靜載荷試驗判定地基地基承載力特征值是否滿足設計要求。由圖3 可以看出隨著荷載的增加，載荷試驗的p～s曲線無明顯比例界限，承載力未達到極限荷載，且加載至最大試驗荷載時承壓板沉降達到相對穩(wěn)定標準，因此按最大加載力的一半確定地基承載力，測得地基承載力均滿足設計要求。

圖3 地基承載力試驗p～s 曲線

3.2 壓實系數(shù)、地基系數(shù)試驗

沖擊碾壓區(qū)壓實系數(shù)采用灌砂法測定，地基系數(shù)K30 采用承載板法測定，試驗時選用300mm 直徑剛性承載板進行靜壓載荷試驗。根據(jù)檢測結果地基系數(shù)K30 在155-162MPa/m 之間。各層壓實系數(shù)K 在0.95-0.97 之間，由此可以看出，壓實系數(shù)及地基系數(shù)K30 試驗均滿足設計要求。

3.3 強夯處理深度及均勻性評價

通過動力觸探試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗對強夯地基的處理深度及其均勻性進行評價，進一步驗證地基承載力，主要試驗數(shù)據(jù)如表2 所示。

試驗表明強夯處理后各土層承載力得到很大提高，路基土的物理力學性質(zhì)得到較大改善，土體均勻程度系數(shù)β 按下式計算：

動力觸探、靜力觸探、標貫試驗結果顯示的地基處理效果與地基承載力試驗結果基本一致。建筑垃圾強夯法施工后對表層1-4m 的地基處理效果明顯，地基承載力顯著提高，標貫擊數(shù)平均提高2-3 擊，隨著深度增加處理效果隨之減弱，處理后地基均勻性系數(shù)β=13.7/11.5=1.19＜1.8，均勻性較好，地基承載力滿足設計要求。

4 結論

4.1 技術分析

強夯法對建筑垃圾要求低，處理深度大，可以很大程度的提高處理后的土層承載力，適應性較強，可以廣泛的應用于建筑垃圾處理。沖擊碾壓法造價較低，但建筑垃圾粒徑不宜過大，處理深度淺，可用于地基處理深度較淺的普通區(qū)域。

4.2 經(jīng)濟效益

車輛基地共存有建筑垃圾約10 萬m3，通過強夯和沖擊碾壓處理90%都得到有效利用，綜合地基處理每平方造價可以降低7.2 元，共計可以節(jié)省造價250 萬元。同時通過對建筑垃圾的有效利用，本工程在保證施工質(zhì)量和安全的前提下可以縮短地基處理工期一個月左右，施工進度得到有效保證。

4.3 環(huán)境效益

本工程減少排放的建筑垃圾若按堆放5m 高考慮，可以減少用地30 畝，同時可以減少由于建筑垃圾堆放所造成的揚塵污染及對周邊環(huán)境的污染。有效改善了該區(qū)域的城市形象，改善了市容市貌，有利于節(jié)能減排和大氣治理。