廢料在公路工程中的再生利用及造價對比分析

張亮亮

（黑龍江遠(yuǎn)升工程咨詢有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

施工建設(shè)單位在新建、改建、擴(kuò)建及拆除各類建筑物、構(gòu)筑物等過程中，產(chǎn)生的大量棄土、棄料和其他廢棄物，即建筑廢料。近年來我國建筑業(yè)房屋施工面積呈總體上升趨勢，隨著城市的發(fā)展，建筑垃圾生產(chǎn)存量在將突破30 億噸。相較于德國、日本、新西蘭等國家高于75%的建筑垃圾再生利用率，我國在對廢舊建筑材料的研究領(lǐng)域仍處于初步階段，大多數(shù)的建筑廢料僅對其做填埋或隨意堆放處理，易造成廢料越積越多、用于堆放的公共場地面積越來越少的局面。因此，如何在有限的城市內(nèi)部空間中實現(xiàn)該部分建筑資源的再生利用，將成為日后現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中亟待解決的難題。公路工程項目施工中，將建筑廢料作為墊層、基層填料使用是實現(xiàn)消納建筑廢料的高效途徑。本文通過工程實例，論述建筑廢料在公路施工再生利用的可行性。

一、建筑垃圾應(yīng)用于高速公路路基中的現(xiàn)狀

我國是一個基建大國，公路建設(shè)對砂石等材料的需求量較大，如果對垃圾進(jìn)行分類和再生，替代一些沙石等材料作為公路路基的填筑材料，能夠有效解決建筑垃圾污染問題，實現(xiàn)建筑材料資源的可持續(xù)發(fā)展。日本學(xué)者在建筑垃圾再生混凝土研究方面取得了一定成果，建筑垃圾在公路路基材料中的利用率達(dá)到了99%。德國建筑垃圾的利用率達(dá)到87%，美國、荷蘭等對建筑垃圾進(jìn)行了分類，通過三級利用，總體上能夠使建筑垃圾的利用率達(dá)到90%。我國主要使用再生磚，而建筑垃圾再生利用率只有5%。相比發(fā)達(dá)國家，我國在建筑垃圾再生應(yīng)用方面的技術(shù)水平相對較低。建筑垃圾應(yīng)用應(yīng)注意以下問題:如果在路基回填時粗集料分布不均勻，可能會導(dǎo)致整體強(qiáng)度偏低、強(qiáng)度變化大等問題。

二、建筑垃圾在高速公路路基中的再生應(yīng)用

（一）室內(nèi)試驗

本次路基換填施工利用的建筑廢料主要為磚渣及混凝土碎塊。施工中采用的建筑廢料通過采購方式收集。采購所得的建筑廢料需統(tǒng)一堆放在堆料場，并對混雜其中的生活垃圾、腐殖物、金屬材料等非適用性雜質(zhì)進(jìn)行初步篩分，對大粒徑集料進(jìn)行機(jī)械破碎解小，至最大粒徑不超過37.5mm。實驗中取建筑廢料磚集料、混凝土集料配比依次為0%∶100%、20%∶80%、40%∶60%、60%∶40%、80%∶20%、100%∶0%的六種情況下的混合料分別進(jìn)行CBR 試驗。根據(jù)試驗規(guī)程，采用Ⅱ-2 重型擊實試驗方式進(jìn)行測試，然后將裝有式樣的試筒放在路強(qiáng)儀上進(jìn)行承載比試驗，通過多組試驗結(jié)果均值對比后，決定選取貫入量為5mm 的承載比。

（二）場地處理

施工前需對軟基路段進(jìn)行場地清理，開挖臨時排水溝排水。測量人員對場地進(jìn)行施工放樣并撒白灰標(biāo)記相鄰邊樁，便于后續(xù)的換填施工。在換填路段內(nèi)使用挖掘機(jī)挖出換填深度內(nèi)的淤泥，并取樣品進(jìn)行試驗檢測，對其中各項檢測指標(biāo)均合格的可作為換填料使用。

（三）建筑垃圾的試驗和路面基料的設(shè)計

由于建筑垃圾組分不同，在進(jìn)行基層回填生料配比過程中，需要采取合理的工藝。先取樣分析建筑垃圾并試驗建筑垃圾的成分、強(qiáng)度、最佳干密度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等。通過試驗分析，了解建筑垃圾的參數(shù)性能，合理地對鋪筑路段的配合比進(jìn)行調(diào)整，確定工藝參數(shù)。做好人工分揀工作，清除建筑垃圾中的一些塑料袋、木塊等雜質(zhì)。為了保證路基施工質(zhì)量和效果，需要合理進(jìn)行混合料配比，確定建筑垃圾水泥的產(chǎn)量。

（四）面層利用方案

采取工藝較為完善的廠拌熱生產(chǎn)工藝作為項目施工方案，普通熱拌瀝青混合料的成本對比。主線既包括瀝青路面銑刨，還包括先運回拌和站堆放、存儲，待主線或匝道施工具有工作斷面后，再將回收料進(jìn)行拌和再生利用。再生料施工過程中，拌和時間消耗時間稍長。瀝青混合料的施工溫度，要高于道路石油瀝青混合料10℃左右。銑刨、運輸?shù)冗^程中消耗較長時間，容易拖延施工時間。此項目施工中常規(guī)瀝青單價費用低廉，而運用廠拌熱再生瀝青混合料施工成本則較高，綜合進(jìn)行考慮以后，選擇常規(guī)瀝青作業(yè)施工工藝。

（五）力學(xué)性能

路面結(jié)構(gòu)中基層材料破壞主要是受拉應(yīng)力作用，無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層材料的力學(xué)指標(biāo)一直是無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，其原因主要是水泥基材料的抗壓強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層材料抵抗外力破壞有著積極的作用。由數(shù)據(jù)可知，上述無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度較為良好，表明其力學(xué)性能較為良好且抗外力破壞能力較強(qiáng)，能夠極大限度滿足路面設(shè)計對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層的要求。

（六）布料及碾壓

施工場地初步處理后，用自卸車將上述摻量比例的混合填料分別撒布在劃分好的6 處相鄰的5.47m×5.47m 的白灰粉方格線內(nèi)，每方格填料大概12m3，松鋪厚度約40cm。用推土機(jī)進(jìn)行初步推平，并利用風(fēng)鎬和挖掘機(jī)將大粒徑集料再次解小，保證廢料粒徑不大于松鋪厚度的2/3。利用22T 重型壓路機(jī)以3km/h 速度對填料進(jìn)行分層碾壓，碾壓從兩側(cè)向中部的順序進(jìn)行。前四遍碾壓分別按靜壓1 遍、弱振2 遍、強(qiáng)振1 遍開展，第四遍后每加一遍強(qiáng)振需進(jìn)行沉降差測量（6 處試驗段各選2 個斷面，每個斷面5 個測量點），并對現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)作匯總及處理分析，直至確定符合規(guī)范要求的沉降差所對應(yīng)的遍數(shù)。

（七）工程造價分析

建筑廢料在工程施工中的應(yīng)用，除了要滿足技術(shù)層面要求外，還應(yīng)考慮造價上的可行情況。按照《公路工程基本建設(shè)項目概算預(yù)算編制辦法》《公路工程預(yù)算定額》及《公路工程機(jī)械臺班費用定額》計算可知，在同一施工標(biāo)段中，采用不同軟基回填方案，造價綜合指標(biāo)有所不同。可見，在相同回填量下，宜利用建筑廢料開展軟基換填處置，對比回填片石、土和回填碎石、中粗砂、土的施工方案，造價分別降低約21%、27%，在地方材料價格階段性上漲時期具有可行性及經(jīng)濟(jì)效益，可將該施工方案應(yīng)用于實際施工中。

（八）攤鋪施工

運料車卸料過程中主要使用漸進(jìn)式鋪攤法。為了避免路基填料骨料分布不均，需通過人工方式對較高的堆體進(jìn)行整平操作，先低后高，先兩側(cè)后中央。在完成卸料之后，需要馬上進(jìn)行初平操作，主要是用推土機(jī)來推平再生料。操作過程中，需要注意將一層建筑垃圾細(xì)料撒布在表面上，接著通過光輪壓路機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓，最后再進(jìn)行精平操作。攤鋪混合料時，應(yīng)審核攤鋪質(zhì)量，保證攤鋪效果。如果發(fā)現(xiàn)超粒徑骨料，及時清除。使用垃圾進(jìn)行填筑時，應(yīng)進(jìn)行找平，加強(qiáng)細(xì)節(jié)控制，保證路基表面層沒有明顯的高差。完成攤鋪之后，還需要測定建筑填料的含水量，及時灑水，保證含水量符合要求。

（九）現(xiàn)場檢測

為測量試驗段工作面碾壓平整后的實際質(zhì)量情況，利用落錘式彎沉儀（FWD）及核子密度儀對攤鋪結(jié)構(gòu)層進(jìn)行實地測量，測量點位置與沉降差測試點相同。經(jīng)測試數(shù)據(jù)匯總處理，可得出在不同磚集料、混凝土集料摻量下試驗段的彎沉值、回彈模量和干密度情況。從檢測結(jié)果可以看出，回彈模量和干密度指標(biāo)隨廢料摻量的增大呈減小趨勢，彎沉值呈增大趨勢。在磚集料摻量為0%-40%時，各項指標(biāo)變化趨于平緩；當(dāng)大于40%時，指標(biāo)變化幅度有所加大。從而推斷在實際施工時，可將40%磚集料：60%混凝土集料摻量作為換填施工混合填料的控制指標(biāo)。綜合試驗段檢測結(jié)果、機(jī)械設(shè)備組合因素分析，采用磚集料和混凝土集料混合比例為40%∶60%的再生混合填料效果最佳，磚集料含量不宜超過40%，并以松鋪厚度為40cm，22T 重型壓路機(jī)碾壓7 遍作為軟基換填施工工藝的控制指標(biāo)，指導(dǎo)后續(xù)現(xiàn)場軟基換填施工。

結(jié)束語：綜上所述，從節(jié)約成本的角度出發(fā)，此次項目施工作業(yè)中運用了路基填料方案。運用廢棄掩埋的施工方案，需要運用防滲膜進(jìn)行包裹。此過程中仍然存在對地下水污染的危險，因此作業(yè)過程中需要運用廢舊瀝青混合料填筑路基，將剩余的瀝青進(jìn)行堆積，以方便下次進(jìn)行利用。此項廢舊瀝青混凝土再利用方案經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性具有明顯優(yōu)勢，可為以后類型工程提供技術(shù)支持。