基于工業(yè)化生產(chǎn)的城市廢棄渣土資源化利用對策研究
——以浙江紹興為例

要彥波，任月鳳，劉靜靜

（1.紹興市再生資源有限公司，浙江 紹興 312000；2.紹興文理學(xué)院 土木工程學(xué)院，浙江紹興 312000）

中國以前所未有的速度踐行著城市化進(jìn)程，以短短的20年的時間實(shí)現(xiàn)歐美國家百年城市發(fā)展，城市規(guī)模的急劇擴(kuò)張，隨之而來的是土地資源日趨稀缺。為破解城市空間發(fā)展的不足，地下城市的建設(shè)已成為全國城市發(fā)展常態(tài)，由此帶來的副產(chǎn)品——渣土，又成為制約城市建設(shè)的新問題。

工程渣土主要包括地下空間開挖、建筑泥漿脫水干化、拆除固廢垃圾等，其處置一直是土木工程建設(shè)中的難點(diǎn)問題。傳統(tǒng)的處理方法有吹填造陸、焚化、晾曬、棄置等，但在面對體量巨大的建筑廢棄渣土?xí)r，存在著處理周期長、成本昂貴、占用大量土地資源等問題[1]。

新技術(shù)的發(fā)展，催生了建筑渣土資源化新的應(yīng)用途徑，例如：制磚業(yè)、陶?；⒎N植營養(yǎng)土等，填料化是最主要途徑，其消納體量大、成本低廉、工藝簡單的特點(diǎn)便于推廣和應(yīng)用[2]。同時環(huán)保新常態(tài)下對于渣土填料化應(yīng)用有了新的要求，穩(wěn)定土傳統(tǒng)路拌法難以得到有效發(fā)展，加速推進(jìn)穩(wěn)定土工業(yè)化施作成為必然趨勢。

1 城市廢棄渣土資源化進(jìn)展

1.1 城市廢棄渣土資源化政策支撐

近年來，國家非常重視環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，針對城市廢棄渣土資源化發(fā)布一系列政策，以改善現(xiàn)有建筑廢棄渣土的回收和再生利用體系，同時促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，主要發(fā)布的政策如圖1所示[3-6]。

圖1 城市廢棄渣土相關(guān)政策

1.2 環(huán)境保護(hù)要求促進(jìn)工業(yè)化施作發(fā)展

習(xí)近平在十九大報(bào)告中指出，堅(jiān)持人與自然和諧共生。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策[7]。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)離不開填料，新環(huán)保政策下，礦山關(guān)停，建筑材料緊張，踐行習(xí)主席“兩山理論”，還青山綠水的同時，極大地促進(jìn)了渣土填料化循環(huán)利用的研究與推廣[8]。傳統(tǒng)路拌穩(wěn)定土填料的生產(chǎn)施作過程中，土的干燥、翻拌均在露天情況下操作，受自然天氣影響，大量含有一定腐蝕性固化劑粉塵和細(xì)土揚(yáng)塵對施作區(qū)的綠色植被、空氣質(zhì)量嚴(yán)重污染，因此路拌法現(xiàn)已難以推行。環(huán)保規(guī)范化施作成為渣土填料化利用的必要出路。

隨著渣土產(chǎn)生量的大幅增加，傳統(tǒng)堆棄處理，后端以粗放式利用為主，消納量低，難以成系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)資源化利用。工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)是城市棄土資源化利用大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)，工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)包括：改良土填料產(chǎn)品，生產(chǎn)改良土產(chǎn)品的工藝，改良土的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等，產(chǎn)品定額等主要系統(tǒng)建設(shè)要素。

改良土產(chǎn)品在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范的約束下，成熟的大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)，在定額的指導(dǎo)下就具備了推廣和應(yīng)用條件，當(dāng)前政府助推、環(huán)保約束的社會經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下，必然促成城市棄土資源化循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)的形成。

2 傳統(tǒng)路拌法和工業(yè)化生產(chǎn)

2.1 施工工藝

穩(wěn)定土路拌工藝法基本原理是，施工現(xiàn)場經(jīng)消解后的石灰（或其他固化劑）與晾曬后的渣土通過路拌設(shè)備拌和、碾壓形成的板體固結(jié)結(jié)構(gòu)[9]，其工藝如圖2所示。其主要裝備組成：用于攤鋪土的平地機(jī)、推土機(jī)；用于晾曬和粉碎土體的鏵犁、路拌旋耕機(jī)；用于石灰消解的水泵、挖掘機(jī)；碾壓成型的碾壓裝備。

圖2 路拌法生產(chǎn)施工工藝

穩(wěn)定土工業(yè)化生產(chǎn)工藝基本原理是，在廠區(qū)內(nèi)通過悶灰沙化調(diào)節(jié)原渣土含水率，經(jīng)機(jī)械粉碎、均勻拌和而生產(chǎn)的一種混合材料，通過攤鋪、碾壓形成板體固結(jié)結(jié)構(gòu)，其基本工藝如圖3所示。其特點(diǎn)是將大部分工藝流程設(shè)置在封閉的廠區(qū)環(huán)境內(nèi)，施工現(xiàn)場主要工作是攤鋪和碾壓成型；主要裝備組成：用于土的悶灰沙化的挖掘機(jī)、皮帶輸送設(shè)備；用于土的粉碎、拌合的整裝設(shè)備；用于土的攤鋪的平地機(jī)、推土機(jī)，以及用于碾壓成型的碾壓裝備。

圖3 工業(yè)廠拌法生產(chǎn)施工工藝

2.2 施工特點(diǎn)

傳統(tǒng)路拌法和工業(yè)化生產(chǎn)主要在環(huán)境保護(hù)、施工質(zhì)量管控以及天氣影響三方面存在主要區(qū)別。在傳統(tǒng)路拌法中，石灰作為膠結(jié)材料用于路基工程，傳統(tǒng)路拌法有著工藝簡單、裝備廉價、運(yùn)距可控、造價低廉的特點(diǎn)，因此基本上把持了石灰穩(wěn)定土施工工法[10]。然而，相對于工業(yè)化生產(chǎn)，傳統(tǒng)路拌法在環(huán)境保護(hù)、施工質(zhì)量管控以及在受天氣影響下的表現(xiàn)有明顯的劣勢，兩者之間的對比如圖4所示。

圖4 傳統(tǒng)路拌法和工業(yè)廠拌法生產(chǎn)施工特點(diǎn)對比

以浙江紹興為例：紹興市境地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，季風(fēng)顯著，四季分明，氣候溫和，濕潤多雨。常年降水量平均為1 438.9 mm，降水量變化呈雙峰型且年際變化較大，即3—6月和9月為兩個多雨季，7—8月和10月至翌年2月為兩個少雨季，年降雨日數(shù)平均為156.2 d。一般情況下需要渣土晾曬兩三天，結(jié)果可能又遇見雨天，施作期有限。傳統(tǒng)路拌法長期在浙江紹興地區(qū)難以推廣，其中一個原因就是施作期短，并影響施作質(zhì)量。

但是需要注意的是，工業(yè)化處置建筑渣土也存在不足之處需要改進(jìn)。工業(yè)化生產(chǎn)穩(wěn)定土其自身的特點(diǎn)，存在大量不可移動設(shè)施，產(chǎn)品運(yùn)距不可控，且合理運(yùn)距較短，廠區(qū)含水控制時間長，人機(jī)成本高于路拌法等缺點(diǎn)。

2.3 經(jīng)濟(jì)性分析

穩(wěn)定土工業(yè)化、商品化推廣與應(yīng)用過程中，經(jīng)濟(jì)效益是一個決定產(chǎn)業(yè)是否能夠推廣成敗的決定性因素。渣土作為原材料的穩(wěn)定土的定位是代替?zhèn)鹘y(tǒng)筑路宕渣，因此經(jīng)濟(jì)性分析中以宕渣對比分析基礎(chǔ)。

以浙江紹興為例。宕渣作為路基填筑材料定額預(yù)算價130 元/m3，一般施工單位中標(biāo)價115 元/m3?，F(xiàn)穩(wěn)定土填料定額預(yù)算價122 元/m3，一般施工單位中標(biāo)價在100 元/m3左右。以紹興市鹿湖莊路試點(diǎn)工程為例，工業(yè)化穩(wěn)定土與宕渣填料經(jīng)濟(jì)性對比分析見表1。

表1 穩(wěn)定土與宕渣填料經(jīng)濟(jì)性分析表

分析表1可得：（1）宕渣填料基本上是以虧損的形式參與工程建設(shè)，或以其他項(xiàng)目整體平衡效益參與工程建設(shè)，這樣就對工程質(zhì)量帶來了潛在的隱患；（2）穩(wěn)定土填料具有良好經(jīng)濟(jì)性，為推廣與應(yīng)用提供了極為良好的基礎(chǔ)條件。另外，渣土穩(wěn)定化填料還可以通過減少棄土場設(shè)置、節(jié)約填埋堆棄土的資源、減少礦山挖掘等帶來間接經(jīng)濟(jì)效益，相比傳統(tǒng)路基填料塘渣保守估算產(chǎn)生的環(huán)境正效益為3.48 元/t。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

隨著國家對環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)苛，宕渣等筑路填料礦的關(guān)停，宕渣、山皮石作為路基填料路基施工的成本越來越高，填料質(zhì)量越來越差，與此同時極速城市建設(shè)中大量的城市棄土無處堆放，毀壞耕地，破壞環(huán)境，渣土的消納已經(jīng)成為嚴(yán)重的社會問題。渣土改良資源化利用代替?zhèn)鹘y(tǒng)的宕渣填料，既解決渣土消納問題，又解決筑路填料短缺問題，有著良好的社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益，在國家政策支持下，渣土的資源化利用必有極為廣闊的發(fā)展空間。

3.2 建議

（1）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大宗材料一般具有低附加值、運(yùn)輸費(fèi)用成本占比高的特性，因此一般基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大宗材料多為就地取材、因地制宜的選則。渣土資源化利用更是受到低附加值和運(yùn)輸成本影響，需要考慮臨界運(yùn)輸距離。

（2）依據(jù)渣土生產(chǎn)和消納的特點(diǎn)，結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大宗材料的特性，合理的產(chǎn)業(yè)布局是渣土資源化利用的重要助推器。依據(jù)消納收入和土地、運(yùn)輸成本分析，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)保效益的基礎(chǔ)上確定合理運(yùn)距。經(jīng)測算紹興地區(qū)合理運(yùn)距為半徑25 km。