建筑棄料堆填場綜合整治施工工藝

莫智鈞

(中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510420)

1 工程概況

澳門建筑棄料堆填場填埋區(qū)占地面積約70萬m2，位于澳門國際機(jī)場南聯(lián)絡(luò)橋南部(相距100 m)，澳門路環(huán)發(fā)電廠北部(相距約150 m)，集廢棄物處置、填埋堆存、物料分選以及運輸、環(huán)境保護(hù)多重功能于一體，具有較突出的綜合性和顯著的社會公益屬性。

2 施工復(fù)雜性分析

1)堆填場上部建筑設(shè)施類型豐富。堆填場除了用于基礎(chǔ)的填埋活動外，還規(guī)劃頗具規(guī)模的建筑設(shè)施，包含但不限于南堤、LNG儲配站、永久出運碼頭。但在多數(shù)建筑設(shè)施建設(shè)中均對施工現(xiàn)場的地基質(zhì)量提出較高的要求，例如基礎(chǔ)的差異沉降、側(cè)向變形均要得到有效控制。如何在大厚度的建筑棄料上安全開展建筑建設(shè)工作，是工程中的重難點內(nèi)容。

2)現(xiàn)場軟土狀態(tài)因建筑棄料堆載而改變。建筑棄料傾倒至軟土層上，在10年的堆載后，原本厚度為15～25 m的軟土層上方形成頗具規(guī)模的建筑棄料層，該部分厚度達(dá)到6～28 m等。在該堆載過程中，天然軟土處于持續(xù)被壓縮、變形的狀態(tài)，由此增加現(xiàn)場地質(zhì)條件的復(fù)雜度。受不均勻高壓載的影響，部分區(qū)域的深層軟土狀態(tài)被迫發(fā)生改變，在剪切破壞之下顯現(xiàn)出裂縫。

3)建筑棄料材料性質(zhì)差異化。建筑棄料的類型豐富，各自在物理、化學(xué)性質(zhì)方面均有所差別，且堆載量較大，在此條件下導(dǎo)致堆填場逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟?fù)雜的狀態(tài)，潛在諸多難以直接察覺的安全隱患，必須在施工前做全面的勘察工作，根據(jù)實際情況采取整治施工工藝。

3 堆填場整治施工工藝分析

3.1 邊界條件的分析與確定

3.1.1 對周邊機(jī)場、電廠的考慮

差異沉降的基本控制要求為：滑行道、停機(jī)坪及機(jī)場聯(lián)絡(luò)橋樁基<2∶1 000，澳門機(jī)場跑道<1∶1 000。經(jīng)現(xiàn)場實地監(jiān)測后準(zhǔn)確掌握機(jī)場和電廠在安全層面的具體情況。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷電廠護(hù)岸結(jié)構(gòu)的變形特性，其側(cè)向變形量為4～7 mm(按月計)，變形速率0.05～0.27 mm/d，通過與規(guī)范的對比分析發(fā)現(xiàn)，兩項指標(biāo)均被控制在許可范圍內(nèi)。

在南聯(lián)絡(luò)橋上布設(shè)觀測點，命名為T1～T5；在機(jī)場跑道的堤堰處布設(shè)觀測點，命名為WP1～WP15。經(jīng)監(jiān)測后，匯總南聯(lián)絡(luò)橋樁基各測點的數(shù)據(jù)生成監(jiān)測結(jié)果圖，具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 南聯(lián)絡(luò)橋樁基側(cè)向變形

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可以得知，樁基的側(cè)向變形量穩(wěn)定在15 mm內(nèi)；在整個監(jiān)測過程中以2016年5月較為特殊，該時段在T2監(jiān)測點處出現(xiàn)最大值，即30.1 mm，但后續(xù)該值有明顯降低的變化，減小至8.1 mm。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，在該時段組織了聯(lián)絡(luò)橋周邊的清淤工作，存在一定的擾動，從而產(chǎn)生最大變形量。

機(jī)場跑道堤堰監(jiān)測結(jié)果如圖2所示。分析發(fā)現(xiàn)，隨著與堆填場距離的減小，側(cè)向變形也有減小的變化，變形值0～25 mm；反之則有變形增加的變化，變形值達(dá)到20～50 mm。

圖2 機(jī)場跑道海堤處的側(cè)向變形

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)可以得知，機(jī)場及電廠的變形、差異沉降均得到有效的控制(在許可范圍內(nèi))，但需注意的是，在堆填活動持續(xù)開展之下周邊建筑將逐步受到堆填場的影響，因此需建立固定邊界，盡可能控制其影響范圍，減小對周邊現(xiàn)狀建筑物的干擾。

3.1.2 南北邊界

對南端開敞海域采取封閉措施，新建南堤，由此形成穩(wěn)固的邊界條件，以便堆填活動及上部設(shè)施建設(shè)工作的高效開展。

3.1.3 對上部計劃建造設(shè)施的考慮

確定地基的變形控制標(biāo)準(zhǔn)，具體考慮如下幾種情況：剛性樁基礎(chǔ)5～7 cm，半剛性碎石樁基礎(chǔ)5～10 cm，塑料排水板8～12 cm。對于場內(nèi)主要設(shè)施的建設(shè)，采取的是“同步交叉、流水作業(yè)”的基本思路。

3.2 地基處理的難點梳理

1)軟土層上已經(jīng)存在較多的建筑棄料，根據(jù)規(guī)劃需在局部建設(shè)建筑設(shè)施。此時，應(yīng)以合理的方法確定地基處理標(biāo)高，結(jié)合實際情況采取具有可行性的地基處理方案，有效提升堆填場的堆存容量[1]。

2)地基處理時場區(qū)內(nèi)的土方量類型較多，包含沉降量、卸載量、回填量等，應(yīng)準(zhǔn)確梳理彼此的關(guān)系，組織土方平衡計算，采取有效的協(xié)調(diào)措施，使堆填場在經(jīng)過地基處理后仍具備充足的容納空間。

3)在地基處理過程中，場區(qū)仍需收納建筑棄料，并且此階段還存在土方卸載、搬運等一系列活動，因此，必須明確土方的具體流向及數(shù)量，提升土方倒運的秩序性[2]。

3.3 地基處理方案的確定

3.3.1 地基處理標(biāo)高的控制

堆填場的交地標(biāo)高為6.0 m，實測結(jié)果表明，現(xiàn)階段場地的平均標(biāo)高約為8.0 m，綜合分析后將地基處理標(biāo)高設(shè)為6.0 m，按此標(biāo)準(zhǔn)開展工作。

3.3.2 地基處理方法

地基處理的目的在于擴(kuò)充場地堆存容量，盡可能消除各類安全隱患。為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有必要對建筑設(shè)施的基礎(chǔ)做二次加固處理。地基處理采取的是排水預(yù)壓固結(jié)的方法，穿透3～20 m厚的建筑棄料，將排水板設(shè)置到位，有效解決水侵蝕問題。

3.3.3 土方平衡

地基處理時主要考慮如下幾類土方量：標(biāo)高超過6 m，土方量為V1；標(biāo)高在6 m以內(nèi)，欠方量V2；進(jìn)料量V3；一級沉降量V4；標(biāo)高超過6 m時剩余富足土方量V5。前述各類土方量的關(guān)系為：V5=V1+V3-(V2+V4)。根據(jù)既有數(shù)據(jù)展開計算得到具體的土方量，即：V1=197.6萬m3，V2=102.9萬m3，V3=228萬m3，V4=145.9萬m3，V5=176.4萬m3。

經(jīng)過地基處理后檢測堆填區(qū)場地標(biāo)高，結(jié)果表明其平均標(biāo)高為10 m，此條件下的土方量有三類，即：標(biāo)高超過10 m可繼續(xù)堆存容積量V6；二級沉降量V7；總?cè)莘e量V8。前述各類土方量的關(guān)系為：V8=V6+V7。根據(jù)既有數(shù)據(jù)展開計算得到具體的土方量，即：V6=101.7萬m3，V7=25.1萬m3，V8=126.8萬m3。從計算結(jié)果來看，在將地基處理工作落實到位后，堆填區(qū)仍可容納的建筑棄料達(dá)到126.8萬m3。

3.3.4 土方倒運

1)對堆填場做劃分處理，形成16個小區(qū)，以6.0 m為分界點，以上部分卸載，以下部分做地基處理并回填。

2)綜合考慮材料的特性以及以往各月建筑棄料情況(類別及具體的數(shù)量)，預(yù)估建筑棄料來料量為9 000 m3/d。

3)按分區(qū)的方法有序組織土方倒運和地基處理工作，實現(xiàn)對施工工序的有效優(yōu)化，從源頭上消除施工風(fēng)險。

4)廢料來量明顯偏多時(超過預(yù)估值)，易引發(fā)堆填場周轉(zhuǎn)難度增加、施工進(jìn)程中斷等問題。對此，在場外設(shè)臨時周轉(zhuǎn)場地，提高對特殊情況的應(yīng)對水平。

5)所有建筑棄料均實施集中堆放的模式，有利于后期堆填場管理工作的高效開展。

3.3.5 惰性物料的類型、分布及應(yīng)用

磚塊、石料、素混凝土等均屬于惰性物料。經(jīng)分析，在6 m以上范圍內(nèi)惰性硬料占比達(dá)到總量的59.03%(質(zhì)量占比)，180 m以上的該部分占比達(dá)到12.99%。

惰性物料經(jīng)分選處理后可作為填海、筑堤的施工材料。以筑堤為例，通常需根據(jù)拋石粒徑展開關(guān)于水流沖刷能力的驗算。正常情況下，單塊質(zhì)量應(yīng)達(dá)到10 kg及以上，材料形狀視為粒徑約200 mm的球體。具體至本堆填場的實際情況中，對于粒徑超過180 mm的石頭，若單塊質(zhì)量達(dá)到10 kg以上，則可以作為海堤碎石填層以及堤身的施工材料；或是對其采取粉碎處理措施，用于填海。

3.3.6 海泥類型及應(yīng)用要求

海泥以粒徑在0.075 mm以內(nèi)的細(xì)顆粒為主，例如淤泥、黏土塊?，F(xiàn)階段堆填場已經(jīng)存在部分淤泥及黏土，將其用于機(jī)場陸域回填施工中。在完成地基處理后陸域承載力可達(dá)140～180 kPa。合理選擇海泥是保證填海工程質(zhì)量的關(guān)鍵前提，主要考慮如下幾點。

1)基礎(chǔ)開挖的軟性物料較為豐富，其成分差異化特征顯著，綜合考慮類似的工程案例，確定海泥含水率，要求其不超過50%～70%。

2)考慮現(xiàn)場條件以及類似工程經(jīng)驗確定海泥的有機(jī)質(zhì)含量，要求該值在5%以內(nèi)。

3.3.7 建筑廢料的類型及處理

建筑廢料包含鋼筋混凝土、塑料、玻璃、木材等，其中有部分材料具有一定的污染性，不宜作為填海施工材料[3]。此外，為避免環(huán)境污染問題，在堆存時采取針對性的處理措施，提高工程的綠色施工水平。

4 結(jié) 語

隨著城市化發(fā)展步伐的邁進(jìn)，建筑棄料的產(chǎn)生量有所增加，合理規(guī)劃堆填場并有效利用均為重點工作內(nèi)容。本文則結(jié)合工程實例，對建筑棄料堆填場的整治施工工藝展開探討，提出一些思路以及作業(yè)方法，希望本次所提內(nèi)容可為類似工程提供參考。

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