高速公路路基施工中建筑垃圾再生材料的應(yīng)用

楊云全 耿傳宇 武兵

（山東宇通路橋集團(tuán)有限公司，山東 東營(yíng) 257300）

建筑垃圾材料是建設(shè)施工單位新建、改建、擴(kuò)建及拆除各類建筑物、構(gòu)筑物、管網(wǎng)及公民用房屋裝修裝飾過程中所產(chǎn)生的除草皮、樹根及生活垃圾之外的廢料、棄土等的統(tǒng)稱，建筑垃圾材料中腐殖質(zhì)及有機(jī)質(zhì)含量均應(yīng)在5%以內(nèi)，易溶鹽含量應(yīng)在0.5%以內(nèi)。公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：根據(jù)粒徑5mm以上顆粒含量以及粒徑5mm以下顆粒物理力學(xué)指標(biāo)可將建筑垃圾材料分為一級(jí)和二級(jí)，其中二級(jí)建筑垃圾無法直接應(yīng)用，必須用水泥加固并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可使用。建筑垃圾成分復(fù)雜，主要為廢棄混凝土塊，在建筑垃圾中摻加石灰、粉煤灰后，改性填筑料具備良好的壓實(shí)度、水穩(wěn)性、抗?jié)B性和路用性能。合理有效利用建筑垃圾再生料，既能緩解資源能源矛盾，又能節(jié)省施工成本，保證工程進(jìn)度。

一、工程概況

某在建高速公路全長(zhǎng)124.8km，雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速100km，路基寬27.5m。該高速公路第二合同段周邊既有建筑拆除后產(chǎn)生大量建筑垃圾，清運(yùn)過程既耗費(fèi)人力物力，又占用處置用地，還會(huì)出現(xiàn)遺散、揚(yáng)灰、粉塵等環(huán)境問題。與此同時(shí)，該合同段建設(shè)沿線天然石料匱乏，若從其他地區(qū)運(yùn)輸，則面臨高昂的運(yùn)輸費(fèi)用和時(shí)間成本。為積極響應(yīng)國(guó)家能源節(jié)能政策，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾材料資源化利用，有效解決天然石料資源匱乏問題，該合同段計(jì)劃全部使用粒徑5mm以下建筑垃圾細(xì)粒土開展路基填筑施工。

二、建筑垃圾土改良方案

該高速公路附近的建筑垃圾以磚渣土為主，為增強(qiáng)土體強(qiáng)度及路用性能，降低其滲透性、壓縮性及路基變形，提升填料水穩(wěn)性，必須開展改良試驗(yàn)。結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，石灰改良土及粉煤灰改良土均能獲得較好的改良效果，根據(jù)該高速公路施工段磚渣土性能及工程路用性能要求，擬摻加石灰和粉煤灰[1]，配合比如表1所示。

表1 磚渣土摻加石灰和粉煤灰改性配合比

按照上表配合比開展最佳含水量下土體改良處理，壓實(shí)度控制在0.96，制備試件并養(yǎng)護(hù)4d后開展室內(nèi)試驗(yàn)，檢測(cè)路基填筑建筑垃圾改良土體材料性能。

（一）壓縮試驗(yàn)

不同配合比路基建筑垃圾再生填料壓縮系數(shù)如圖1所示，圖中P表示荷載壓強(qiáng)。1#試驗(yàn)組（石灰摻加比2%、粉煤灰摻加比2%）的建筑垃圾再生料壓縮系數(shù)及可壓縮性最大，路用性能不良，不適宜作為高速公路路基填筑料。3#試驗(yàn)組（石灰摻加比3%、粉煤灰摻加比3%）的建筑垃圾再生料壓縮系數(shù)最小，不可壓縮性最佳，適宜應(yīng)用于高速公路路基填筑。

圖1 不同配合比路基建筑垃圾再生填料壓縮系數(shù)

（二）滲透試驗(yàn)

試驗(yàn)土樣主要為細(xì)粒式磚渣土，應(yīng)通過變水頭滲透試驗(yàn)確定土體滲透系數(shù)，各試驗(yàn)組平均滲透系數(shù)分別為9.93045×10-6、1.07886×10-6、1.07059×10-6、8.44684×10-6和2.88552×10-5。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，3#試驗(yàn)組（石灰摻加比3%、粉煤灰摻加比3%）的建筑垃圾再生填筑料滲透系數(shù)最小，改良試樣滲透性最低，最適用于路基回填。

（三）CBR試驗(yàn)

3#試驗(yàn)組的建筑垃圾再生填筑料路用性能最佳，以該方案再生填筑料開展CBR試驗(yàn)，測(cè)定CBR值，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。CBR值為荷載壓強(qiáng)與標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)之比，當(dāng)貫入量均值取2.5mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)取7.0MPa。試驗(yàn)結(jié)果表明，貫入量均值2.5mm時(shí)荷載壓強(qiáng)為765.4kPa，CBR值為10.94%，符合高速公路路基CBR值應(yīng)至少為8%的要求[2]。

圖2 建筑垃圾再生填料荷載強(qiáng)度及貫入量試驗(yàn)結(jié)果

在該高速公路合同段起訖樁號(hào)k045+100～k045+800段開展施工試驗(yàn)，結(jié)果顯示：試驗(yàn)段并未出現(xiàn)明顯下沉和沉降差異，重型載重車輛能正常通行，滲水及排水性能良好。結(jié)果表明，摻加石灰和粉煤灰改良后的建筑垃圾路基填筑再生料路用性能良好，可用于路基回填。

三、建筑垃圾再生料路基填筑施工

（一）建筑垃圾再生材料處理

采用孔徑250mm×250mm的篩分設(shè)備篩除建筑垃圾材料中粒徑250mm以上的顆粒，同時(shí)噴灑水霧除塵以抑制塵土，及時(shí)清理生活垃圾等雜物。破碎處理篩分后剩下的粒徑250mm以內(nèi)的建筑垃圾顆粒，使破碎后的粒徑均不超出100mm。

（二）摻灰拌和

按照試驗(yàn)確定的改性配合比（石灰摻加比3%、粉煤灰摻加比3%）拌和建筑垃圾，標(biāo)號(hào)P.C32.5的復(fù)合硅酸鹽水泥摻量為2.5%，根據(jù)建筑垃圾材料現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)密度值和拌和機(jī)設(shè)計(jì)傳料速度控制摻灰量[3]。制備好的建筑垃圾再生填筑料按照100m3/批開展石灰劑量、粉煤灰摻量、含水量等的分批次檢驗(yàn)，合格后由自卸車運(yùn)輸至路基填筑區(qū)填筑施工。

（三）攤鋪及碾壓

在高速公路建筑垃圾再生料填筑施工前必須開展攤鋪試驗(yàn)，根據(jù)虛鋪厚度與壓實(shí)厚度之比確定虛鋪系數(shù)，該公路建筑垃圾再生填料虛鋪系數(shù)取1.16。根據(jù)填筑區(qū)域?qū)嶋H大小及虛鋪厚度確定填筑料用量，按照10m×10m的尺寸在路基上標(biāo)出倒料格子，根據(jù)格網(wǎng)布置控制填料使用量。篩分后的建筑垃圾再生料直接用于路床頂面以下2.0m至路基底范圍內(nèi)路基時(shí)，虛鋪厚度應(yīng)不大于350mm，填料粒徑最大為250mm；篩分并破碎后的建筑垃圾再生料用于路床頂面以下2.0m范圍內(nèi)路基時(shí)，虛鋪厚度應(yīng)不大于230mm，填料粒徑最大為100mm。

為保證質(zhì)量，必須加強(qiáng)施工工藝及施工順序控制，根據(jù)相關(guān)規(guī)范開展質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定。應(yīng)按初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段進(jìn)行：①初壓階段：羊足碾以2.0km/h的速度振動(dòng)碾壓兩遍，再改用3Y-20型光輪壓路機(jī)以同樣速度振壓一遍；②復(fù)壓階段：羊足碾以2.0km/h的速度振壓一遍，再用3Y-20型光輪壓路機(jī)以同樣速度振壓一遍，碾壓施工應(yīng)從兩邊向中間以縱向進(jìn)退方式開展，相鄰輪次重疊寬度應(yīng)為輪寬的1/3；③終壓階段：羊足碾以2.0km/h的速度振壓一遍，再用3Y-20型光輪壓路機(jī)以同樣速度振壓一遍，最后由3Y-20型光輪壓路機(jī)以4.0km/h的速度靜壓一遍后結(jié)束。為保證碾壓成型的路基始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)，應(yīng)封閉交通并覆蓋養(yǎng)生7d，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后檢測(cè)路基設(shè)計(jì)橫斷面寬度、表面平整度、沉降量及軸線偏位，均符合設(shè)計(jì)要求方可通車。

四、結(jié)語

綜上所述，建筑垃圾再生料應(yīng)用于公路路基試驗(yàn)段填筑既能省去建筑垃圾二次轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)、降低施工成本，又能再生利用既有資源、保護(hù)環(huán)境。高速公路建筑垃圾再生料路基填筑施工為建筑垃圾再生利用開辟了新途徑，工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著提升。本文分析了建筑垃圾再生料路基填筑的施工問題，對(duì)于原路面以下仍為建筑垃圾時(shí)路面施工及封水處理問題，尚待深入探討。