建筑垃圾再生材料在路基填筑中的應(yīng)用

林青 LIN Qing

（中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司，石家莊 050200）

0 引言

我國(guó)人口眾多，隨著城市化建設(shè)加快，西安有大量城中村改建、農(nóng)村拆改等項(xiàng)目，因此建筑垃圾與日俱增，再加上環(huán)保形式日漸嚴(yán)峻，提高建筑垃圾的資源化利用率，降低天然材料的消耗量，讓建筑垃圾資源回收利用，減少建筑垃圾堆放引發(fā)的土地占用和環(huán)境污染問(wèn)題迫在眉睫。西安外環(huán)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中大力推廣使用建筑垃圾作為路基填料，用建筑垃圾來(lái)進(jìn)行路基填筑不但能解決天然材料消耗，還能減少取土場(chǎng)對(duì)環(huán)境不必要的破壞，同時(shí)解決了路基填料的問(wèn)題。

1 建筑垃圾再生材料特點(diǎn)及技術(shù)要求控制

1.1 建筑垃圾再生材料特點(diǎn)

建筑垃圾再生材料是各類建筑物、構(gòu)筑物、管網(wǎng)在建設(shè)、拆除、修繕過(guò)程中所產(chǎn)生的固體廢棄物，采用專用設(shè)備破碎、篩分、分揀后形成的再生建筑材料。其成份主要由碎磚瓦、碎混凝土、砂漿、碎礫石土等固體廢棄物構(gòu)成，具有較強(qiáng)的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、韌性、抗凍性、水穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，且遇水不收縮，凍脹危害小，是公路工程難得的水穩(wěn)定性好的填筑材料。建筑垃圾再生材料受所拆建工程的結(jié)構(gòu)影響，產(chǎn)生的固體廢料有所不同，城中村改建、農(nóng)村拆改等項(xiàng)目固體廢物主要是磚混合料，樓板鋼筋，里面還包含了一些不適宜于路基填筑密度的輕質(zhì)雜物（如塑料、木塊、布片、紙屑、泡沫板顆粒等）?？梢钥闯鼋ㄖ偕牧嫌捎诓鸾ńY(jié)構(gòu)的原因?qū)е陆M成材料不穩(wěn)定，粗細(xì)顆粒比例不穩(wěn)定，各材料強(qiáng)度變化也大，材料粒徑變化高。

1.2 建筑垃圾再生材料技術(shù)要求控制

根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》及《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，路基填料應(yīng)滿足路基強(qiáng)度和回彈模量的要求，填料最大粒徑應(yīng)小于150mm。結(jié)合建筑垃圾再生材料的特點(diǎn)建筑，垃圾再生材料應(yīng)滿足下列要求。

①料源控制：從源頭對(duì)鋼筋、木屑、泡沫、生活垃圾等雜物進(jìn)行清理，確保加工后建筑垃圾再生材料輕物質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)含量等符合要求，如有條件可向加工廠派駐工程技術(shù)人員和質(zhì)檢人員加強(qiáng)建筑垃圾再生材料質(zhì)量控制。

②進(jìn)場(chǎng)要求：嚴(yán)格控制填料粒徑，路床填料最大粒徑超過(guò)60mm、路基填料最大粒徑超過(guò)150mm、墊層材料最大粒徑超過(guò)100mm，不允許進(jìn)場(chǎng)。

表1 建筑垃圾再生材料級(jí)配和最大粒徑要求

③采用建筑垃圾再生材料中粒徑小于4.75mm 的細(xì)粒料進(jìn)行有機(jī)質(zhì)含量和易溶鹽含量試驗(yàn)。

④建筑垃圾再生材料的技術(shù)要求按DB61/T1149-2018 建筑垃圾再生材料路基施工技術(shù)規(guī)范控制。

2 建筑垃圾再生材料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)確定

①由于建筑垃圾再生材料顆粒級(jí)配不穩(wěn)定，建筑垃圾再生材料依據(jù)JTGE40-2007《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中T0131-2007 的方法進(jìn)行。試驗(yàn)材料備料時(shí)采用細(xì)料和粗料的比例分別為0-5mm∶5-40mm=20:80~80:20 七種摻配比例進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，根據(jù)摻配比例和最大干密度進(jìn)行線性回歸計(jì)算得到的回歸公式用于施工，表2 為我標(biāo)段施工回歸曲線，應(yīng)根據(jù)材料變化試驗(yàn)確定。

表2 建筑垃圾再生材料技術(shù)數(shù)據(jù)與回歸曲線

②當(dāng)＞40mm 顆粒含量在5%~30%時(shí)，采用＞40mm 顆粒的含量與毛體積密度進(jìn)行修正，因集料中含磚塊等吸水率大的材料，毛體積密度檢測(cè)偏差太大，故宜采用表觀密度代替毛體積密度進(jìn)行修正。

③取細(xì)料和粗料的摻配比例為0-5mm:5-40mm=30:70、50:50、70:30 三種摻配比例，按重型擊試驗(yàn)方法分三層擊實(shí)，每層30、50、98 擊數(shù)，試件泡水96 小時(shí)測(cè)得對(duì)應(yīng)93區(qū)、94 區(qū)、96 區(qū)CBR 值（見(jiàn)表3），建筑垃圾再生材料的承載能力滿足公路路基施工技術(shù)規(guī)范高速公路對(duì)填料最小承載比要求。

表3 建筑垃圾再生材料CBR 檢測(cè)表

表4 建筑垃圾再生材料質(zhì)量檢測(cè)表

表5 施工機(jī)械設(shè)備配置表

表6 建筑垃圾再生材料路基施工碾壓厚度及遍數(shù)

3 建筑垃圾再生材料施工控制

3.1 試驗(yàn)段碾壓參數(shù)確定

我標(biāo)段選擇100m 路基作為建筑垃圾再生材料試驗(yàn)段，通過(guò)合理配備機(jī)械組合，確定松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓含水量等參數(shù)。

3.2 試驗(yàn)段所用建筑垃圾再生材料原材料檢測(cè)結(jié)果

3.3 建筑垃圾再生材料路基施工機(jī)械設(shè)備配置

3.4 建筑垃圾再生材料路基施工工藝流程

圖1 建筑垃圾再生材料路基施工工藝流程圖

3.5 建筑垃圾再生材料路基施工碾壓參數(shù)確定

3.6 施工注意事項(xiàng)

①建筑垃圾再生材料路基填筑采用機(jī)械化流水作業(yè)，施工機(jī)械配置充足，振動(dòng)羊足碾宜選用拖式振動(dòng)羊足碾。

②建筑垃圾再生材料裝運(yùn)前，應(yīng)采用機(jī)械對(duì)建筑垃圾再生材料進(jìn)行拌合，盡量使其混合均勻，避免大粒徑顆粒集中裝運(yùn)。

③布料時(shí)用白灰劃出方格線，應(yīng)根據(jù)最大干密度按照路基最大松鋪系數(shù)、運(yùn)輸車的容積及路基寬度計(jì)算每個(gè)方格所需的填料數(shù)量和卸車數(shù)量，并按計(jì)算松鋪厚度測(cè)定標(biāo)高。卸料時(shí)采取路堤全寬水平分層，先低后高，先兩側(cè)后中間，卸料攤鋪過(guò)程中應(yīng)配備灑水車降塵，并及時(shí)測(cè)出建筑垃圾再生材料的含水率。

④路基施工過(guò)程中應(yīng)有專人清撿建筑垃圾再生材料中混有的塑料袋、木塊、塑料片、布片、紙屑、泡沫輕物質(zhì)等，對(duì)局部大顆粒骨料集中部位應(yīng)由人工采用建筑垃圾細(xì)粒料填充處理，攤鋪過(guò)程中必須保證無(wú)明顯離析。

⑤灑水一般分兩次進(jìn)行，灑水前應(yīng)測(cè)定攤鋪后建筑垃圾再生材料的天然含水率。第1 次灑水約為最佳含水率的60%～70%（一般略大于最佳含水率2%～3%，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣溫調(diào)節(jié)），灑完水后進(jìn)行悶料，2h 后挖開(kāi)數(shù)點(diǎn)檢查，待滲透深度超過(guò)厚度的3/4，且路基表面無(wú)大面積積水時(shí)，采用羊足碾壓路機(jī)振動(dòng)碾壓2-3 遍然后噴灑第2 次水，灑水量約為最佳含水率的30%-40%，灑完后即可采用羊足碾進(jìn)行振壓，使水在振動(dòng)根壓過(guò)程中繼續(xù)下滲，繼續(xù)悶料1-2h（以不粘輪為度），方可采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行振壓。灑水應(yīng)均勻，防止出現(xiàn)表面局部水分過(guò)多現(xiàn)象，如施工時(shí)路基裸露時(shí)間長(zhǎng)、氣溫過(guò)高，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)水。

⑥碾壓按照先邊緣后中間、先輕后重、先慢后快的原則進(jìn)行，碾壓路線縱向互相平行進(jìn)行碾壓，直線地段由邊坡向路基中心碾壓，曲線路段由曲線內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓。碾壓順序：光輪壓路機(jī)穩(wěn)壓→羊足碾壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓→平地機(jī)整平→光輪壓路機(jī)弱振→光輪壓路機(jī)強(qiáng)振→光輪壓路機(jī)靜壓收面。

4 建筑垃圾再生材料壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)

①壓實(shí)度采用灌砂法進(jìn)行檢測(cè)，含水量采用烘干法檢測(cè)，由于建筑垃圾再生材料細(xì)料和粗料含水量偏差較大，坑內(nèi)材料含水量采用全樣烘干確定，再根據(jù)篩分確定含石率，通過(guò)含石量的回歸關(guān)系式計(jì)算壓實(shí)度。

②建筑垃圾再生材料路基施工壓實(shí)度檢測(cè)頻率為每壓實(shí)層每1000 平方不少于2 點(diǎn)，不足1000 平方時(shí)檢驗(yàn)2點(diǎn)（段落超過(guò)200 米時(shí)應(yīng)增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)）。下路堤壓實(shí)度≥93%、上路堤壓實(shí)度≥94%、路床壓實(shí)度≥96%。

③由于建筑垃圾再生材料填筑表面粗糙度比較大，EVD 檢測(cè)時(shí)要用少量干燥砂對(duì)檢測(cè)面進(jìn)行找平。

④動(dòng)態(tài)變形模量檢測(cè)每壓實(shí)層每100m 等間距檢查2個(gè)斷面6 點(diǎn)，每斷面左、中、右各1 點(diǎn)，左右取點(diǎn)距路基邊緣1m 處，路基≥30MPa、路床≥40MPa。當(dāng)動(dòng)態(tài)變形模量不滿足規(guī)定值，則需進(jìn)一步測(cè)定該點(diǎn)的壓實(shí)度，壓實(shí)度滿足要求時(shí)，則該點(diǎn)合格，壓實(shí)度不滿足要求，則該點(diǎn)不合格。

⑤按試驗(yàn)段壓實(shí)參數(shù)進(jìn)行壓實(shí)施工，后續(xù)通過(guò)對(duì)93區(qū)、96 區(qū)300 組壓實(shí)數(shù)據(jù)與EVD 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，按3σ 剔除異常值，得到壓實(shí)度與EVD 關(guān)系圖。

圖2 壓實(shí)度與Evd 對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

根據(jù)對(duì)壓實(shí)度與EVD 數(shù)據(jù)分析進(jìn)行回歸關(guān)系對(duì)應(yīng)可看出，EVD 檢測(cè)值＞32.4 滿足93 區(qū)壓實(shí)要求，EVD 檢測(cè)值＞48.2 滿足96 區(qū)壓實(shí)要求，在滿足壓實(shí)參數(shù)情況下，可通過(guò)EVD 快速檢測(cè)施工路段壓實(shí)度。

⑥路床設(shè)計(jì)彎沉為120（0.01mm），通過(guò)對(duì)200 組建筑垃圾再生材料EVD 與落錘式彎沉儀檢測(cè)數(shù)據(jù)剔除不符合數(shù)據(jù)后分析，得到彎沉值與EVD 關(guān)系圖。

根據(jù)彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到彎沉平均值為78.2（0.01mm），彎沉代表值為102.6（0.01mm），根據(jù)對(duì)彎沉值與EVD 數(shù)據(jù)分析進(jìn)行回歸關(guān)系對(duì)應(yīng)可看出，EVD 檢測(cè)值＞53.9 滿足彎沉設(shè)計(jì)要求，在路床施工時(shí)為滿足設(shè)計(jì)彎沉要求，要提高壓實(shí)功率。

圖3 彎沉與EVD 對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

5 結(jié)論

隨著各省城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)有大量的老舊建筑逐漸達(dá)到使用壽命，需要拆改，造成建筑垃圾逐年增長(zhǎng)，建筑垃圾堆放也引發(fā)大量的土地占用，造成環(huán)境污染。通過(guò)我標(biāo)段的工程實(shí)例分析，利用建筑垃圾填料進(jìn)行路基填筑，可以有效地減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。傳統(tǒng)的路基填筑材料通常需要大量的天然石料或沙土，而使用建筑垃圾再生材料可以充分利用廢棄物資源，減少對(duì)自然資源的開(kāi)采，降低環(huán)境負(fù)荷。

建筑垃圾再生材料具有良好的工程性能和穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)科學(xué)處理和加工后的再生材料可以達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，并且具有較高的密實(shí)度、承載力和耐久性。這些特點(diǎn)使得它們?cè)诼坊钪心軌蚋玫爻惺苘囕v荷載和自然環(huán)境變化帶來(lái)的影響。

使用建筑垃圾再生材料還能夠降低施工成本。相比于傳統(tǒng)材料，建筑垃圾再生材料往往價(jià)格更低，而且可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理和加工，減少了運(yùn)輸和處理的成本。因此，在大規(guī)模路基填筑工程中，使用建筑垃圾再生材料可以幫助節(jié)約施工資金，提高經(jīng)濟(jì)效益。

需要注意的是，在應(yīng)用建筑垃圾再生材料時(shí)，需要進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和施工。這包括選擇適當(dāng)?shù)脑偕牧项愋?、控制其質(zhì)量和配比、采取合適的施工方法等。同時(shí)，還要加強(qiáng)監(jiān)督和管理，確保建筑垃圾再生材料在路基填筑中能夠發(fā)揮出良好的效果，并且不會(huì)對(duì)交通安全和環(huán)境造成不良影響。

綜上所述，建筑垃圾再生材料在路基填筑中的應(yīng)用具有重要意義。它們可以有效地解決資源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題，提高工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。但需要注意科學(xué)合理的設(shè)計(jì)與施工，并加強(qiáng)監(jiān)督管理。通過(guò)正確使用建筑垃圾再生材料，我們可以為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，并達(dá)到資源循環(huán)利用的目標(biāo)。