基于建筑垃圾再生料的公路改擴建工程路基穩(wěn)定性研究

摘要 為研究建筑垃圾再生料在公路改擴建工程路基施工中的應用效果，文章以某公路改擴建工程為例，通過篩選建筑垃圾再生料，獲取滿足施工標準級配的再生料，并通過溫縮試驗分析再生料的性能后，將篩選的建筑垃圾再生料用于路基施工中，按照施工步驟完成公路改擴建工程的路基施工。結(jié)果顯示，該建筑垃圾再生料用于改擴建工程路基施工后，可保證路基的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 建筑垃圾；再生料；公路改擴建工程；路基穩(wěn)定性

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）02-0102-03

0 引言

隨著城市化進程的加速，建筑垃圾的數(shù)量急劇增加，其合理處置與資源化利用成為當前社會關(guān)注的熱點問題。與此同時，公路改擴建工程作為交通建設領(lǐng)域的重要組成部分，對于提升道路通行能力、優(yōu)化交通布局具有至關(guān)重要的作用[1]。在這一背景下，基于建筑垃圾再生料的公路改擴建工程的路基穩(wěn)定性研究，不僅具有重要的理論價值，更具備顯著的實踐意義[2]。建筑垃圾再生料作為一種新型的建筑材料，其利用建筑廢棄物進行再生加工，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和環(huán)境保護。建筑垃圾再生料具備堆積密度低、孔隙率高、壓碎指標高、可操作性強等特點，因此將其應用于公路改擴建工程的路基建設中，不僅可以降低工程成本，減少天然資源的消耗，還有助于減少建筑垃圾對環(huán)境的污染[3]。然而，建筑垃圾再生料的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)與傳統(tǒng)的路基材料存在較大差異，穩(wěn)定性問題成為制約其廣泛應用的關(guān)鍵因素。該文通過對建筑垃圾再生料的物理性質(zhì)、力學性質(zhì)及其在路基結(jié)構(gòu)中的行為特性進行深入分析，探究其在公路改擴建工程中的應用效果及穩(wěn)定性表現(xiàn)，并將該技術(shù)應用于實際工程中，分析其在路基中的應用效果，為工程實踐提供科學的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 基于建筑垃圾再生料的公路改擴建工程路基穩(wěn)定性分析

1.1 工程概況

該文以某公路改擴建工程為例，工程全線長度為104.5 km，為雙向六車道設計，路基寬度為28 m，分離式路基寬度為14 m。該公路在規(guī)劃建設時，填方路基和挖方路基的高度均在1.2 m以上，填筑施工量較大，路基填筑需要大量的填料。公路部分路段內(nèi)拆除大量建筑物，存在大量的建筑垃圾，因此為降低公路的建設成本，減少建筑垃圾的堆放，該工程預計采用建筑垃圾再生料實現(xiàn)該公路的路基施工，完成路基填筑。該公路改擴建工程路基橫斷面示意圖如圖1所示：

確定改擴建工程路基的施工方案后，將建筑垃圾料用于路基填筑施工時，先對路基進行清表施工，其清理深度需達到40 cm；完成該施工后，再使用篩選以對處理后的再生料進行分層回填，使其滿足水泥穩(wěn)定碎石的標高；同時，應嚴格控制各層的填筑厚度在25 cm以內(nèi)，以最大限度地保證路基填筑后的均勻性和密實性[4]。填筑完成后使用壓路機對每一層進行碾壓，直至達到規(guī)定的密實度和穩(wěn)定性要求，這樣做不僅可以確保路基的強度和穩(wěn)定性，還能提高路面的平整度和使用壽命。為了增強路基的防水性能，計劃在第1層和第2層之間鋪設一層防水土工合成材料；這種材料具有良好的防水效果，可以有效防止水分滲透到路基內(nèi)部，從而保護路基免受水害的侵蝕[5]。最后，為了確保土基排水通暢，還將在路基外側(cè)布設縱向排水溝，以及時將路基內(nèi)部的積水排出，防止水分積聚對路基造成損害[6]。

1.2 建筑垃圾再生料應用

1.2.1 建筑垃圾再生料選擇

該工程將建筑垃圾再生料作為路基填筑材料，對該再生料的質(zhì)量進行檢驗。首先對產(chǎn)生的建筑垃圾進行精細回收和篩選，保證其含泥量不超過5%，同時保證再生料中不存在雜物后，對其進行破碎處理。

將該工程沿線路段內(nèi)拆除的建筑垃圾材料進行篩選，該建筑垃圾整體可分為磚、混凝土塊、碎石等，通過回收分揀后，進行級配篩選，篩選時應保證再生料的粒徑不超過37.5 mm，壓碎值不超過30%，液限不可超過28%，塑性指數(shù)小于9。獲取其中4種級配的建筑垃圾再生料，分別為19～31.5 mm的1#再生料、9.5～19 mm的2#再生料、4.75～9.5 mm的3#再生料、0～4.75 mm的4#再生料。

使用建筑垃圾再生料進行改擴建工程的路基填筑時，需計算再生料的破碎情況，保證路基壓實后再生料級配的不均勻系數(shù)ξu大于15，曲率系數(shù)ξo控制在1～3之間，以保證最佳級配。兩個系數(shù)的計算公式分別如下：

式中：d——土的特征粒徑（mm）；對于曲率分布線來說，小于該粒徑的土粒體積，分別占據(jù)土?？傮w積的60%、30%、10%。

1.2.2 建筑垃圾再生料的溫縮試驗

完成建筑垃圾再生料的選擇后，為判斷再生料在路基填筑時的應用效果，該文對其進行溫縮試驗，其主要目的是研究建筑垃圾再生料在溫度變化條件下所展現(xiàn)出的體積變形特性[7]。通過這一試驗，可以更深入地理解再生料在不同溫度環(huán)境中的行為模式，進而評估其在實際工程應用中的適用性和穩(wěn)定性。該試驗在溫度箱內(nèi)進行，試驗溫度在-25℃～45℃之間，共設定5個溫度級別，每個級別的溫差12℃，降溫速率設定為0.5℃·min-1，恒溫持續(xù)時間為3 h。在該試驗條件下，進行3次循環(huán)試驗，依據(jù)溫縮應變采集結(jié)果，計算溫縮系數(shù)wt，其計算公式如下：

式中：t和t-1——兩個相鄰的恒溫時間段；ηt和ηt-1

——兩個相鄰恒溫時段下的溫度值；zt和zt-1——兩個相鄰恒溫時段下的溫縮應變；βs——線膨脹系數(shù)。

依據(jù)該試驗確定使用的建筑垃圾再生料滿足施工標準后，方可將其用于公路改擴建工程的路基填筑施工。

1.3 基于建筑垃圾再生料的路基施工

將選擇的建筑垃圾再生料進行拌和制備后，運輸至施工現(xiàn)場進行路基施工，關(guān)鍵施工內(nèi)容如下所述：

1.3.1 機械攤鋪

由于路基工程量較大，因此該文選擇機械進行混合料的攤鋪。在機械攤鋪作業(yè)中，速度的控制至關(guān)重要，建議維持在每分鐘1.0～2.5 m的范圍內(nèi)。為確保攤鋪質(zhì)量，應盡可能實現(xiàn)勻速攤鋪，并嚴格遵循連續(xù)性原則，盡量避免不必要的中斷。螺旋分料器需持續(xù)旋轉(zhuǎn)以均勻送料，其轉(zhuǎn)動速度應與攤鋪速度相匹配，確保兩者的參數(shù)均衡。同時，兩側(cè)邊緣處需確保有足夠的混合料，因此在布料過程中需特別關(guān)注此區(qū)域。攤鋪機配備自動找平裝置，結(jié)合前期已精確設置的兩側(cè)基準控制線，可實現(xiàn)精細化找平，確保攤鋪層面的平整度。關(guān)于松鋪系數(shù)，一般建議控制在1.25～1.40之間，若采用人工攤鋪方式，可適當調(diào)整至1.40～1.50，以適應不同的施工環(huán)境和需求。在整個攤鋪過程中，需密切關(guān)注各項參數(shù)的變化，及時進行調(diào)整，確保攤鋪作業(yè)的高效、穩(wěn)定和高質(zhì)量完成。通過科學的施工方法和精細化的管理，可以進一步提高路面的平整度和耐久性，為道路的安全、舒適運行提供有力保障。

在道路幅寬較大的情況下，為了提升施工效率和質(zhì)量，通常會安排兩臺攤鋪機按照梯隊聯(lián)合作業(yè)模式進行攤鋪施工，同時應控制兩臺攤鋪機的前后距離，確保最大距離不超過10 m，最小距離不低于5 m。兩臺機器按照各自設定的速度勻速運行，以確保攤鋪的均勻性和連續(xù)性。若受現(xiàn)場條件限制無法使用平地機進行路基攤鋪面找平，可采用人工掛線的方法完成。在各層攤鋪過程中，需嚴格測量、控制攤鋪厚度，使其和層厚相同，以確保道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

攤鋪完成后，進行攤鋪面的平整處理，將高處的集料刮出路外，同時避免出現(xiàn)粗、細集料的離析問題，以保證道路的平整度和美觀度。經(jīng)過處理后的區(qū)域應達到工程要求的坡度和路拱，且各部位的接縫必須具備足夠的平整性，這對于提升道路的整體質(zhì)量和行車舒適度具有重要意義。

1.3.2 碾壓施工

攤鋪完成后，應選擇壓路機進行碾壓施工。該文結(jié)合再生料的特性及施工需求，設計的碾壓方案如表1所示：

注意事項：（1）在碾壓過程中，如發(fā)現(xiàn)起皮、松散等現(xiàn)象，應立即停止碾壓，并翻開受影響區(qū)域進行再次拌和，確保路面的完整性和穩(wěn)定性。（2）所有碾壓工作必須在水泥開始初凝前完成，以確保再生料的充分壓實和路面的平整度。（3）碾壓作業(yè)完成后，使用平地機進行最終的平整工作，確保路拱和超高符合設計要求，為后續(xù)的道路使用和維護奠定堅實的基礎。

質(zhì)量控制：在碾壓過程中，應持續(xù)監(jiān)控路面的平整度和壓實度，確保它們達到規(guī)定的標準。同時，應定期檢測再生料的物理性能，包括抗壓強度、抗剪強度等，以確保施工質(zhì)量滿足設計要求。通過精心設計的碾壓方案和嚴格的質(zhì)量控制措施，可以確保道路施工的質(zhì)量和效率，為道路的安全使用和長期維護提供有力保障。

1.3.3 施工縫處理

完成碾壓作業(yè)后，對碾壓段的末端進行詳細檢查至關(guān)重要。這一步主要是為了確保碾壓段的平整度、厚度等關(guān)鍵指標符合設計要求。為此，選用精確的3 m直尺作為檢查工具，由經(jīng)驗豐富的專員進行操作，以確保數(shù)據(jù)的準確性。專員將使用3 m直尺沿著碾壓段的末端進行連續(xù)的測量，記錄每個測量點的數(shù)據(jù)，并與設計要求進行對比。如果發(fā)現(xiàn)任何不符合要求的區(qū)域，將立即進行標記，并采取相應的修復措施。一旦確認碾壓段的末端處理結(jié)果無誤，應及時在該區(qū)域覆蓋塑料薄膜。這一步驟的主要目的是防止水分散失和外界污染對道路造成損害。塑料薄膜能夠有效隔絕空氣和水分，保持道路表面的濕潤和清潔，為后續(xù)的養(yǎng)護工作提供良好基礎。

2 結(jié)果分析

依據(jù)上述小結(jié)完成施工后，為分析建筑垃圾材料在改擴建工程路基施工中的應用效果，測試施工后路基的水穩(wěn)定系數(shù)，其計算公式如下：

式中：Ri——不同浸水時間下的無側(cè)限抗壓強度（N/mm2）；R0——6 d無側(cè)限抗壓強度（N/mm2）。

依據(jù)式（4）對施工后的路基在不同浸水時間下水穩(wěn)定系數(shù)K的計算結(jié)果，如表2所示：

對表2測試結(jié)果進行分析后得出，通過文中研究的施工技術(shù)進行擴改建工程的路基施工后，隨著浸水時間的增加，水穩(wěn)定系數(shù)逐漸下降。在浸水4 d、6 d、8 d和10 d后，水穩(wěn)定系數(shù)分別為0.905、0.896、0.891和0.887，這表明隨著水分的逐漸滲透和浸泡，路基的抗壓強度受到一定程度的影響。然而，值得注意的是，盡管水穩(wěn)定系數(shù)有所下降，但即便在浸水10 d后，水穩(wěn)定系數(shù)仍然保持在0.887的水平上。這說明該建筑垃圾再生料用于改擴建工程路基施工后，在較長時間的浸水條件下，其穩(wěn)定性依然能夠滿足工程要求，表明該建筑垃圾再生料在改擴建工程路基施工中的應用效果良好，能夠保證路基的穩(wěn)定性，具有良好的應用性能。

3 結(jié)論

建筑垃圾再生料越來越多，對環(huán)境造成一定污染，同時會占用較大的場地進行堆放，因此將其用于工程施工，是降低其影響和工程施工成本的有效手段。但是，其在工程中的應用效果尤為重要，文中以實際工程為例，將建筑垃圾再生料應用于路基施工中，同時確定施工工藝，完成路基施工。通過應用結(jié)果分析，證明其在路基施工中具備較好的應用效果，能夠保證路基施工后的穩(wěn)定性。

參考文獻

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