某機場工程回填建筑垃圾沖擊碾壓試驗研究

王家磊

（中國民航機場建設集團公司 北京 100101）

某機場工程回填建筑垃圾沖擊碾壓試驗研究

王家磊

（中國民航機場建設集團公司 北京 100101）

飛行區場內拆遷遺留的建筑垃圾數量較大，采取回收利用措施兼具環保和經濟效益。機場工程中，土基的壓實度至關重要。本文采用沖擊碾壓法進行建筑垃圾填筑體處理試驗，得出了合理有效的施工參數及施工工藝。根據施工后的壓實度檢測試驗結果可知，以此確定的施工參數在該工程中取得了良好的處理效果，可作為后續大面積施工的參考依據。

機場；建筑垃圾；沖擊碾壓；壓實度；試驗

1 前 言

城市基本建設規模的不斷擴大，給城市和社會帶來了新的污染源—建筑垃圾。絕大部分建筑垃圾未經任何處理便被施工單位運往郊外或鄉村，采用露天堆放或填埋的方式處理，耗用大量的征用土地費、垃圾清運費等建設經費，同時清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境污染[1]。因此，倘若建筑垃圾回收利用措施得當，則對社會兼具環保和經濟效益。

本文總結了某機場土方填筑工程成功利用建筑垃圾的實例，為相關的研究和類似工程提供了一定的借鑒意義。

2 工程概況

2.1 概況

飛行區場內拆遷遺留的建筑垃圾數量較大，約200萬方，采取回收利用措施，則環保和經濟效益顯著。建筑垃圾的成分主要是磚塊、混凝土塊、素填土及少量生活垃圾等。其特點是粒徑極差較大，粒徑較小者，風季易形成揚塵，較大的混凝土塊、砌塊會給破碎及運輸帶來困難。飛行區建筑垃圾概況如圖1所示。

圖1 飛行區建筑垃圾概況

2.2 工程地質條件

勘察揭露表明，擬建場地地表以下20m深度范圍內的地層，表層為人工填土層，其下為新近沉積層及一般第四紀沉積層，巖性以粉土、粘性土及砂土為主，從上至下分別描述如下：

1）砂質粉土素填土：黃褐色，松散～稍密，稍濕，主要以砂質粉土為主，局部為粘質粉土素填土，含少量混凝土塊、磚渣、灰渣等雜質。

2）砂質粉土：褐黃色，中密，稍濕，含云母，氧化鐵，夾粘質粉土、粉細砂、粉質粘土及粘土。

3）砂質粉土：褐灰色～灰色，中密～密實，稍濕～濕，含云母、氧化鐵及少量有機質，夾粘質粉土、粉細砂、粉質粘土及粘土。

4）粉質粘土：褐黃色，濕～很濕，可塑，含氧化鐵，夾粘質粉土、砂質粉土及粘土。

5）粉細砂：褐黃色，密實，飽和，砂質純凈，礦物成分以云母、石英、長石為主。

詳細勘察鉆探深度（20.0m）范圍內觀測到兩層地下水。第一層地下水為上層滯水，勘察期間僅個別鉆孔中飽和狀態下的砂土、粉土有揭露，水量較小，無成層穩定水位；以人工灌溉及大氣降水為主要補給方式，以蒸發為主要排泄方式。第二層地下水為層間潛水，水位埋藏較深，少數鉆孔揭露，地下水類型為層間潛水，大氣降水和地下徑流為主要補給方式，以蒸發和地下徑流為主要排泄方式。

3 試驗方案及結果分析

3.1 試驗方案

因建筑垃圾成分復雜、工程力學性質較差、處理經驗相對較少，針對建筑垃圾的填筑性能開展現場試驗，根據試驗成果確定后續大面積施工的填筑方法和控制指標。

土基壓實是場道土基施工的一個重要方面，它直接影響機場的長期使用性能。為了以較小的費用獲得滿意的服務性能，對土基壓實采用有效的方法是十分重要的。根據以往機場工程經驗，對比振動碾壓和沖擊碾壓兩種工法表明，對于相同鋪厚、相同碾壓遍數的填筑料，沖壓的壓實度和沉降量均大于振碾的壓實度和沉降量，并且振碾的壓實度檢測普遍不能滿足設計要求，而沖壓的壓實度檢測絕大多數能夠滿足設計要求。[2]

沖擊壓實技術經過了四十多年的研究、改進和完善，發展成高能量連續式沖擊壓路機，兼有恒定重量的、揉擠的、振動的和沖擊的壓實設備，能更有效壓實土基。其主要特點為：

（1）沖擊式壓路機生產效率是傳統壓路機的4～5倍，一般沖擊式壓路機行駛速度為12～15km/h，而傳統壓路機行駛速度為1.5～2.5km/h。這對于提高生產效率，縮短工期是十分重要的。

（2）沖擊式壓路機有效影響深度是傳統壓路機3～4倍。對于原地基土質不良的工程，一般需要大量的時間和資金換土，再行碾壓，而沖擊壓實技術可直接沖擊壓實，壓實影響有效深度 1.0～1.2m，省去了換土工序，可大大提高生產效率、降低工程造價具有十分重要作用。

（3）沖擊式壓路機對土基含水量要求較傳統壓路機范圍大，通常傳統壓路機所要求含水量為最佳含水量的±2%，而對沖擊式壓路機來說，一般情況下，當細粒土含量大于等于 50%時，含水量（w）范圍：wopt-4%≤w≤wopt+2%；當細粒土含量小于50%時，wopt-3%≤w≤wopt+2%。對于特別干旱、或特別潮濕地區土方施工，其施工的難易程度是完全不一樣的。

綜上所述，從滿足設計要求、工效、工期、造價等，沖擊碾壓具有填料厚度大，施工速度快等優點，同時其壓實效果較好，因此沖擊碾壓對本試驗具有很好的適宜性。

在確保工程質量的前提條件下，通過試驗選擇合理的施工方法、施工工藝，經濟效益和縮短工期是十分明顯的。其試驗目的就是：保證工程質量、降低工程造價、控制工程投資、確保施工工期。結合現場建筑垃圾分布狀況及土面區地勢設計標高，具體試驗方案如下：

（1）必須剔除建筑垃圾原材料中的鋼筋、塑料袋、木材、塑料管、草皮、樹根、腐殖質等雜質及生活垃圾。最大粒徑不得超過60cm，對于超粒徑的建筑垃圾填料，應在料源處破碎至滿足要求。清理后的建筑垃圾應經監理檢驗合格后，方可用于試驗。

（2）試驗應在土面區內進行，試驗場地不小于50m×100m。試驗前應清表并平整地面。試驗時，在壓實后的原地面分層填筑建筑垃圾，松鋪厚度為 100cm，碾壓采用沖擊能量為25kJ～32kJ三邊形壓路機，壓實遍數應不少于25遍，然后采用壓路機振動碾壓至無明顯輪跡。選擇試驗位置時應結合地勢設計圖紙，保證試驗壓實后頂面距地勢設計標高不小于0.5m。

（3）壓實后對壓實層進行6組全深度壓實度或固體體積率檢測，要求壓實度≥90%（細粒料）；固體體積率≥75%（粗粒料）。

3.2 試驗過程及結果分析

施工程序：試驗段場地清理→場地平整并測量原地面的標高→沖壓施工→測量沖壓后標高→填筑體壓實度檢測→施工質量驗收→進入下一道施工工序。

沖壓試驗施工采用輪跡交錯法進行，即行走中輪隙交錯推進，直至覆蓋完整處理區域為一遍，依次完成設計遍數。沖壓過程如圖 2所示。在沖壓過程中，每隔一定遍數平整場地并進行標高測量，保證了地勢設計標高下0.5m內不得填筑建筑垃圾。

圖2 現場建筑垃圾沖擊碾壓過程

沖壓25遍后，在壓實層頂面進行檢測試驗。由于粗顆粒含量較少，無法進行固體體積率檢測，所以現場進行壓實度檢測。建筑垃圾填筑層厚度為 100cm，傳統灌砂法無法全斷面檢測壓實層壓實度，故現場采用灌水法全斷面檢測。試坑貫穿壓實層，直徑為80cm，如圖3所示。為了保證檢測值更加切合實際，檢測時需剔除磚塊等大粒徑的體積及質量，如圖4所示。

圖3 現場灌水法檢測壓實度

圖4 現場檢測剔除磚塊等大粒徑

統計試驗檢測結果，如表1所示。

由表1中數據可以看出，25遍沖擊碾壓后，6組壓實度均大于90%。這是由于沖擊壓實法影響深度較深，有效影響深度至少為1.0m，滿足設計要求。

表1 現場壓實度檢測值統計表

4 結論

（1）鑒于沖擊碾壓技術所具有的優勢，對本機場飛行區建筑垃圾回填土面區的處理是可行和有效的。

（2）本試驗沖擊碾壓施工參數為：松鋪厚度為 100cm；25kJ～32kJ的三邊形沖壓；沖壓遍數不應少于25遍；沖壓后全深度檢測壓實度，控制值為90%。

（3）通過施工結束后的壓實度檢測試驗，本試驗區的處理取得了非常良好的效果，可作為后續大面積施工的依據。

[1]許志中，黃世梅.我國建筑垃圾綜合利用的幾點建議[J].建筑技術開發，2003，30(7):109—110.

[2]周立新，黃曉波，周虎鑫.機場工程淺層填筑體沖擊壓實試驗研究 [J]工程勘察，2010，（S1）：872～875.

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1007-6344（2016）10-0069-02

江蘇大學生宜居綠色城市可再生能源利用策略研究項目201410332050X