建筑廢料在公路工程中的再生利用及造價對比分析

黎 穎

（廣州市交通工程造價管理站，廣東 廣州 510000）

1.引言

施工建設單位在新建、改建、擴建及拆除各類建筑物、構筑物等過程中，產生的大量棄土、棄料和其它廢棄物，即建筑廢料。近年來我國建筑業房屋施工面積呈總體上升趨勢，隨著城市的發展，建筑垃圾生產存量在將突破30 億噸。相較于德國、日本、新西蘭等國家高于75%的建筑垃圾再生利用率[1-3]，我國在對廢舊建筑材料的研究領域仍處于初步階段，大多數的建筑廢料僅對其做填埋或隨意堆放處理[4]，易造成廢料越積越多、用于堆放的公共場地面積越來越少的局面。因此，如何在有限的城市內部空間中實現該部分建筑資源的再生利用，將成為日后現代化發展進程中亟待解決的難題。公路工程項目施工中，將建筑廢料作為墊層、基層填料使用是實現消納建筑廢料的高效途徑。本文通過工程實例，論述建筑廢料在公路施工再生利用的可行性。

2.建筑廢料在施工中的應用

南部沿海某市高速公路項目因工程變更需要，需對路基邊側場地進行軟基換填后作臨時橋梁吊裝場地使用。考慮當地施工進度及地方材料價格波段性上漲的影響，決定利用建筑廢料作為軟基換填材料。施工前選取標段內的部分路段進行試驗，考察建筑廢料換填工藝的可行性。

2.1 室內試驗

本次路基換填施工利用的建筑廢料主要為磚渣及混凝土碎塊。施工中采用的建筑廢料通過采購方式收集。采購所得的建筑廢料需統一堆放在堆料場，并對混雜其中的生活垃圾、腐殖物、金屬材料等非適用性雜質進行初步篩分，對大粒徑集料進行機械破碎解小，至最大粒徑不超過37.5mm。

實驗中取建筑廢料磚集料、混凝土集料配比依次為0%∶100%、20%∶80%、40%∶60%、60%∶40%、80%∶20%、100%∶0%的六種情況下的混合料分別進行CBR 試驗 。根據試驗規程，采用Ⅱ-2 重型擊實試驗方式進行測試，然后將裝有式樣的試筒放在路強儀上進行承載比試驗，通過多組試驗結果均值對比后，決定選取貫入量為5mm 的承載比[5]。按不同的建筑廢料摻量比例可得到不同的平均CBR 值情況（見圖1）。從試驗結果可知，各種配比下混合填料的CBR 值均滿足上路床承載比值≥8%的要求[6]，并且在磚渣摻量大于40%情況下CBR 值下降速率有所加快，承載能力加速減弱。

圖1 不同建筑廢料配合比下的CBR值

壓碎值是衡量集料力學性質的指標，反映了集料抵抗壓碎的能力。試驗取粒徑為9.5-13.2mm 的不同建筑廢料摻量比例的混合填料進行集料壓碎值試驗[7]，壓碎值情況如圖2 所示。從數據可知，混合料壓碎值隨著磚集料摻入量的增多而逐漸增大，當達到40%左右時壓碎值出現拐點，說明當摻量大于該值時材料抵抗壓碎的能力降低速度加快，集料破碎程度增加，驗證了CBR 試驗結果。

圖2 不同建筑廢料摻量下的壓碎值

2.2 現場試驗工藝

結合實際施工過程，此次建筑廢料軟基換填處理試驗段施工流程圖如圖3 所示。

圖3 建筑廢料軟基換填段施工流程圖

2.3 場地處理

施工前需對軟基路段進行場地清理，開挖臨時排水溝排水。測量人員對場地進行施工放樣并撒白灰標記相鄰邊樁，便于后續的換填施工。在換填路段內使用挖掘機挖出換填深度內的淤泥，并取樣品進行試驗檢測，對其中各項檢測指標均合格的可作為換填料使用。

2.4 布料及碾壓

施工場地初步處理后，用自卸車將上述摻量比例的混合填料分別撒布在劃分好的6 處相鄰的5.47m×5.47m 的白灰粉方格線內，每方格填料大概12m3，松鋪厚度約40cm。用推土機進行初步推平，并利用風鎬和挖掘機將大粒徑集料再次解小，保證廢料粒徑不大于松鋪厚度的2/3。

利用22T 重型壓路機以3km/h 速度對填料進行分層碾壓，碾壓從兩側向中部的順序進行。前四遍碾壓分別按靜壓1 遍、弱振2 遍、強振1 遍開展，第四遍后每加一遍強振需進行沉降差測量（6 處試驗段各選2 個斷面，每個斷面5 個測量點），并對現場測量數據作匯總及處理分析，直至確定符合規范要求的沉降差所對應的遍數。從測量結果（表1）可知，當碾壓遍數不少于7 次時，即可滿足沉降差平均值不大于5mm，標準差不大于3mm 的規范要求[8]。

表1 試驗段壓實沉降差檢測結果

2.5 現場檢測

為測量試驗段工作面碾壓平整后的實際質量情況，利用落錘式彎沉儀（FWD）及核子密度儀對攤鋪結構層進行實地測量，測量點位置與沉降差測試點相同。經測試數據匯總處理，可得出在不同磚集料、混凝土集料摻量下試驗段的彎沉值、回彈模量和干密度情況（見圖4、圖5）。從檢測結果可以看出，回彈模量和干密度指標隨廢料摻量的增大呈減小趨勢，彎沉值呈增大趨勢。在磚集料摻量為0%-40%時，各項指標變化趨于平緩；當大于40%時，指標變化幅度有所加大。從而推斷在實際施工時，可將40%磚集料：60%混凝土集料摻量作為換填施工混合填料的控制指標。

圖4 試驗段彎沉值、回彈模量檢測結果

圖5 試驗段干密度檢測結果

綜合試驗段檢測結果、機械設備組合因素分析，采用磚集料和混凝土集料混合比例為40%∶60%的再生混合填料效果最佳，磚集料含量不宜超過40%，并以松鋪厚度為40cm，22T重型壓路機碾壓7 遍作為軟基換填施工工藝的控制指標，指導后續現場軟基換填施工。經后續試驗檢測及對比還發現，當采用相同摻量混合填料松鋪35cm 厚時，使用同樣的機械設備及施工工藝完成7 遍碾壓后，測得的沉降值為3.8mm 滿足規范要求，儀器檢測得到的彎沉值、回彈模量、干密度等指標與松鋪40cm 時相當，但結合施工經濟性分析，采用40cm 松鋪厚度進行施工更為適宜。

3.工程造價分析

建筑廢料在工程施工中的應用，除了要滿足技術層面要求外，還應考慮造價上的可行情況。該項目變更施工當期，由廢料收納場統一購置磚渣、水泥混凝土塊混合料費用為35 元/m3（不含運輸費用），當地片石信息價107 元/m3，中粗砂262元/m3，碎石155 元/m3。按照《公路工程基本建設項目概算預算編制辦法》《公路工程預算定額》及《公路工程機械臺班費用定額》計算可知，在同一施工標段中，采用不同軟基回填方案，造價綜合指標有所不同。

表2 軟基清除回填處理方案造價綜合指標對比

從表2 綜合造價指標可以看出，采用從建筑廢料收納場統一采購建筑廢料進行軟基清除回填方案，其施工綜合單價為99元/m3，單位面積處理費用367 元/m2；采用片石及土回填方案，施工綜合單價為125 元/m3，單位面積處理費用464 元/m2；采用碎石、中粗砂及土回填方案，施工綜合單價為136 元/m3，單位面積處理費用503 元/m2。

本項目軟基換填處理面積約9400m2，采用建筑廢料填充方案比采用回填片石土節約91 萬元，對比回填碎石、中粗砂、土方案節約128 萬元。主要原因是施工當期正處于當地砂石材料價格階段性暴漲階段，廢料采購價格相較遠低于天然材料，具有明顯價格優勢。

可見，在相同回填量下，宜利用建筑廢料開展軟基換填處置，對比回填片石、土和回填碎石、中粗砂、土的施工方案，造價分別降低約21%、27%，在地方材料價格階段性上漲時期具有可行性及經濟效益，可將該施工方案應用于實際施工中。

4.結語及展望

此次使用建筑廢料進行軟基換填處理的試驗及造價分析表明，該施工方案在標段土建施工中切實可行，在一定程度上緩解了路用天然材料用料緊張問題，降低了施工成本。建筑廢料作為施工材料施工的建設方案已被應用到多個公路工程施工項目中，如西禹高速公路利用以磚混碎塊為主要含量的建筑垃圾作為基層進行施工填筑[9]、廣州市洲頭嘴隧道利用房地產建筑廢料作為路基攤鋪混合材料[10]、上海世博園區中采用建筑垃圾作為道路的下基層和墊層[11]等。實踐證明，建筑廢料能作為原材料有效地運用于公路工程施工過程中，在未來工程建設行業中具有廣泛的應用前景。

在公路工程實際新建或改造過程中，項目自身亦容易產生一定數量的建筑廢料。建設項目一方面需做好前期規劃設計，減少規模性的設計變更及報廢工程的出現；另一方面，對無法避免的廢料產出，盡可能在工程項目內部消化，既節約了棄土場用地面積及場地租賃費用，又減少了新料采購費用。

大力發展裝配式建筑模式，減少建筑垃圾產生源頭。裝配式橋梁、裝配式臨時道路路面等工藝技術的出現，改變了傳統公路建筑作業方式，在減少施工作業工程量及誤差的同時，也減少了因臨時構筑物拆卸或報廢而帶來的建筑垃圾，避免了大量的建筑廢料消納處理費及土地征用費。

實現建筑廢料在公路工程建設中的再生利用，需要政府部門的引導及管控。地方政府在建筑廢料處置行業中應起到主導及推手作用，如推行強制性的法規政策，加大隨意填埋、傾倒建筑廢料行為的違法成本；重視建筑垃圾資源化處理點的設置，預留建筑廢料處置用地；降低廢料利用成本，對主動使用建筑垃圾作為建筑材料的工程項目給予一定程度的政策性補貼或獎勵；重視建筑垃圾科學處理生產裝備的研發，提供信息共享平臺及資源使用渠道等。這都將為建筑廢料再生產業的發展提供良好契機。