建筑再生料在上海S7公路新建工程中的試驗應用

吳建兵

［上海城投公路投資（集團）有限公司，上海市200020］

0 引 言

隨著城市現代化進程不斷加快，舊區改造、道路改建及房地產開發等工程導致諸多建、構筑物被拆除，由此產生大量城市建筑垃圾[1]。城市建筑垃圾主要由混凝土、磚瓦、瀝青、木材及金屬等棄料組成，其成分錯綜復雜且具有一定的毒害性，對自然環境構成一定威脅[2]。目前建筑垃圾的主要處理方式為堆放、填埋及再利用等，而這些處理方式在效率、經濟性及環保效益等方面仍具有較大提升空間[3]。

建筑垃圾本身具有潛在的回收利用價值，被認為是一種“錯放的資源”。近年來，建筑垃圾開始被應用于路基路面工程。研究者認為，這是一種兼具環保與經濟的建筑垃圾新型處理方式，實現了“源于工程用于工程”的資源循環再利用。然而，目前大量研究主要集中于建筑垃圾材料的前期性能試驗，研究確定的性能參數可能無法準確地指導實際工程[4]。因此，本研究結合上海S7公路（月羅公路—寶錢公路）新建工程，對建筑碎石（由建筑垃圾經過破碎、篩分后形成）作為“建筑再生料”應用于實際道路工程中進行研究及應用，為延長建筑垃圾的潛在價值提供一種新思路。

1 研究背景

1.1 工程概況

上海S7公路（月羅公路—寶錢公路）新建工程南起月羅公路，沿規劃羅蘊河和滬通鐵路東側向北，依次跨越練祁河、嘉羅公路、嘉盛公路、曹新公路、徐潘公路，止于寶錢公路，紅線寬度為60 m，全長約6.1 km。該工程主要內容有主線高架橋、月羅公路北側立交、嘉盛公路立交、寶錢公路立交等。主線高架采用高速公路標準，雙向6車道，設計車速100 km/h，荷載標準采用公路-Ⅰ級。

1.2 傳統混凝土便道存在的問題

按照傳統方案，施工單位一般將施工期間的臨時施工便道設置在主線高架外側，并采用水泥混凝土澆筑施工，待工程完工后再將施工便道進行破除外運處理。此處理方式存在以下問題：

（1）混凝土施工便道施工周期長，但其使用具有臨時性，導致部分混凝土材料的浪費，且施工便道挖除外運會帶來新的環境污染等問題。

（2）由于本工程主線高架橋梁結構采用預制拼裝施工技術，大型混凝土構件的運輸和吊裝均都要通過施工便道，常規的混凝土施工便道難以承受其施工荷載，極易出現變形、破碎，便道的維護非常困難，且成本較高。

2 建筑碎石便道方案

2.1 便道方案

針對傳統的水泥混凝土施工便道存在的問題，在工程施工的籌劃階段，項目管理人員便組織設計單位、監理單位和施工單位多次進行討論研究。由于該工程地面輔道處于主線高架正下方，綜合時間和成本，決定采用“永臨結合”施工便道。將原布置于主線高架一側的施工便道移至主線高架正下方，以建筑碎石為主要材料，按照路基填筑標準進行路基層鋪筑施工，并作為施工便道。為保證該路基具有足夠的強度、穩定性和耐久性，在原路面清表、壓實后由下而上依次分層填筑。該填筑方案為：60 cm建筑碎石（粒徑不大于10 cm）和20 cm碎石（粒徑不大于5 cm），總厚度為80 cm，并于后續永久路基施工時再填筑至設計標高。

2.2 試驗段方案

為探究建筑碎石填筑路基的可行性及該路基的各項性能，本研究設置試驗段，樁號為K15+720~K15+860，全長140 m。試驗段地面道路為挖方路基，路基填筑前全段清除40 cm耕植土，再清理到路面設計標高以下2.25 m，碾壓穩定后進行壓實度及回彈模量等指標檢測，合格后進行路基填筑。

3 試驗段施工

3.1 施工情況

（1）清表施工

清表前先進行導線、中線和高程的復測及布設，標明其輪廓的同時確定開挖邊線或坡腳線，并請監理工程師檢查批準，結果合格后方可進行施工操作。其具體操作工藝如下（見圖1）：首先，挖除40 cm地表耕植土并清除根莖、樹根等雜物；其次，對原地面進行整平，將其整形成具有外側2%坡度的斷面；最后，利用壓路機將地面碾壓密實。

圖1 清表施工工藝展示圖

（2）建筑碎石鋪攤（見圖2）

圖2 建筑碎石鋪攤展示圖

在密實地面上進行建筑碎石攤鋪，其具體流程如下：首先，利用自卸汽車將建筑碎石運至現場，并按方格網布料；其次，利用挖掘機攤鋪整平，并形成2%的單向橫坡；最后，進行建筑碎石分層填筑。其中，建筑碎石的最大粒徑不得大于10 cm。攤鋪時，松鋪厚度按25 cm控制（壓實厚度不大于20 cm），且粗細顆粒應分布均勻，避免粗粒料集中堆積。當石塊含量較多時，其間隙以土或石屑鋪撒填充。

（3）分層碾壓

為了提高基礎的密實度，本試驗段采用自行式光輪壓路機分層碾壓。填料碾壓時，應控制填料在最佳含水量范圍內，，同步測定其含水量變化并及時調整碾壓方式。碾壓時，前后兩次輪跡重疊30 cm，且需保持其均勻分布。對于壓路機無法壓實的地方，采用小型夯具夯實。每一次碾壓前后，均需進行中、邊樁放樣及高程測量，并計算松鋪系數。具體碾壓過程如下：

a.光輪壓路機靜壓1遍，行駛速度控制為2.5 km/h；

b.光輪壓路機弱振1遍，行駛速度控制為2.8 km/h；

c.光輪壓路機弱振2遍，行駛速度分別控制為3.3 km/h、3.5 km/h，防止粗細骨料離析，禁止強振碾壓。

d.光輪壓路機靜壓1遍，行駛速度控制為3.2 km/h。

每完成一個工作循環或增加了碾壓遍數，必須根據頂層路基壓實度及時調整碾壓次序、碾壓遍數或壓路機行駛速度，鋪設完成后進行路基回彈模量測試，須符合設計要求。圖3為建筑碎石分層碾壓展示圖。

圖3 建筑碎石分層碾壓展示圖

（4）土工布施工

為了充分發揮土工布的過濾、排水、隔離、加筋、防護等作用，本試驗段的土工布施工工藝如下：

a.清除施工范圍內對施工有影響的障礙物，保證土工布正常施工條件；

b.對基底及下承層進行精度檢測，保證其寬度、坡度、平整度滿足施工條件；

c.將土工布材料強度高的方向置于垂直于路堤軸線方向，從一端向另一端進行鋪設。其中，端部先鋪填，并鋪設錨固，中間后鋪填。施工過程中，不要過量拉伸土工合成材料，以免超過材料強度極限引起變形、撕裂或局部頂破，應松緊適度，鋪設過程中既無繃拉過緊也無褶皺現象，充分保證鋪設的連續性、完整性。

d.土工布間連接牢固，連接處的強度不低于材料設計抗拉強度。為保證土工布搭接的整體性，其搭接寬度不得小于50 cm。

圖4為土工布存放及施工展示圖。

圖4 土工布存放及施工展示圖

3.2 試驗段驗收情況

本試驗段主要填筑材料為建筑碎石，為進一步驗證其用于路基施工的可行性，本研究對施工過程中鋪攤、碾壓等數據，以及原地面壓實度、回彈模量等指標進行了考察評價，其結果（見表1）均符合設計和規范要求。

表1 路基試驗段施工質量評價表

其中，施工便道結構頂回彈模量為41.5 MPa，大于設計要求（35 MPa），均符合設計文件中對于道路路基的驗收指標。由此可見，采用建筑再生料填筑的施工便道，其施工質量較好。這充分證明建筑碎石填筑及工藝的可行性，這也為建筑再生料的循環利用提供了一種新思路。

4 應用效果

4.1 應用情況

該工程全線6.1 km均采用建筑碎石便道，吸收了大量周邊廢棄建筑拆遷廢料，為區縣解決了廢料處理的難題。使用該材料形成的施工便道承載能力強，出現坑洼易于修補，符合預制拼裝施工的道路條件要求。，在經過載有重型預制構件的車輛和吊車的多次碾壓后，其各項應用指標均符合設計及規范要求。其中，該段路基壓實度高，其值為90.1%，大于設計要求壓實度（90%）。此外，該試驗段路基填筑約30 d后無明顯沉降現象，沉降量趨于穩定，其值不大于15 mm，充分滿足設計要求。由此說明，該建筑碎石舊料采用本工藝施工填筑，減少了路基工后沉降。圖5為應用效果展示圖。

圖5 應用效果展示圖

4.2 優缺點對比

（1）與混凝土便道相比

相較于傳統施工便道使用混凝土材料，建筑碎石便道節省材料投入，降低施工運維成本。該工藝秉持廢棄資源再利用的環保理念，減少對土石資源的消耗，降低碳排放，符合當前“綠色施工”的要求。

（2）與傳統的土路基相比

本工程結合項目特點，提出“永臨結合”的施工理念，將建筑碎石作為路基填筑材料。相較于傳統土路基，建筑碎石路基受天氣影響較小、透水性好、填筑速度快、材料成本低，且施工周期短，結構的承載力也得到了提高，同時大幅減少了現場揚塵，改善了現場施工條件。

5 結語

建筑垃圾是城市在變遷與發展過程中產生的固體廢棄物，傳統的城市建筑廢棄物處置方法并未真正處理好城市發展與環境友好之間的關系。建筑垃圾的產生不僅增加了城市環境保護管理的難度，同時加速了自然資源的消耗。

本研究提出將建筑垃圾再生并利用于城市道路建設工程，延長其使用價值，實現工程資源的循環再利用。結合上海S7公路（月羅公路—寶錢公路）新建工程，將建筑垃圾再生利用的理念實現于實際施工便道。針對建筑碎石道路填筑，在施工過程中嚴格控制施工參數并完善施工工藝。經過各項驗收指標考察評價，該“永臨結合”施工便道施工工藝質量符合相關設計和規范，進一步論證了建筑碎石應用于便道施工和路基填筑的可行性。本研究為道路工程施工提供了一定的施工經驗和指導，同時也為城市建筑垃圾綜合處理探索了一個極具應用價值的思路。