建筑垃圾在車輛基地地基處理中的應用

劉建成

（濟南軌道交通集團有限公司，山東濟南 250000）

隨著我國建筑業的高速發展，建筑垃圾處理問題已成為社會關注的熱點。據統計，我國目前建筑垃圾堆放總量已達70 億t，每年新產生的建筑垃圾超過4 億t，但是綜合處理利用率不到5%[1]。現在砂石資源匱乏的問題己經迫在眉睫，建筑垃圾資源化處置利用，不僅可以減少污染、少占用土地，還可以減少原生料開采，保護山體、河流，節約工程造價[2]。

本項目以濟南軌道交通1 號線范村車輛基地建設為依托，通過建筑垃圾在地基處理中的應用，實現建筑垃圾處置減量化、資源化、無害化。使得工程造價得到進一步的控制，促進建筑垃圾的二次開發利用[3]。

1 車輛基地建筑垃圾概況

1.1 工程概況

濟南市軌道交通1 號線范村車輛基地是濟南軌道交通1號線的控制中心，也是軌道交通車輛存放、日常保養、檢修的主要區域。車輛基地原有的地貌為既有村莊，征地拆遷后產生大量的建筑垃圾，建筑垃圾總量約為10 萬m3，絕大部分為拆遷后的磚塊、石塊、砂石、渣土等建筑垃圾，約占總建筑垃圾的90%，非常適于再循環利用，可利用程度和價值比較高，建筑垃圾分布情況如圖1 所示。

圖1 建筑垃圾現場分布情況

1.2 建筑垃圾的成分特征

目前對于建筑垃圾還不能進行準確的定義，主要原因是建筑垃圾組分包含物多種多樣，不同地區的建筑垃圾組分差異較大[4]。通過實地調研，將項目現場堆放的建筑垃圾可再生利用部分進行初步的成分及粒徑分析。通過隨機取樣篩分，結果顯示車輛基地范圍內的建筑垃圾中細顆粒(渣土、石子、砂漿、中細砂等)約占30%～45%，粗顆粒(廢棄混凝土、碎磚、石塊等)約占45%～95%，粒徑100～800mm，平均300mm。建筑垃圾成分如表1 所示：

表1 建筑垃圾成分統計表

2 建筑垃圾地基處理方法

建筑垃圾作為地基處理材料已在多個項目成功運用，并取得良好的效果，為本工程的運用提供了技術依據及參考。根據現場建筑垃圾分布情況將建筑垃圾擬用于沖擊碾壓區域及強夯區域。

2.1 建筑垃圾分揀、破碎處理

首先對對建筑渣土進行分選分揀，分揀破碎按照人工分揀、機械分揀、機械破碎三步進行。首先人工將建筑垃圾內的生活垃圾、塑料袋、有機物等不可利用部分進行分揀；完成后機械對場地內的建筑垃圾進行翻倒并將粒徑大于20cm 的建筑垃圾進行分揀集中堆放；最后對集中堆放的大塊建筑垃圾采用移動式破碎設備進行統一破碎。

強夯施工由于其巨大的夯擊能對夯擊范圍內的建筑垃圾能進一步破碎，且能將建筑垃圾夯擊到深處與土進行進一步的混合，形成骨架結構，本工程用于強夯施工的建筑垃圾最大粒徑控制在200mm 以內，用于沖擊碾壓的建筑垃圾最大粒徑控制在100mm 以內，保證建筑垃圾厚度與沖擊遍數達到經濟適用的目的。

2.2 沖擊碾壓處理

沖擊碾壓前清除試驗范圍內地表種植土及人工填土，整平后自卸汽車配合挖掘機、推土機滿鋪30cm 最大粒徑小于10cm的建筑垃圾并整平。施工采用三邊形雙輪牽引式沖擊壓路機。沖擊壓路機沖碾輪的沖擊勢能25kJ，行駛速度12km/h。

沖擊碾壓過程中從路基的一側向另一側轉圈沖碾，沖碾順序應符合“先兩邊、后中間”的次序。以輪跡重疊1/2 鋪蓋整個區域為沖碾一遍，試驗區共沖碾25 遍，沖擊碾壓最后5 遍的沉降量不大于1cm。

2.3 強夯地基處理

強夯試驗區域內滿鋪50cm 最大粒徑小于20cm 的建筑垃圾并進行整平。3000kN·m 強夯區選用80t 噸履帶式起重機，落距18.5m，采用自動脫鉤裝置；圓形夯錘，帶氣孔，夯錘直徑2.1m，重16.5t。4000kN·m 強夯區選用80t 噸履帶式起重機，落距18.7m，采用自動脫鉤裝置；圓形柱錘，夯錘直徑1.2m，重21.6t。夯擊方式采用三遍點夯，兩遍滿夯的方式。

表2 強夯前后物理力學指標對比表

利用強夯法處理建筑垃圾時要根據工藝試驗測得的結果，確定強夯施工過程中的參數，包含夯擊點安放形式和夯點之間距離、每擊夯擊能、落距與夯錘重量、每次夯擊數、夯擊次數與每次間隔時長。通過工藝試驗得出強夯3000 kN·m 區域，最佳夯擊數為6-8 擊；4000 kN·m 區域最佳夯擊遍數為7-9 擊。夯擊沉降量與夯擊次數關系曲線如圖2 所示：

圖2 夯擊點夯沉量與夯擊次數的關系曲線

3 建筑垃圾地基處理效果檢測

3.1 地基承載力試驗

通過平板靜載荷試驗判定地基地基承載力特征值是否滿足設計要求。由圖3 可以看出隨著荷載的增加，載荷試驗的p～s曲線無明顯比例界限，承載力未達到極限荷載，且加載至最大試驗荷載時承壓板沉降達到相對穩定標準，因此按最大加載力的一半確定地基承載力，測得地基承載力均滿足設計要求。

圖3 地基承載力試驗p～s 曲線

3.2 壓實系數、地基系數試驗

沖擊碾壓區壓實系數采用灌砂法測定，地基系數K30 采用承載板法測定，試驗時選用300mm 直徑剛性承載板進行靜壓載荷試驗。根據檢測結果地基系數K30 在155-162MPa/m 之間。各層壓實系數K 在0.95-0.97 之間，由此可以看出，壓實系數及地基系數K30 試驗均滿足設計要求。

3.3 強夯處理深度及均勻性評價

通過動力觸探試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗對強夯地基的處理深度及其均勻性進行評價，進一步驗證地基承載力，主要試驗數據如表2 所示。

試驗表明強夯處理后各土層承載力得到很大提高，路基土的物理力學性質得到較大改善，土體均勻程度系數β 按下式計算：

動力觸探、靜力觸探、標貫試驗結果顯示的地基處理效果與地基承載力試驗結果基本一致。建筑垃圾強夯法施工后對表層1-4m 的地基處理效果明顯，地基承載力顯著提高，標貫擊數平均提高2-3 擊，隨著深度增加處理效果隨之減弱，處理后地基均勻性系數β=13.7/11.5=1.19＜1.8，均勻性較好，地基承載力滿足設計要求。

4 結論

4.1 技術分析

強夯法對建筑垃圾要求低，處理深度大，可以很大程度的提高處理后的土層承載力，適應性較強，可以廣泛的應用于建筑垃圾處理。沖擊碾壓法造價較低，但建筑垃圾粒徑不宜過大，處理深度淺，可用于地基處理深度較淺的普通區域。

4.2 經濟效益

車輛基地共存有建筑垃圾約10 萬m3，通過強夯和沖擊碾壓處理90%都得到有效利用，綜合地基處理每平方造價可以降低7.2 元，共計可以節省造價250 萬元。同時通過對建筑垃圾的有效利用，本工程在保證施工質量和安全的前提下可以縮短地基處理工期一個月左右，施工進度得到有效保證。

4.3 環境效益

本工程減少排放的建筑垃圾若按堆放5m 高考慮，可以減少用地30 畝，同時可以減少由于建筑垃圾堆放所造成的揚塵污染及對周邊環境的污染。有效改善了該區域的城市形象，改善了市容市貌，有利于節能減排和大氣治理。