建筑舊料再生石替代石灰土路基的施工技術研究

沈容嘯[上海公路橋梁（集團）有限公司，上海 200433]

依據交通運輸部辦公廳《關于設施綠色公路建設的指導意見》（交辦公路〔2016〕93 號）對綠色公路定義和內涵的解讀。綠色公路是指在可持續發展理念的指導下，在公路的全生命周期內，最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，以最少的資源占用、最小的能源耗用、最低的污染排放、最輕的環境影響獲得最優的工程質量和最高效的運輸服務。

傳統建筑舊料處置方式一般是堆放和掩埋。堆砌的建筑舊料粉塵直接污染空氣，。堆砌物在雨水的沖淋、地表水和地下水的浸泡、發酵作用下，滲濾出的污水造成水污染，且這種處置方式會占用大量土地資源。本著資源節約、生態環保、節能高效的綠色建設理念，對建筑舊料進行再生利用，將再生材料作為路基填料既節約了土地礦物資源，又減少了固體廢棄物污染，響應了綠色施工的建設理念。

1 工程概況

G 320 公路改建工程北起北松公路，西至上海浙江省界，包括車亭公路（南北向）、亭楓公路（東西向）。其中，JS 1-4 標段包括車亭公路 K 0 + 0 ～ K 1 + 943.36 區段以及亭楓公路 K 30 + 325.00 ～ K 32 + 196.73 區段，標段道路全長 3 814 m。設計道路等級為二級公路，設計車速為 60 km/h，設計年限為 15 a。

本工程設計路面結構如圖 1 所示。路基設計采用石灰土進行處理，其中機動車道采用 80 cm 的 8% 石灰土進行處理，非機動車道及人行道采用 60 cm 的 6% 石灰土進行處理。石灰土路基采用在拌和場集中場拌，拌和時易產生粉塵污染，對沿線人民生活和環境影響較大，曾受到多次附近居民投訴。首次施工后，恰逢連續低溫陰雨天，現場采用旋耕犁、多鏵犁等多種翻曬設備進行翻曬，但效果并不明顯，含水量依舊較高。石灰土施工時，最佳含水量是一個重要指標，飽水后強度急劇降低。

圖1 原設計路面結構圖

考慮再生石路基施工基本不受氣候條件制約的情況，在保證原材料質量前提下，具有較高的施工效率，相對石灰土而言，施工期間的揚塵污染有所降低。本著響應綠色施工的建設理念，提出了將原設計中的部分石灰土基層變更為再生石的技術方案。

2 再生石路基試驗段

路基試驗段施工是大規模進行路基填筑施工前必不可少的重要工序。為全面開展再生石的路基填筑施工，確保再生料的施工質量，在正式大規模施工前，須先鋪筑一段試驗段進行檢驗。確定再生石路基的施工工藝參數等，具體確定每層填料的松鋪厚度、松鋪系數；獲取路基壓實沉降差數據和路基回彈值、彎沉值及固體積率等指標，為后續施工提供依據。

試驗路段位于車亭公路東側，分為兩段，分別是道路中心樁號 K 1 + 625 ～ K 1 + 790 及 K 1 + 260 ～ K 1 + 350，兩段總長度為 255 m。試驗段中，原路基 80 cm 灰土層采用60 cm 再生碎石+20 cm 灰土替換填筑。

2.1 原材料

再生石由水泥混凝土廢料經粉碎加工而成。加工前，必須分離其中的生活垃圾、草皮、樹根、腐殖質等雜質，且有機質、易溶鹽含量以及液塑限指標、含水率等應滿足路基填料要求。為保證再生石填料的均勻性，加工后的成品料應采用挖掘機進行反復拌和，防止集料出現離析現象。加工后的填料在使用前應抽樣檢測，檢測合格后方可使用。

再生石應有一定的級配，且最大粒徑應 ≤100 mm。其篩分試驗結果如表 1 所示。根據 JTG E 42—2005 《公路工程集料試驗規程》的要求，測試其基本性能，且與天然集料進行對比分析。對比測試結果如表 2 所示。由表 2 可知，與天然集料相比，再生石集料具有較低的密度，較大的壓碎值、含泥量和吸水率，但其基本性能滿足 JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》的要求。

表1 再生石集料篩分試驗結果

表2 再生石集料與天然集料基本性能對比分析

2.2 試驗段施工

對原路段的不良土地基采用換填壓實的方式進行處置。現場施工按輪跡差來控制，輪跡差不超過 3 mm。再生石攤鋪采用人工配合機械的方式進行攤鋪。通過設置控制填筑厚度的標志來控制高度，具體為在老路路堤側做標高樁，做填筑分層標記。本試驗段再生料填筑分兩層填筑壓實，每層填筑壓實厚度為 30 cm。

再生石的碾壓原則是先靜壓后振動，先弱振后強振，最后靜壓。具體碾壓工藝為靜壓 1 遍 + 振壓 2 遍 + 靜壓 4 遍。采用 22 t 壓路機往復碾壓 1 遍初壓整型，碾壓過程中前后兩次輪跡重疊 30 cm，左右兩次輪跡重疊 1/3 輪寬，其輪距搭接 ≥50 cm，輪跡差 ≤3 mm。邊緣和轉角處應用人工或打夯機補夯密實。碾壓順序按照先外側后中間，縱向進退進行，同時壓路機主輪在前，錯輪位置選在碾壓段外，禁止快速起動、急剎車和調頭。碾壓過程中，路基表面始終保持濕潤，表面缺水應及時少量、均勻灑水。

2.3 試驗段檢測

參考以往試驗段試驗數據和 JTG E 60—2008《公路路基路面現場測試規程》，初擬松鋪系數為 1.15，第 1 層再生料松鋪厚度為 0～35 cm。在碾壓時，按照試驗檢測頻率，記錄其每次碾壓后的彎沉值，直至彎沉值達到設計要求，計算得出試驗松鋪系數，驗證機械組合模式和碾壓工藝，指導后續的再生料填筑施工。

2.3.1 松鋪系數

參考以往試驗段試驗數據，初擬松鋪系數為 1.15。在碾壓時，按照試驗檢測頻率，記錄其每次碾壓后的彎沉值，直至彎沉值達到設計要求，采用式（1）計算松鋪系數N。

式中：H1—松鋪前標高；

H2—松鋪后標高；

H3—壓實后標高。

對兩段試驗段每隔 25 m 檢測 3 次，3 次測試結果平均值作為該點的松鋪系數。將樁號與松鋪系數測試結果繪制結果如圖 2 所示。由圖 2 可知，試驗段的松鋪系數范圍1.12～1.21 ，離散性較小，平均松鋪系數為 1.15。

圖2 不同樁號的松鋪系數

2.3.2 沉降差

對試驗段進行碾壓，直至彎沉值達到設計要求，測試碾壓合格后層頂面標高H3；之后再靜壓 1 遍，再次測試層頂面標高H4，沉降差h按照式（2）進行計算。

式中：H3—碾壓合格后層頂面標高；

H4—碾壓合格再靜壓 1 遍后層頂面標高。

兩段試驗段選取 3 個代表性測試點，每點測試左、中、右 3 個位置，分別測試第 1 層碾壓和第 2 層碾壓時層頂面標高，計算試驗段的壓實沉降差。將樁號與沉降差測試結果繪制結果如圖 3 所示。由圖 3 可知，試驗段的壓實沉降差在1.0～5.0 mm ，平均壓實沉降差為 2.8 mm，小于設計壓實沉降差 3 mm。

圖3 不同樁號的沉降差

2.3.3 固體體積率

在兩段試驗段的機動車道和非機動車道的第 1 層和第2 層，選取 30 個代表性測試點，分別測試其固體體積率。測試結果如圖 4 所示。由圖 4 可知，試驗段的固體體積率分布在 80.1 %～86.2 % ，離散性較小，平均固體體積率為83.1 %。

圖4 不同測試點的固體體積率

2.3.4 回彈模量

在兩段試驗段的機動車道和非機動車道選取 12 個代表性測試點，分別測試其回彈模量，測試結果如圖 5 所示。由圖 5 可知，試驗段的回彈模量分布在 46.4～55.2 MPa，離散性較小，平均回彈模量為 51.2 MPa。

圖5 不同測試點的回彈模量

2.3.5 壓實沉降差

對兩段試驗段的彎沉值進行測試，其中，第 1 層機動車道的彎沉值測試 30 個點，第 2 層非機動車道的彎沉值測試30 個點。兩層彎沉值測試結果繪制如圖 6 所示。由圖 6 可知，第 1 層的機動車道和第 2 層的非機動車道試驗段的彎沉值相差不大，分布在 172～236（0.01 mm）之間，平均彎沉值分別為 202.4（0.01 mm）和 197.2（0.01 mm）。

圖6 不同測試點的彎沉值

3 結 語

（1）再生石路基的松鋪系數為 1.15，施工時應分層攤鋪，每層厚度為 30 cm；碾壓可采用 22 t 壓路機，具體碾壓工藝為靜壓 1 遍 + 振壓 2 遍 + 靜壓 4 遍。

（2） 采用 1.15 的松鋪系數和上述碾壓工藝，試驗段的壓實沉降量為 2.8 mm，固體體積率在 80%～86% 之間，回彈模量在 46～55 MPa 之間，彎沉值檢測結果在 172～236（0.01 mm）之間。其中回彈模量及彎沉值均滿足設計要求（設計要求機動車道路基頂面回彈模量 ≥30 MPa，路基頂面交工驗收彎沉值ls=310.5，非機動車道路基頂面回彈模量≥ 20 MPa，路基頂面交工驗收彎沉值ls=465.8）。試驗段的沉降差及固體體積率數據可為其他工程提供參考。

（3）將再生材料作為路基填料，既節約了土地礦物資源、減少固體廢棄物污染，又降低了施工期間灰土施工的揚塵污染，且施工基本不受氣候條件制約，在保證原材料質量前提下，具有較高的施工效率和應用效果。