高速公路路基施工中建筑垃圾再生材料的應用

楊云全 耿傳宇 武兵

（山東宇通路橋集團有限公司，山東 東營 257300）

建筑垃圾材料是建設施工單位新建、改建、擴建及拆除各類建筑物、構筑物、管網及公民用房屋裝修裝飾過程中所產生的除草皮、樹根及生活垃圾之外的廢料、棄土等的統稱，建筑垃圾材料中腐殖質及有機質含量均應在5%以內，易溶鹽含量應在0.5%以內。公路路基設計規范規定：根據粒徑5mm以上顆粒含量以及粒徑5mm以下顆粒物理力學指標可將建筑垃圾材料分為一級和二級，其中二級建筑垃圾無法直接應用，必須用水泥加固并達到設計強度后方可使用。建筑垃圾成分復雜，主要為廢棄混凝土塊，在建筑垃圾中摻加石灰、粉煤灰后，改性填筑料具備良好的壓實度、水穩性、抗滲性和路用性能。合理有效利用建筑垃圾再生料，既能緩解資源能源矛盾，又能節省施工成本，保證工程進度。

一、工程概況

某在建高速公路全長124.8km，雙向四車道，設計時速100km，路基寬27.5m。該高速公路第二合同段周邊既有建筑拆除后產生大量建筑垃圾，清運過程既耗費人力物力，又占用處置用地，還會出現遺散、揚灰、粉塵等環境問題。與此同時，該合同段建設沿線天然石料匱乏，若從其他地區運輸，則面臨高昂的運輸費用和時間成本。為積極響應國家能源節能政策，實現建筑垃圾材料資源化利用，有效解決天然石料資源匱乏問題，該合同段計劃全部使用粒徑5mm以下建筑垃圾細粒土開展路基填筑施工。

二、建筑垃圾土改良方案

該高速公路附近的建筑垃圾以磚渣土為主，為增強土體強度及路用性能，降低其滲透性、壓縮性及路基變形，提升填料水穩性，必須開展改良試驗。結合類似工程施工經驗，石灰改良土及粉煤灰改良土均能獲得較好的改良效果，根據該高速公路施工段磚渣土性能及工程路用性能要求，擬摻加石灰和粉煤灰[1]，配合比如表1所示。

表1 磚渣土摻加石灰和粉煤灰改性配合比

按照上表配合比開展最佳含水量下土體改良處理，壓實度控制在0.96，制備試件并養護4d后開展室內試驗，檢測路基填筑建筑垃圾改良土體材料性能。

（一）壓縮試驗

不同配合比路基建筑垃圾再生填料壓縮系數如圖1所示，圖中P表示荷載壓強。1#試驗組（石灰摻加比2%、粉煤灰摻加比2%）的建筑垃圾再生料壓縮系數及可壓縮性最大，路用性能不良，不適宜作為高速公路路基填筑料。3#試驗組（石灰摻加比3%、粉煤灰摻加比3%）的建筑垃圾再生料壓縮系數最小，不可壓縮性最佳，適宜應用于高速公路路基填筑。

圖1 不同配合比路基建筑垃圾再生填料壓縮系數

（二）滲透試驗

試驗土樣主要為細粒式磚渣土，應通過變水頭滲透試驗確定土體滲透系數，各試驗組平均滲透系數分別為9.93045×10-6、1.07886×10-6、1.07059×10-6、8.44684×10-6和2.88552×10-5。根據試驗結果，3#試驗組（石灰摻加比3%、粉煤灰摻加比3%）的建筑垃圾再生填筑料滲透系數最小，改良試樣滲透性最低，最適用于路基回填。

（三）CBR試驗

3#試驗組的建筑垃圾再生填筑料路用性能最佳，以該方案再生填筑料開展CBR試驗，測定CBR值，試驗結果如圖2所示。CBR值為荷載壓強與標準壓強之比，當貫入量均值取2.5mm時，標準壓強取7.0MPa。試驗結果表明，貫入量均值2.5mm時荷載壓強為765.4kPa，CBR值為10.94%，符合高速公路路基CBR值應至少為8%的要求[2]。

圖2 建筑垃圾再生填料荷載強度及貫入量試驗結果

在該高速公路合同段起訖樁號k045+100～k045+800段開展施工試驗，結果顯示：試驗段并未出現明顯下沉和沉降差異，重型載重車輛能正常通行，滲水及排水性能良好。結果表明，摻加石灰和粉煤灰改良后的建筑垃圾路基填筑再生料路用性能良好，可用于路基回填。

三、建筑垃圾再生料路基填筑施工

（一）建筑垃圾再生材料處理

采用孔徑250mm×250mm的篩分設備篩除建筑垃圾材料中粒徑250mm以上的顆粒，同時噴灑水霧除塵以抑制塵土，及時清理生活垃圾等雜物。破碎處理篩分后剩下的粒徑250mm以內的建筑垃圾顆粒，使破碎后的粒徑均不超出100mm。

（二）摻灰拌和

按照試驗確定的改性配合比（石灰摻加比3%、粉煤灰摻加比3%）拌和建筑垃圾，標號P.C32.5的復合硅酸鹽水泥摻量為2.5%，根據建筑垃圾材料現場檢測密度值和拌和機設計傳料速度控制摻灰量[3]。制備好的建筑垃圾再生填筑料按照100m3/批開展石灰劑量、粉煤灰摻量、含水量等的分批次檢驗，合格后由自卸車運輸至路基填筑區填筑施工。

（三）攤鋪及碾壓

在高速公路建筑垃圾再生料填筑施工前必須開展攤鋪試驗，根據虛鋪厚度與壓實厚度之比確定虛鋪系數，該公路建筑垃圾再生填料虛鋪系數取1.16。根據填筑區域實際大小及虛鋪厚度確定填筑料用量，按照10m×10m的尺寸在路基上標出倒料格子，根據格網布置控制填料使用量。篩分后的建筑垃圾再生料直接用于路床頂面以下2.0m至路基底范圍內路基時，虛鋪厚度應不大于350mm，填料粒徑最大為250mm；篩分并破碎后的建筑垃圾再生料用于路床頂面以下2.0m范圍內路基時，虛鋪厚度應不大于230mm，填料粒徑最大為100mm。

為保證質量，必須加強施工工藝及施工順序控制，根據相關規范開展質量檢驗與評定。應按初壓、復壓和終壓三個階段進行：①初壓階段：羊足碾以2.0km/h的速度振動碾壓兩遍，再改用3Y-20型光輪壓路機以同樣速度振壓一遍；②復壓階段：羊足碾以2.0km/h的速度振壓一遍，再用3Y-20型光輪壓路機以同樣速度振壓一遍，碾壓施工應從兩邊向中間以縱向進退方式開展，相鄰輪次重疊寬度應為輪寬的1/3；③終壓階段：羊足碾以2.0km/h的速度振壓一遍，再用3Y-20型光輪壓路機以同樣速度振壓一遍，最后由3Y-20型光輪壓路機以4.0km/h的速度靜壓一遍后結束。為保證碾壓成型的路基始終保持濕潤狀態，應封閉交通并覆蓋養生7d，養護結束后檢測路基設計橫斷面寬度、表面平整度、沉降量及軸線偏位，均符合設計要求方可通車。

四、結語

綜上所述，建筑垃圾再生料應用于公路路基試驗段填筑既能省去建筑垃圾二次轉運環節、降低施工成本，又能再生利用既有資源、保護環境。高速公路建筑垃圾再生料路基填筑施工為建筑垃圾再生利用開辟了新途徑，工程建設的經濟效益和社會效益顯著提升。本文分析了建筑垃圾再生料路基填筑的施工問題，對于原路面以下仍為建筑垃圾時路面施工及封水處理問題，尚待深入探討。