高速公路路基施工中的建筑垃圾填筑技術(shù)分析

摘 要：為發(fā)揮出建筑垃圾在公路工程中的應(yīng)用價值，進行試驗檢測，確定建筑垃圾的摻配比例，提出建筑垃圾在高速公路路基填筑施工中的應(yīng)用要點。研究表明，CBR值在廢舊混凝土與廢舊磚塊的比例為70：30時最高，在工程施工中可按照該比例控制建筑垃圾的用量；碾壓層厚度為20cm，最多碾壓4遍，否則顆粒將由于過度碾壓而破碎；碾壓層厚度為30cm時，碾壓6遍可有效提升填筑材料的密實性；碾壓層不宜取40cm，原因在于經(jīng)過充分碾壓后，層頂?shù)牟牧媳粔核椋鴮拥兹狈γ軐嵭裕坊钪Ч睢?/p>

關(guān)鍵詞：高速公路；建筑垃圾；填筑；碾壓；工藝參數(shù)文章編號：2095-4085（2024）02-0016-03

高速公路建設(shè)里程逐步增加，路基施工對砂石料的需求量較大，過度開采砂石料將陷入資源緊缺的困境，亟需尋找可替代砂石料的高速公路路基填筑材料。建筑垃圾的數(shù)量多，直接丟棄存在資源浪費、環(huán)境污染問題，而其中部分建筑垃圾具有利用價值，將其作為高速公路路基填料可緩解砂石料緊缺、資源浪費、環(huán)境污染等問題。因此，深入研究建筑垃圾填筑技術(shù)在高速公路路基中的應(yīng)用具有重要意義。

1 建筑垃圾再生材料特點

以破碎、篩分、分揀工藝處理建筑建設(shè)、修繕、拆除中產(chǎn)生的碎混凝土、碎磚瓦等固體廢物，形成具有高強度、高硬度、抗凍、耐磨、化學(xué)穩(wěn)定性多方面性能均良好的建筑垃圾再生材料。由于建設(shè)、修繕、拆除的建筑類型多樣化，產(chǎn)生的固體廢棄物不盡相同，其中包含可利用和不可利用的建筑垃圾，以農(nóng)村拆改、城中村改建等項目為例，磚混合料屬于數(shù)量較多的固體廢棄物，具有利用價值，但其中不乏塑料、木塊、泡沫板顆粒等輕質(zhì)物，此類雜物不宜作為路基填筑材料。因此，不同類型建筑垃圾在顆粒組成、強度等方面存在差異，在選取建筑垃圾時要做針對性的分析，篩選出綜合性能可靠的建筑垃圾，對其再生、利用。

2 建筑垃圾的試驗分析

試驗材料選擇建筑廢舊混凝土和廢舊磚塊，按兩者比例的不同設(shè)計11種配比方案，具體如表1所示。對各配比的建筑垃圾做級配特性分析和CBR試驗，根據(jù)試驗結(jié)果評價建筑垃圾的工程特性，確定合適的配比。

廢舊混凝土摻量為20%～80%時，Cu高于30，Cc為1～3，此摻量下的建筑垃圾混合料有良好的級配。隨著廢舊混凝土含量的增加，粒徑超過5mm部分的占比增加，兩者具有良好的線性相關(guān)性。

隨著建筑廢舊混凝土含量的增加，CBR值具有先增、后降的變化規(guī)律。廢舊混凝土含量＜30%時，CBR值在50以內(nèi)，待該材料的含量＞30%時，CBR值達到80以上，具有較快的增長速率，該材料的含量增加70%左右時，CBR值上升變化基本結(jié)束，此后具有緩慢下降的變化趨勢，但相比較低的混凝土含量，此時基本可維持在90以上。從CBR值的變化規(guī)律來看，廢舊混凝土的摻量為70%時屬于CBR值由上升轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆档霓D(zhuǎn)折點，因此將廢舊混凝土含控制在70%較為合適，再生料中剩余30%則采用廢舊磚塊。考慮到實際施工中的影響因素多，可以根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整廢舊混凝土含量，以60%～70%為宜。

3 建筑垃圾填筑技術(shù)應(yīng)用

3.1 基底處理

填筑前處理路基基底，路基高度小于10m、10～20m時，基底承載力分別不低于150kPa、200kPa，隨著路基高度的增加，適當(dāng)提高基底承載力控制標(biāo)準(zhǔn)。路堤設(shè)置在土質(zhì)基底上時，修筑厚度為30～50cm的過渡層。土質(zhì)基底的承載性能有限，可設(shè)置30cm厚的8%灰土墊層，提升路基的穩(wěn)定性。基底的土質(zhì)以濕陷性黃土和軟土為主時，設(shè)防滲土工布，做好路基基底防水工作。

3.2 建筑垃圾的運輸

裝料前，用挖掘機將填料拌和至均勻狀態(tài)，采用“品”字型方法裝料。根據(jù)高速公路路基填筑施工要求，準(zhǔn)備適量運輸能力較強的車輛，將建筑垃圾運送至施工現(xiàn)場。運料應(yīng)連續(xù)，供料量充足，滿足現(xiàn)場不間斷填筑的施工要求。提前規(guī)劃運輸路線，力求運距短、道路平穩(wěn)以及交通秩序良好，運輸期間由專人指揮，有序卸料。

3.3 填筑

以路中線為準(zhǔn)，用白灰劃出方格線。經(jīng)計算，卸車數(shù)量為24m3，每個方格的填料量為8m3，每車裝載的料卸載至3個方格內(nèi)。卸料遵循先兩側(cè)后中間、先低后高的原則，在專人的指揮下卸料，再用大功率推土機初平，鋪設(shè)層厚為5cm的建筑垃圾細(xì)料，光輪壓路機穩(wěn)壓1～2遍，平地機沿路線縱向精平，在保證攤鋪料具有平整性的同時將路基橫向做成合適的橫坡。整平期間，剔除超粒徑骨料，用建筑垃圾細(xì)料找平凹陷的部位，整平后路基填料層不可出現(xiàn)較大的高差臺階。

3.4 碾壓

按照試驗方案，于施工現(xiàn)場取長度為100m的試驗段，按20cm、30cm、40cm的碾壓層厚度分別碾壓，檢測項目為壓實度和沉降差，對比分析檢測數(shù)據(jù)，判斷不同碾壓層厚度的壓實效果，最終確定合適的碾壓厚度和碾壓遍數(shù)。

3.5 碾壓效果分析

碾壓層厚度為20cm、30cm、40cm時，不同碾壓遍數(shù)的壓實度檢測結(jié)果，如圖1所示。

圖1（a），壓實度在碾壓次數(shù)達到4次以后的增長幅度放緩，壓實度達到96%以上，碾壓6次時達到最大值，碾壓8次時反而有所下降。因此，對層厚為20cm的建筑垃圾回填料做碾壓處理時，碾壓4遍后壓實度基本達到要求，若仍繼續(xù)碾壓，難以有效提高壓實度，甚至?xí)ㄖ坊靥盍系拿軐嵭援a(chǎn)生不良影響。

圖1（b），壓實度在碾壓次數(shù)達到6次以后的增長幅度放緩，但隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓實度仍有提高，最終在96%以上，原因在于碾壓層厚度由20cm增加至30cm，在相同壓實工藝下，隨著層厚的增加，需要增加碾壓遍數(shù)才可取得良好的壓實效果。

圖1（c），壓實度在碾壓次數(shù)達到8次以后增長幅度放緩，隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓實度仍有提高，但最終僅為95.4%，相比96%的設(shè)計值而言更低，碾壓層厚度為40cm時的碾壓效果不達標(biāo)。因此，若要使建筑垃圾填筑結(jié)構(gòu)的壓實度達標(biāo)，碾壓層厚度需在40cm以下。

3.6 沉降差分析

根據(jù)沉降量測量結(jié)果，確定建筑垃圾填筑路基的碾壓次數(shù)。沉降值的測定采用觀測法和輪跡法。碾壓采用26t的振動壓路機，按照從外向內(nèi)、低振幅、高頻率的方式碾壓，壓實設(shè)備在縱方向上保持平行，對填筑到位的建筑垃圾做多次碾壓，保證密實性。碾壓重疊量分橫方向和縱方向考慮，分別約為0.5m、2～5m。

3.7 顆粒級配變化分析

根據(jù)篩分試驗結(jié)果確定建筑垃圾填筑料中各粒徑含量在振動壓實后的變化規(guī)律，量化分析顆粒破碎情況。建筑垃圾填筑路基施工結(jié)束后，取樣進行篩分試驗，將實測級配數(shù)據(jù)與碾壓前的原始數(shù)據(jù)對比。

碾壓層厚度為20cm時，d＞5mm的粗粒料在碾壓前、后的含量分別為63.0%、 46.9%，而破碎率為25.6%。粗粒料因充分的振動碾壓作用而減少，細(xì)粒料的含量增加。建筑垃圾中的粗粒料在經(jīng)過6遍振動碾壓后已經(jīng)遭到破壞，容易影響填筑路基的密實性和穩(wěn)定性，綜合上述對壓實度和沉降差試驗結(jié)果的分析，認(rèn)為碾壓遍數(shù)不宜超過4遍。

碾壓層厚度為30cm時，粗粒料破碎率在碾壓6遍、8遍時分別為6.3%、 9.5%，可見隨著碾壓遍數(shù)的增加，粗粒料的破碎情況更為明顯，雖然骨料不容易遭到明顯的破壞，但仍需要在確保實際壓實效果達到要求的前提下減少碾壓遍數(shù)。綜合上述對壓實度和沉降差試驗結(jié)果的分析，認(rèn)為碾壓遍數(shù)以6遍為宜，此時即可滿足施工要求。

碾壓層厚度為40cm時，建筑垃圾填筑基層底部10cm的骨料級配在碾壓8遍后無明顯變化，但頂部10cm建筑垃圾中粗粒料的含量較之于碾壓前大幅降低，細(xì)粒料的含量增加，說明經(jīng)過8遍的碾壓后，仍難以保證底部的壓實度，而頂部的粗粒料則由于過度碾壓而破碎，最終的碾壓效果不符合要求。可見，碾壓層厚度不宜超過40cm。

基于前述對壓實度、沉降差以及顆粒級配變化的分析，認(rèn)為碾壓層厚度為40cm時缺乏可行性；碾壓層厚度為20cm、30cm時，最佳碾壓遍數(shù)分別為4遍、6遍。

4 結(jié)論

經(jīng)過本文對建筑垃圾填筑施工技術(shù)的研究后，做如下總結(jié)，以期給同仁提供參考，提高建筑垃圾在高速公路路基施工中的應(yīng)用水平：

（1）廢舊混凝土和廢舊磚塊屬于兩類常見的建筑垃圾，可作為高速公路路基的填筑材料，在兩者比例為70：30時，CBR值最高，施工質(zhì)量較好。

（2）碾壓層厚度為20cm時，碾壓遍數(shù)以4遍為宜，若過度碾壓，將導(dǎo)致粗粒料的占比減小，級配異常變化，難以保證建筑垃圾填筑層骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3）碾壓層厚度為30cm時，碾壓遍數(shù)以6遍為宜，可以保證路基的壓實度，避免沉降差過大和粗粒料被大量壓碎的情況。

（4）碾壓層厚度為40cm時，不宜進行路基施工，原因在于底部10cm粒料的粒徑基本無變化，缺乏密實性，頂部10cm的粒料已經(jīng)被大量壓碎，整體穩(wěn)定性差。

（5）碾壓設(shè)備采用25t振動壓路機，可按照20cm、30cm的碾壓層厚度要求進行施工，分別碾壓4遍、6遍，碾壓速度全程不高于20km/h。

參考文獻：

［1］楊云全，耿傳宇，武兵.高速公路路基施工中建筑垃圾再生材料的應(yīng)用［J］.中國公路，2022（12）：118-119.

［2］辛勇.建筑垃圾填筑高速公路路基施工技術(shù)研究［J］.交通世界，2022（13）：157-158，162.

［3］陳新軍.建筑垃圾再生材料在高速公路回收再利用探討［J］.價值工程，2022，41（9）：139-141.

［4］張友.建筑垃圾填筑高速公路路基施工技術(shù)研究［J］.交通世界，2021（10）：26-27.