建筑拆遷廢料在公路路基中的應用研究

摘 要：為了研究建筑拆遷廢料作為再生骨料在公路路基中的應用，本文將建筑拆遷廢料再利用后的材料作為路基材料，采用級配分析和貝克曼梁法對路基質量進行評價。結果表明，建筑拆遷廢料是復雜的混合物，經過嚴格除雜處理能作為再生骨料應用于路基。與淤泥路基和黏土路基相比，拆遷廢料路基具有更好的承載能力。

關鍵詞：建筑拆遷廢料；再生骨料；施工質量審核

中圖分類號：U 41 " 文獻標志碼：A

隨著中國城市化的快速發展，2010—2019年，每年產生約23億t建筑拆遷廢料，我國建筑拆遷廢料平均回收率僅為5%[1]。這些廢料絕大部分未經處理直接運往城市郊區隨意傾倒或填埋，占用了大量的土地資源，造成了嚴重的城市環境污染，直接危害居民健康[2]。因此，如何處理建筑拆遷廢料已成為亟待解決的問題[3]。

本文通過試驗分析建筑拆遷廢料在公路路基中的應用可行性，確定了合適的壓實方案。采用級配分析和貝克曼梁法對路基施工質量進行評價，通過沉降監測對建筑拆遷廢料與普通土在路基施工中的適用性進行比較。

1 測試場地和材料

1.1 場地說明

試驗路基頂寬為41m，有8條行車車道。試驗路基根據設計壓實度的差異可分為3個區，95%壓實度區（95區）、94%壓實度區（94區）和92%壓實度區（92區），路基平均填筑高度為6.2m，其橫截面如圖1所示。

1.2 材料

工地周圍的老舊建筑多為磚混結構。磚塊、混凝土塊、碎石、砂漿占總拆遷廢料的82%。拆遷廢料的組成比較復雜，含有大量對公路建設不利的雜質，例如鋼材、木材、塑料、布料、泡沫等。同時，拆遷廢料的顆粒組成不均勻，存在許多大粒徑顆粒，因此，使用前須對拆遷廢料進行破碎處理。拆遷廢料經除雜、破碎、篩分后，其余部分主要含有混凝土、砂漿、磚、石等，能滿足路基材料的技術要求。

本文抽取了部分處理后的拆遷廢料進行化驗，工程特性見表1。根據《公路土工試驗規程》（JTG 3430-2020）中路基土的分類方法，將再生填料歸為差級配礫石（GP）。礫石顆粒占總骨料的75%以上，具有足夠的CBR，有機和可溶性鹽含量為2.16%。其性能指標能夠滿足公路路基材料的技術要求。

2 路基施工技術和測試方法

2.1 再生填料路基施工技術

施工前應清除路基范圍內的腐殖土、表土和草皮。對填土區進行平整、壓實處理，使其承載力滿足設計要求。

再生填料的粒徑應小于標準規定的100mm，過大的顆粒在回收廠粉碎。按水平分層由低到高，由兩側到中心位置進行卸載。用推土機和平地機分別對拆遷廢料進行大致找平和精確找平。在壓實前，要測定拆遷廢料的含水率，將其調整為最佳含水率。在鋪裝過程中，對路基層進行澆水和灑水，使再生填料的含水率接近最佳含水率。采用振動壓路機對試驗路基段進行壓實，將壓實速度保持在3km/h左右。采用靜壓實和強振動分別進行多次壓實，直到壓實度和沉降差達到技術要求后，再進行一次靜壓實。壓路機質量為25t，激振力為260kN～410kN，振動頻率為30Hz～36Hz，振動幅值為1.0mm～2.2mm。在根據現場情況和施工經驗，將每層松鋪厚度分別設定為250mm和300mm，進行對比研究。

2.2 測試方法

為尋求最適合再生填料路基的壓實工藝，需要進行不同松鋪厚度和壓實周期下的壓實度試驗、沉降觀測和彈性模量試驗。采用級配分析和貝克曼梁法對使用拆遷垃圾路基的施工質量進行評價。

2.2.1 壓實度試驗

按照《公路路基路面現場測試規程》（JTG 3450-2019）要求，采用灌砂法對92區路基進行壓實度試驗。在路基的中心線處選擇兩個測試點，分別為A1和A2，兩點相距50m。將試驗中強振動循環次數設置為3次、5次和7次。通過試驗研究不同壓實周期下的壓實效果。

2.2.2 沉降觀測

為確定路基壓實過程中路基的瞬時沉降量，采用光學水準儀近距離觀測了路基的差異沉降量，隨機選取測試路基段3個點，將其分別命名為B1、B2和B3，觀測強振動循環次數3次、5次和7次的沉降量。測層屬于路基的95區。

2.2.3 彈性模量試驗

便攜式落錘彎沉儀是一種測量道路結構剛度的設備，具有快速測量路基彈性模量的特點。本研究在95區表面進行了便攜式落錘彎沉儀彈性模量試驗。錘頭自重和下落高度分別為12kg和90cm，加載板直徑為300mm。模量試驗選擇3個測試點，分別在路基的中心線位置以及距離中心線兩側10m的位置，將其命名為C1、C2和C3。

2.2.4 級配分析

在施工過程中，壓路機的振動會對骨料產生沖擊，造成骨料二次破碎，使其顆粒級配再次發生變化。本研究采用篩分法來測量壓實后再生填料的級配變化。將灌砂法試驗中開挖的再生填料作為篩分樣品。

2.2.5 貝克曼梁法

貝克曼梁法是一種適用于測定靜止加載或非常慢的速度加載時路面彈性彎沉值的方法，貝克曼梁彎沉可以反映路面的總體強度。用貝克曼梁法在路基中心線上選擇6個測試點，點間距為10m，將其分別命名為D1、D2、D3、D4、D5和D6，位于95區表面。

3 控制指標分析

3.1 壓實度

各測試點的壓實度變化情況如圖2所示。隨著強振動循環次數增加，路基的壓實程度逐漸加深。當松鋪厚度為250mm時，壓實度從93.29%增至96.51%。當松鋪厚度為300mm時，壓實度為92.13%增至94.49%。當松鋪厚度為250mm時，94區路基至少需要5次強振動循環，95區路基至少需要7次強振動循環。當松鋪厚度為300mm時，92區需要3次強振動循環，94區需要7次強振動循環。95區不建議采用300mm的松鋪厚度，因為即使經過7次強振動循環也不能滿足要求。因此，在壓實度方面，92區采用300mm松鋪厚度進行3次強振動，94區采用250mm松鋪厚度進行5次強振動，95區采用250mm松鋪厚度進行7次強振動。

3.2 不均勻沉降

各測試點的沉降量如圖3所示。實測沉降量隨著壓實循環次數增加而明顯減少。當松鋪厚度為250mm時，經過3次強振動后，沉降量為9.9mm～26.9mm，經過5次強振動后沉降量降至4.8mm以下，并趨于穩定。當松鋪厚度為300mm時，3次、5次、7次強振動周期對應的沉降量變化分別為17.8mm～23.9mm、1.8mm～6.0mm、0mm～2.79mm。可見，松鋪厚度對沉降有顯著影響，松鋪厚度為250mm時的沉降降速大于松鋪厚度300mm時。總體而言，滿足95區的路基壓實沉降要求。300mm松鋪厚度的強振動必要周期數不少于7次，250mm松鋪厚度的強振動必要周期數不少于5次。

3.3 彈性模量

各測試點的彈性模量如圖4所示。隨著壓實循環次數增加，C1、C2和C3這3個測試點的路基彈性模量明顯增加。當松鋪厚度為250mm時，3次、5次、7次強振動周期對應的彈性模量變化分別為25.2MPa～30.3MPa、27.7MPa～37.9MPa、28.9MPa～45.5MPa。當松鋪厚度為300mm時，3次、5次、7次強振動周期對應的彈性模量變化分別為20.6MPa～25.4MPa、22.9MPa～27.8MPa、32.7MPa～33.7MPa。這些結果表明，在相同試驗位置，經過相同的強振動循環，鋪裝厚度越小，路基的彈性模量越大。

4 施工質量審核

4.1 級配分析

在篩分試驗中，不同壓實次數下拆遷廢料的顆粒級配如圖5所示。在壓實兩次循環后，20mm～40mm粒度組含量下降了10.2%～13.8%，小于20mm粒度組含量增加1.6%～7.7%。由此可見，拆遷廢料是一種易破碎的材料，使用前應該對拆遷廢料的顆粒級配進行優化。

4.2 貝克曼梁彎沉試驗結果

在《公路路基設計規范》（JTG D30—2015）中，貝克曼梁彎沉是衡量路基承載力是否合格的關鍵指標。各測試點路基貝克曼梁彎沉試驗結果如圖6所示。可以看出，6個測試點的實測彎沉均小于設計值2.28mm。符合設計要求，表明施工質量良好。

5 拆遷廢料與天然土在路基填筑中的適用性比較

5.1 測試程序

施工后沉降是《公路路基施工技術規范》（JTG/T 3610-2019）的控制指標。因此，須對施工后沉降進行監測。由于本工程路基斷面對稱（圖1），因此對施工后的半路基沉降進行測量。

5.2 測試結果

壓縮變形反映了路基的剛度，數值為95區與92區沉降差值。路基的壓縮變形越小，路基的剛度就越大。測試橫斷面的壓縮變形情況如圖7所示。可以看出，隨著時間增加，拆遷廢料路基的壓縮變形逐漸變大，最大壓縮出現在路基中心線附近。最大值為18.1mm，平均增長速度為0.049mm/d。

單位高度壓縮量是路基壓縮變形與總填筑高度之間的比值，可反映骨料的剛度。為進一步研究拆遷廢料路基的承載力，對拆遷廢料路基與普通土路基的單位高度壓縮量進行對比，結果顯示拆遷廢料路基具有更好的承載能力。

6 結論

本文主要研究了建筑拆遷廢料在路基填筑中的施工技術及適用性，并對建筑拆遷廢料路基與普通土路基的性能進行了比較。研究結果表明，原始的建筑拆遷廢料是復雜的混合物，經過嚴格的除雜處理能作為再生填料應用于路基。再生骨料經過二次破碎后，顆粒會進一步細化，顆粒粒徑主要為20mm～40mm，有利于形成密集的結構。根據貝克曼梁彎沉試驗結果，路基上測試點的實測彎沉均小于設計值2.28mm，符合設計要求。

與淤泥路基和黏土路基相比，拆遷廢料路基具有更好的承載能力。根據本文的測試結果，在拆遷廢料路基的施工過程中，建議92區的松鋪厚度選擇300mm，進行3次強振動循環，94區的松鋪厚度選擇250mm，進行5次強振動循環，95區的松鋪厚度選擇250mm，進行7次強振動循環。應通過現場試驗確定不同的建筑拆遷廢料的技術指標。

參考文獻

[1]呂炳炫.建筑垃圾回填軟土基坑支護設計探討[J].江西建材，2023（5）：164-166.

[2]張婧鵬.建筑廢料再生混凝土路用性能研究[J].科學技術創新，2023（3）：133-136.

[3]齊琳，于保陽，趙鋒，等.含磚塊水泥穩定建筑垃圾基層耐久性研究[J].河北工業科技，2023，40（1）：59-66.