某机场工程回填建筑垃圾冲击碾压试验研究

王家磊

（中国民航机场建设集团公司 北京 100101）

某机场工程回填建筑垃圾冲击碾压试验研究

王家磊

（中国民航机场建设集团公司 北京 100101）

飞行区场内拆迁遗留的建筑垃圾数量较大，采取回收利用措施兼具环保和经济效益。机场工程中，土基的压实度至关重要。本文采用冲击碾压法进行建筑垃圾填筑体处理试验，得出了合理有效的施工参数及施工工艺。根据施工后的压实度检测试验结果可知，以此确定的施工参数在该工程中取得了良好的处理效果，可作为后续大面积施工的参考依据。

机场；建筑垃圾；冲击碾压；压实度；试验

1 前 言

城市基本建设规模的不断扩大，给城市和社会带来了新的污染源—建筑垃圾。绝大部分建筑垃圾未经任何处理便被施工单位运往郊外或乡村，采用露天堆放或填埋的方式处理，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染[1]。因此，倘若建筑垃圾回收利用措施得当，则对社会兼具环保和经济效益。

本文总结了某机场土方填筑工程成功利用建筑垃圾的实例，为相关的研究和类似工程提供了一定的借鉴意义。

2 工程概况

2.1 概况

飞行区场内拆迁遗留的建筑垃圾数量较大，约200万方，采取回收利用措施，则环保和经济效益显著。建筑垃圾的成分主要是砖块、混凝土块、素填土及少量生活垃圾等。其特点是粒径极差较大，粒径较小者，风季易形成扬尘，较大的混凝土块、砌块会给破碎及运输带来困难。飞行区建筑垃圾概况如图1所示。

图1 飞行区建筑垃圾概况

2.2 工程地质条件

勘察揭露表明，拟建场地地表以下20m深度范围内的地层，表层为人工填土层，其下为新近沉积层及一般第四纪沉积层，岩性以粉土、粘性土及砂土为主，从上至下分别描述如下：

1）砂质粉土素填土：黄褐色，松散～稍密，稍湿，主要以砂质粉土为主，局部为粘质粉土素填土，含少量混凝土块、砖渣、灰渣等杂质。

2）砂质粉土：褐黄色，中密，稍湿，含云母，氧化铁，夹粘质粉土、粉细砂、粉质粘土及粘土。

3）砂质粉土：褐灰色～灰色，中密～密实，稍湿～湿，含云母、氧化铁及少量有机质，夹粘质粉土、粉细砂、粉质粘土及粘土。

4）粉质粘土：褐黄色，湿～很湿，可塑，含氧化铁，夹粘质粉土、砂质粉土及粘土。

5）粉细砂：褐黄色，密实，饱和，砂质纯净，矿物成分以云母、石英、长石为主。

详细勘察钻探深度（20.0m）范围内观测到两层地下水。第一层地下水为上层滞水，勘察期间仅个别钻孔中饱和状态下的砂土、粉土有揭露，水量较小，无成层稳定水位；以人工灌溉及大气降水为主要补给方式，以蒸发为主要排泄方式。第二层地下水为层间潜水，水位埋藏较深，少数钻孔揭露，地下水类型为层间潜水，大气降水和地下径流为主要补给方式，以蒸发和地下径流为主要排泄方式。

3 试验方案及结果分析

3.1 试验方案

因建筑垃圾成分复杂、工程力学性质较差、处理经验相对较少，针对建筑垃圾的填筑性能开展现场试验，根据试验成果确定后续大面积施工的填筑方法和控制指标。

土基压实是场道土基施工的一个重要方面，它直接影响机场的长期使用性能。为了以较小的费用获得满意的服务性能，对土基压实采用有效的方法是十分重要的。根据以往机场工程经验，对比振动碾压和冲击碾压两种工法表明，对于相同铺厚、相同碾压遍数的填筑料，冲压的压实度和沉降量均大于振碾的压实度和沉降量，并且振碾的压实度检测普遍不能满足设计要求，而冲压的压实度检测绝大多数能够满足设计要求。[2]

冲击压实技术经过了四十多年的研究、改进和完善，发展成高能量连续式冲击压路机，兼有恒定重量的、揉挤的、振动的和冲击的压实设备，能更有效压实土基。其主要特点为：

（1）冲击式压路机生产效率是传统压路机的4～5倍，一般冲击式压路机行驶速度为12～15km/h，而传统压路机行驶速度为1.5～2.5km/h。这对于提高生产效率，缩短工期是十分重要的。

（2）冲击式压路机有效影响深度是传统压路机3～4倍。对于原地基土质不良的工程，一般需要大量的时间和资金换土，再行碾压，而冲击压实技术可直接冲击压实，压实影响有效深度 1.0～1.2m，省去了换土工序，可大大提高生产效率、降低工程造价具有十分重要作用。

（3）冲击式压路机对土基含水量要求较传统压路机范围大，通常传统压路机所要求含水量为最佳含水量的±2%，而对冲击式压路机来说，一般情况下，当细粒土含量大于等于 50%时，含水量（w）范围：wopt-4%≤w≤wopt+2%；当细粒土含量小于50%时，wopt-3%≤w≤wopt+2%。对于特别干旱、或特别潮湿地区土方施工，其施工的难易程度是完全不一样的。

综上所述，从满足设计要求、工效、工期、造价等，冲击碾压具有填料厚度大，施工速度快等优点，同时其压实效果较好，因此冲击碾压对本试验具有很好的适宜性。

在确保工程质量的前提条件下，通过试验选择合理的施工方法、施工工艺，经济效益和缩短工期是十分明显的。其试验目的就是：保证工程质量、降低工程造价、控制工程投资、确保施工工期。结合现场建筑垃圾分布状况及土面区地势设计标高，具体试验方案如下：

（1）必须剔除建筑垃圾原材料中的钢筋、塑料袋、木材、塑料管、草皮、树根、腐殖质等杂质及生活垃圾。最大粒径不得超过60cm，对于超粒径的建筑垃圾填料，应在料源处破碎至满足要求。清理后的建筑垃圾应经监理检验合格后，方可用于试验。

（2）试验应在土面区内进行，试验场地不小于50m×100m。试验前应清表并平整地面。试验时，在压实后的原地面分层填筑建筑垃圾，松铺厚度为 100cm，碾压采用冲击能量为25kJ～32kJ三边形压路机，压实遍数应不少于25遍，然后采用压路机振动碾压至无明显轮迹。选择试验位置时应结合地势设计图纸，保证试验压实后顶面距地势设计标高不小于0.5m。

（3）压实后对压实层进行6组全深度压实度或固体体积率检测，要求压实度≥90%（细粒料）；固体体积率≥75%（粗粒料）。

3.2 试验过程及结果分析

施工程序：试验段场地清理→场地平整并测量原地面的标高→冲压施工→测量冲压后标高→填筑体压实度检测→施工质量验收→进入下一道施工工序。

冲压试验施工采用轮迹交错法进行，即行走中轮隙交错推进，直至覆盖完整处理区域为一遍，依次完成设计遍数。冲压过程如图 2所示。在冲压过程中，每隔一定遍数平整场地并进行标高测量，保证了地势设计标高下0.5m内不得填筑建筑垃圾。

图2 现场建筑垃圾冲击碾压过程

冲压25遍后，在压实层顶面进行检测试验。由于粗颗粒含量较少，无法进行固体体积率检测，所以现场进行压实度检测。建筑垃圾填筑层厚度为 100cm，传统灌砂法无法全断面检测压实层压实度，故现场采用灌水法全断面检测。试坑贯穿压实层，直径为80cm，如图3所示。为了保证检测值更加切合实际，检测时需剔除砖块等大粒径的体积及质量，如图4所示。

图3 现场灌水法检测压实度

图4 现场检测剔除砖块等大粒径

统计试验检测结果，如表1所示。

由表1中数据可以看出，25遍冲击碾压后，6组压实度均大于90%。这是由于冲击压实法影响深度较深，有效影响深度至少为1.0m，满足设计要求。

表1 现场压实度检测值统计表

4 结论

（1）鉴于冲击碾压技术所具有的优势，对本机场飞行区建筑垃圾回填土面区的处理是可行和有效的。

（2）本试验冲击碾压施工参数为：松铺厚度为 100cm；25kJ～32kJ的三边形冲压；冲压遍数不应少于25遍；冲压后全深度检测压实度，控制值为90%。

（3）通过施工结束后的压实度检测试验，本试验区的处理取得了非常良好的效果，可作为后续大面积施工的依据。

[1]许志中，黄世梅.我国建筑垃圾综合利用的几点建议[J].建筑技术开发，2003，30(7):109—110.

[2]周立新，黄晓波，周虎鑫.机场工程浅层填筑体冲击压实试验研究 [J]工程勘察，2010，（S1）：872～875.

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1007-6344（2016）10-0069-02

江苏大学生宜居绿色城市可再生能源利用策略研究项目201410332050X