建筑垃圾土回填公路路基研究

刘喜朝 史珂伟 唐宇航

（1.漯河市公路工程建设总公司，河南 漯河 462000）

（2.漯河市公路工程建设总公司，河南 漯河 462000）

（3.长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 410114）

0 引言

随着我国经济的快速发展，城市化进程日益加速。为了满足人们需要，大量低品质建筑被拆除，产生了大量的建筑垃圾。预计到2020年我国建筑垃圾将达到30亿吨。研究报告显示这些建筑垃圾重复使用率低不到2%，约 90%的建筑垃圾被掩埋或堆砌在城市周边，侵占土地资源，对城市发展和生态环境造成很大影响。另一方面，由于国家对生态环境的重视，城市周边道路由于土工作业污染严重面临着整改，停工以及原材料砂砾，碎石价格的大量上涨，这制约了公路交通事业发展。因此合理运用建筑垃圾用于道路工程中是节约资源，降低造价，创造显著的社会经济和环保效益，实现“双赢”的途径。相比一些发达国家成熟的工程经验与理论研究，我们对于建筑垃圾回填路基的研究起步尚晚，2015年完工的西咸北环高速公路是我国第一条用建筑垃圾修筑路基的高速公路。因此利用建筑垃圾修筑路基缺乏相应的设计规范，以及评价指标。本文从原材料选择，施工工艺两方面对建筑垃圾回填路基研究。

1 原材料选择

建筑垃圾是一种多相（固相，液相，气相）的复杂结构物理成分来看主要有弃土，混凝土碎块，废混凝土，废砂浆，废砖，废砂石，塑料，石膏，废钢筋等金属。。建筑垃圾的强度主要是由复杂的颗粒之间的咬合作用以及形成的空间结构决定的。因此对建筑垃圾的微观颗粒间的相互作用研究可以更好地帮助人们了解建筑垃圾路基内部结构的工作机理。用CT扫描分析建筑垃圾颗粒分布情况可以得到建筑垃圾颗粒间的接触形势为点-点接触，点对面接触，和面对面。颗粒之间的相互作用力与轮廓形状，角度，表明纹理有关。而颗粒间互相接触形成空间骨架结构。其结构大致可分为三种悬浮密集结构，骨架-填充结构和骨架孔隙结构。这三种类型组成与颗粒粒径级配组成有很大关系，悬浮密集结构主要是由小颗粒组成，孔隙率低，密集。骨架填充结构主要是由大颗粒形成骨架，小颗粒以中等孔隙度和密度填充孔隙。骨架孔隙结构只要是由由许多大颗粒和少量具有大孔隙率和低密度的小颗粒组成。这个与沥青混合料中的三种结构比较相似，沥青混合料中三种骨架有比较深入的研究，其中骨架密实结构，密实度，强度，稳定性都比较好，是建筑垃圾路基理想的空间结构，因此在路基施工时要要注意控制建筑垃圾颗粒间的级配组成，从而达到良好的强度。在压实实验中，建筑垃圾的破坏主要分两种，一种是颗粒本身的破坏，另一种是建筑垃圾颗粒间相对变化，而两者中其主要破坏的是颗粒间的破坏，这个和其它混合料如沥青混合料的破坏不一样，主要是组成建筑垃圾的黏土材料强度较低且粒径较大，大颗粒的破坏成小颗粒然后互相嵌挤，强度会增加。因此选择建筑垃圾时要选择硬度较大的，根据现行的路基设计施工条例。由于建筑垃圾路基的孔隙率较大，在寒冷季节易产生冻融循环，冻融循环会影响建筑垃圾路基的能力，且随着冻融循环次数的增加，建筑垃圾路基的累计塑性应变和回弹模量将会逐渐减少，进一步路基承载能力下降。可以通过增加混凝土的含量减少再生砖的含量提高路基的抗冻融循环能力。由于建筑垃圾成分的复杂，及各成分性能差异性大，因此在建筑垃圾的配合比设计中要综合考虑各成分比例，颗粒组成，孔隙率等一系列影响建筑垃圾路基工作性能的因素。

2 施工工艺

本项目为位于漯河市的一个临时辅道，整个路段都为填方路段，工作量大，且当地广泛分布低液限黏土，一般需要掺灰处理，增加了施工难度和工程成本。由于位于郊区，周围可易获得建筑垃圾，因此决定将建筑垃圾用于路基填筑，经济实惠，省时省力。参考国内已修筑的几条建筑垃圾路基施工经验以及相应的填石路堤路段施工规范，结合本项目研究建筑垃圾施工工艺。

2.1 基底处理

清理现场杂草、生活垃圾等不适合路基填筑的废弃物，场地整平后对地基进行压实，保证原地面压实度不小于 90%。在土基上修筑路堤时设基底防水层，防水层厚度一般为30cm～ 50cm,分两层填筑，施工作业面的土堆采用推土机摊铺、平地机精平，保证层厚均匀一致。首先采用振动压路机碾压，先静压一遍再弱振一遍，强振三遍，经压实度自检合格后由胶轮压路机收光。碾压由两边向中间进行，碾压应保证无漏压、无死角、全面均匀压实，保证第一层压实度不小于 92%，第二层压实度不小于93%。

2.2 包边土

建筑垃圾中的废旧混凝土、砖石等粒径大小极不均匀、难以压实，虽然震动压实或者强夯能使建筑垃圾填筑层达到一定的密实度，但是建筑垃圾颗粒之间存在的较多空隙，使得路基容易受到水的危害，需要设法填充这些空隙建筑垃圾回填路基易被水冲刷，所以其边坡防护比填土路基更为重要。路基填到需要高度后，路床宜采用私土封顶，在路基两侧加做包坡护肩土，可以防止路基内部进入雨水和地表水，有利于边坡的养护。由于土的松铺系数比建筑垃圾的松铺系数大，为避免包边土和建筑垃圾碾压后高程出现差异，施工中采用先填筑包边土再填筑建筑垃圾的办法。对包边土先进行预压控制其与建筑垃圾的相对高度，确保其与建筑垃圾同步压实后高度一致，确保路基的整体稳定性。

2.3 布料

布料前根据放样的路中线，用石灰线划分好方格，计算每个方格所需砖渣量，采用运输车将所需量运到每个方格中。通过控制每车的运料重量以及每个方格卸载车数使每个方格子的料大致一样，且卸，料间距均匀一致，以确保摊铺时层厚能够均匀一致。运料完成后，用挖机将填料粗平后用推土机精平。

2.4 碾压

碾压前，对建筑垃圾的含水量W0进行检测，与室内测定的最佳含水量W0进行对比。若其含水量控制在最佳含水量±2%范围内，若含水量偏低时，则应该用洒水车进行补充，所需水量的计算公式为 M1=（）*M/（），洒水时要均匀洒水确保粒料获得最佳含水量。首先用羊足碾碾压，羊足碾碾压完成后，挑拣出少量的未压碎的钢筋混凝土块，按照路面横坡平地机精平。其后采用振动压路机碾压。最后用光轮压路机碾压;碾压行进速度由慢到快，碾压由两边向中间进行，形成2～3%的路拱横坡，利于排水;现场压实的工程质量可以用沉降量观察法和轮迹法来来控制。轮迹法即当碾压一定遍数后，碾压前后肉眼观察无明显痕迹，则可判定达到对应的压实度。沉降量观察法，在压实后的路基表面，沿路堤纵向每20m观测一个断面，每个断面布置5～6个点，观测各点在碾压前后的高程差，若平均值小于2mm则可停止碾压。这两个方法在现场时可以相辅相成，当肉眼观察无明显痕迹时，布点进行沉降量观测，最后确定路基分层压实情况。

3 结语

目前，我国的建筑垃圾填筑路基的研究还处于起步阶段，缺乏相应的设计规范及施工经验，没有统一的评价验收标准，这给推广建筑垃圾回填路基带来了阻碍。但是，建筑垃圾回填路基在未来还是有很多的应用前景。