建筑废料在公路工程中的再生利用及造价对比分析

黎 颖

（广州市交通工程造价管理站，广东 广州 510000）

1.引言

施工建设单位在新建、改建、扩建及拆除各类建筑物、构筑物等过程中，产生的大量弃土、弃料和其它废弃物，即建筑废料。近年来我国建筑业房屋施工面积呈总体上升趋势，随着城市的发展，建筑垃圾生产存量在将突破30 亿吨。相较于德国、日本、新西兰等国家高于75%的建筑垃圾再生利用率[1-3]，我国在对废旧建筑材料的研究领域仍处于初步阶段，大多数的建筑废料仅对其做填埋或随意堆放处理[4]，易造成废料越积越多、用于堆放的公共场地面积越来越少的局面。因此，如何在有限的城市内部空间中实现该部分建筑资源的再生利用，将成为日后现代化发展进程中亟待解决的难题。公路工程项目施工中，将建筑废料作为垫层、基层填料使用是实现消纳建筑废料的高效途径。本文通过工程实例，论述建筑废料在公路施工再生利用的可行性。

2.建筑废料在施工中的应用

南部沿海某市高速公路项目因工程变更需要，需对路基边侧场地进行软基换填后作临时桥梁吊装场地使用。考虑当地施工进度及地方材料价格波段性上涨的影响，决定利用建筑废料作为软基换填材料。施工前选取标段内的部分路段进行试验，考察建筑废料换填工艺的可行性。

2.1 室内试验

本次路基换填施工利用的建筑废料主要为砖渣及混凝土碎块。施工中采用的建筑废料通过采购方式收集。采购所得的建筑废料需统一堆放在堆料场，并对混杂其中的生活垃圾、腐殖物、金属材料等非适用性杂质进行初步筛分，对大粒径集料进行机械破碎解小，至最大粒径不超过37.5mm。

实验中取建筑废料砖集料、混凝土集料配比依次为0%∶100%、20%∶80%、40%∶60%、60%∶40%、80%∶20%、100%∶0%的六种情况下的混合料分别进行CBR 试验 。根据试验规程，采用Ⅱ-2 重型击实试验方式进行测试，然后将装有式样的试筒放在路强仪上进行承载比试验，通过多组试验结果均值对比后，决定选取贯入量为5mm 的承载比[5]。按不同的建筑废料掺量比例可得到不同的平均CBR 值情况（见图1）。从试验结果可知，各种配比下混合填料的CBR 值均满足上路床承载比值≥8%的要求[6]，并且在砖渣掺量大于40%情况下CBR 值下降速率有所加快，承载能力加速减弱。

图1 不同建筑废料配合比下的CBR值

压碎值是衡量集料力学性质的指标，反映了集料抵抗压碎的能力。试验取粒径为9.5-13.2mm 的不同建筑废料掺量比例的混合填料进行集料压碎值试验[7]，压碎值情况如图2 所示。从数据可知，混合料压碎值随着砖集料掺入量的增多而逐渐增大，当达到40%左右时压碎值出现拐点，说明当掺量大于该值时材料抵抗压碎的能力降低速度加快，集料破碎程度增加，验证了CBR 试验结果。

图2 不同建筑废料掺量下的压碎值

2.2 现场试验工艺

结合实际施工过程，此次建筑废料软基换填处理试验段施工流程图如图3 所示。

图3 建筑废料软基换填段施工流程图

2.3 场地处理

施工前需对软基路段进行场地清理，开挖临时排水沟排水。测量人员对场地进行施工放样并撒白灰标记相邻边桩，便于后续的换填施工。在换填路段内使用挖掘机挖出换填深度内的淤泥，并取样品进行试验检测，对其中各项检测指标均合格的可作为换填料使用。

2.4 布料及碾压

施工场地初步处理后，用自卸车将上述掺量比例的混合填料分别撒布在划分好的6 处相邻的5.47m×5.47m 的白灰粉方格线内，每方格填料大概12m3，松铺厚度约40cm。用推土机进行初步推平，并利用风镐和挖掘机将大粒径集料再次解小，保证废料粒径不大于松铺厚度的2/3。

利用22T 重型压路机以3km/h 速度对填料进行分层碾压，碾压从两侧向中部的顺序进行。前四遍碾压分别按静压1 遍、弱振2 遍、强振1 遍开展，第四遍后每加一遍强振需进行沉降差测量（6 处试验段各选2 个断面，每个断面5 个测量点），并对现场测量数据作汇总及处理分析，直至确定符合规范要求的沉降差所对应的遍数。从测量结果（表1）可知，当碾压遍数不少于7 次时，即可满足沉降差平均值不大于5mm，标准差不大于3mm 的规范要求[8]。

表1 试验段压实沉降差检测结果

2.5 现场检测

为测量试验段工作面碾压平整后的实际质量情况，利用落锤式弯沉仪（FWD）及核子密度仪对摊铺结构层进行实地测量，测量点位置与沉降差测试点相同。经测试数据汇总处理，可得出在不同砖集料、混凝土集料掺量下试验段的弯沉值、回弹模量和干密度情况（见图4、图5）。从检测结果可以看出，回弹模量和干密度指标随废料掺量的增大呈减小趋势，弯沉值呈增大趋势。在砖集料掺量为0%-40%时，各项指标变化趋于平缓；当大于40%时，指标变化幅度有所加大。从而推断在实际施工时，可将40%砖集料：60%混凝土集料掺量作为换填施工混合填料的控制指标。

图4 试验段弯沉值、回弹模量检测结果

图5 试验段干密度检测结果

综合试验段检测结果、机械设备组合因素分析，采用砖集料和混凝土集料混合比例为40%∶60%的再生混合填料效果最佳，砖集料含量不宜超过40%，并以松铺厚度为40cm，22T重型压路机碾压7 遍作为软基换填施工工艺的控制指标，指导后续现场软基换填施工。经后续试验检测及对比还发现，当采用相同掺量混合填料松铺35cm 厚时，使用同样的机械设备及施工工艺完成7 遍碾压后，测得的沉降值为3.8mm 满足规范要求，仪器检测得到的弯沉值、回弹模量、干密度等指标与松铺40cm 时相当，但结合施工经济性分析，采用40cm 松铺厚度进行施工更为适宜。

3.工程造价分析

建筑废料在工程施工中的应用，除了要满足技术层面要求外，还应考虑造价上的可行情况。该项目变更施工当期，由废料收纳场统一购置砖渣、水泥混凝土块混合料费用为35 元/m³（不含运输费用），当地片石信息价107 元/m3，中粗砂262元/m³，碎石155 元/m³。按照《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》《公路工程预算定额》及《公路工程机械台班费用定额》计算可知，在同一施工标段中，采用不同软基回填方案，造价综合指标有所不同。

表2 软基清除回填处理方案造价综合指标对比

从表2 综合造价指标可以看出，采用从建筑废料收纳场统一采购建筑废料进行软基清除回填方案，其施工综合单价为99元/m3，单位面积处理费用367 元/m2；采用片石及土回填方案，施工综合单价为125 元/m3，单位面积处理费用464 元/m2；采用碎石、中粗砂及土回填方案，施工综合单价为136 元/m3，单位面积处理费用503 元/m2。

本项目软基换填处理面积约9400m2，采用建筑废料填充方案比采用回填片石土节约91 万元，对比回填碎石、中粗砂、土方案节约128 万元。主要原因是施工当期正处于当地砂石材料价格阶段性暴涨阶段，废料采购价格相较远低于天然材料，具有明显价格优势。

可见，在相同回填量下，宜利用建筑废料开展软基换填处置，对比回填片石、土和回填碎石、中粗砂、土的施工方案，造价分别降低约21%、27%，在地方材料价格阶段性上涨时期具有可行性及经济效益，可将该施工方案应用于实际施工中。

4.结语及展望

此次使用建筑废料进行软基换填处理的试验及造价分析表明，该施工方案在标段土建施工中切实可行，在一定程度上缓解了路用天然材料用料紧张问题，降低了施工成本。建筑废料作为施工材料施工的建设方案已被应用到多个公路工程施工项目中，如西禹高速公路利用以砖混碎块为主要含量的建筑垃圾作为基层进行施工填筑[9]、广州市洲头嘴隧道利用房地产建筑废料作为路基摊铺混合材料[10]、上海世博园区中采用建筑垃圾作为道路的下基层和垫层[11]等。实践证明，建筑废料能作为原材料有效地运用于公路工程施工过程中，在未来工程建设行业中具有广泛的应用前景。

在公路工程实际新建或改造过程中，项目自身亦容易产生一定数量的建筑废料。建设项目一方面需做好前期规划设计，减少规模性的设计变更及报废工程的出现；另一方面，对无法避免的废料产出，尽可能在工程项目内部消化，既节约了弃土场用地面积及场地租赁费用，又减少了新料采购费用。

大力发展装配式建筑模式，减少建筑垃圾产生源头。装配式桥梁、装配式临时道路路面等工艺技术的出现，改变了传统公路建筑作业方式，在减少施工作业工程量及误差的同时，也减少了因临时构筑物拆卸或报废而带来的建筑垃圾，避免了大量的建筑废料消纳处理费及土地征用费。

实现建筑废料在公路工程建设中的再生利用，需要政府部门的引导及管控。地方政府在建筑废料处置行业中应起到主导及推手作用，如推行强制性的法规政策，加大随意填埋、倾倒建筑废料行为的违法成本；重视建筑垃圾资源化处理点的设置，预留建筑废料处置用地；降低废料利用成本，对主动使用建筑垃圾作为建筑材料的工程项目给予一定程度的政策性补贴或奖励；重视建筑垃圾科学处理生产装备的研发，提供信息共享平台及资源使用渠道等。这都将为建筑废料再生产业的发展提供良好契机。