废料在公路工程中的再生利用及造价对比分析

张亮亮

（黑龙江远升工程咨询有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090）

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、弃料和其他废弃物，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，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，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。

一、建筑垃圾应用于高速公路路基中的现状

我国是一个基建大国，公路建设对砂石等材料的需求量较大，如果对垃圾进行分类和再生，替代一些沙石等材料作为公路路基的填筑材料，能够有效解决建筑垃圾污染问题，实现建筑材料资源的可持续发展。日本学者在建筑垃圾再生混凝土研究方面取得了一定成果，建筑垃圾在公路路基材料中的利用率达到了99%。德国建筑垃圾的利用率达到87%，美国、荷兰等对建筑垃圾进行了分类，通过三级利用，总体上能够使建筑垃圾的利用率达到90%。我国主要使用再生砖，而建筑垃圾再生利用率只有5%。相比发达国家，我国在建筑垃圾再生应用方面的技术水平相对较低。建筑垃圾应用应注意以下问题:如果在路基回填时粗集料分布不均匀，可能会导致整体强度偏低、强度变化大等问题。

二、建筑垃圾在高速公路路基中的再生应用

（一）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。

（二）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。

（三）建筑垃圾的试验和路面基料的设计

由于建筑垃圾组分不同，在进行基层回填生料配比过程中，需要采取合理的工艺。先取样分析建筑垃圾并试验建筑垃圾的成分、强度、最佳干密度、无侧限抗压强度等。通过试验分析，了解建筑垃圾的参数性能，合理地对铺筑路段的配合比进行调整，确定工艺参数。做好人工分拣工作，清除建筑垃圾中的一些塑料袋、木块等杂质。为了保证路基施工质量和效果，需要合理进行混合料配比，确定建筑垃圾水泥的产量。

（四）面层利用方案

采取工艺较为完善的厂拌热生产工艺作为项目施工方案，普通热拌沥青混合料的成本对比。主线既包括沥青路面铣刨，还包括先运回拌和站堆放、存储，待主线或匝道施工具有工作断面后，再将回收料进行拌和再生利用。再生料施工过程中，拌和时间消耗时间稍长。沥青混合料的施工温度，要高于道路石油沥青混合料10℃左右。铣刨、运输等过程中消耗较长时间，容易拖延施工时间。此项目施工中常规沥青单价费用低廉，而运用厂拌热再生沥青混合料施工成本则较高，综合进行考虑以后，选择常规沥青作业施工工艺。

（五）力学性能

路面结构中基层材料破坏主要是受拉应力作用，无机结合料稳定类基层材料的力学指标一直是无侧限抗压强度，其原因主要是水泥基材料的抗压强度要远大于抗拉强度。无侧限抗压强度对无机结合料稳定类基层材料抵抗外力破坏有着积极的作用。由数据可知，上述无机结合料稳定类基层材料的无侧限抗压强度较为良好，表明其力学性能较为良好且抗外力破坏能力较强，能够极大限度满足路面设计对无机结合料稳定类基层的要求。

（六）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。

（七）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。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。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。

（八）摊铺施工

运料车卸料过程中主要使用渐进式铺摊法。为了避免路基填料骨料分布不均，需通过人工方式对较高的堆体进行整平操作，先低后高，先两侧后中央。在完成卸料之后，需要马上进行初平操作，主要是用推土机来推平再生料。操作过程中，需要注意将一层建筑垃圾细料撒布在表面上，接着通过光轮压路机进行稳压，最后再进行精平操作。摊铺混合料时，应审核摊铺质量，保证摊铺效果。如果发现超粒径骨料，及时清除。使用垃圾进行填筑时，应进行找平，加强细节控制，保证路基表面层没有明显的高差。完成摊铺之后，还需要测定建筑填料的含水量，及时洒水，保证含水量符合要求。

（九）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。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。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。

结束语：综上所述，从节约成本的角度出发，此次项目施工作业中运用了路基填料方案。运用废弃掩埋的施工方案，需要运用防渗膜进行包裹。此过程中仍然存在对地下水污染的危险，因此作业过程中需要运用废旧沥青混合料填筑路基，将剩余的沥青进行堆积，以方便下次进行利用。此项废旧沥青混凝土再利用方案经济性与环保性具有明显优势，可为以后类型工程提供技术支持。