建筑旧料再生石替代石灰土路基的施工技术研究

沈容啸[上海公路桥梁（集团）有限公司，上海 200433]

依据交通运输部办公厅《关于设施绿色公路建设的指导意见》（交办公路〔2016〕93 号）对绿色公路定义和内涵的解读。绿色公路是指在可持续发展理念的指导下，在公路的全生命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，以最少的资源占用、最小的能源耗用、最低的污染排放、最轻的环境影响获得最优的工程质量和最高效的运输服务。

传统建筑旧料处置方式一般是堆放和掩埋。堆砌的建筑旧料粉尘直接污染空气，。堆砌物在雨水的冲淋、地表水和地下水的浸泡、发酵作用下，渗滤出的污水造成水污染，且这种处置方式会占用大量土地资源。本着资源节约、生态环保、节能高效的绿色建设理念，对建筑旧料进行再生利用，将再生材料作为路基填料既节约了土地矿物资源，又减少了固体废弃物污染，响应了绿色施工的建设理念。

1 工程概况

G 320 公路改建工程北起北松公路，西至上海浙江省界，包括车亭公路（南北向）、亭枫公路（东西向）。其中，JS 1-4 标段包括车亭公路 K 0 + 0 ～ K 1 + 943.36 区段以及亭枫公路 K 30 + 325.00 ～ K 32 + 196.73 区段，标段道路全长 3 814 m。设计道路等级为二级公路，设计车速为 60 km/h，设计年限为 15 a。

本工程设计路面结构如图 1 所示。路基设计采用石灰土进行处理，其中机动车道采用 80 cm 的 8% 石灰土进行处理，非机动车道及人行道采用 60 cm 的 6% 石灰土进行处理。石灰土路基采用在拌和场集中场拌，拌和时易产生粉尘污染，对沿线人民生活和环境影响较大，曾受到多次附近居民投诉。首次施工后，恰逢连续低温阴雨天，现场采用旋耕犁、多铧犁等多种翻晒设备进行翻晒，但效果并不明显，含水量依旧较高。石灰土施工时，最佳含水量是一个重要指标，饱水后强度急剧降低。

图1 原设计路面结构图

考虑再生石路基施工基本不受气候条件制约的情况，在保证原材料质量前提下，具有较高的施工效率，相对石灰土而言，施工期间的扬尘污染有所降低。本着响应绿色施工的建设理念，提出了将原设计中的部分石灰土基层变更为再生石的技术方案。

2 再生石路基试验段

路基试验段施工是大规模进行路基填筑施工前必不可少的重要工序。为全面开展再生石的路基填筑施工，确保再生料的施工质量，在正式大规模施工前，须先铺筑一段试验段进行检验。确定再生石路基的施工工艺参数等，具体确定每层填料的松铺厚度、松铺系数；获取路基压实沉降差数据和路基回弹值、弯沉值及固体积率等指标，为后续施工提供依据。

试验路段位于车亭公路东侧，分为两段，分别是道路中心桩号 K 1 + 625 ～ K 1 + 790 及 K 1 + 260 ～ K 1 + 350，两段总长度为 255 m。试验段中，原路基 80 cm 灰土层采用60 cm 再生碎石+20 cm 灰土替换填筑。

2.1 原材料

再生石由水泥混凝土废料经粉碎加工而成。加工前，必须分离其中的生活垃圾、草皮、树根、腐殖质等杂质，且有机质、易溶盐含量以及液塑限指标、含水率等应满足路基填料要求。为保证再生石填料的均匀性，加工后的成品料应采用挖掘机进行反复拌和，防止集料出现离析现象。加工后的填料在使用前应抽样检测，检测合格后方可使用。

再生石应有一定的级配，且最大粒径应 ≤100 mm。其筛分试验结果如表 1 所示。根据 JTG E 42—2005 《公路工程集料试验规程》的要求，测试其基本性能，且与天然集料进行对比分析。对比测试结果如表 2 所示。由表 2 可知，与天然集料相比，再生石集料具有较低的密度，较大的压碎值、含泥量和吸水率，但其基本性能满足 JTGF 40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

表1 再生石集料筛分试验结果

表2 再生石集料与天然集料基本性能对比分析

2.2 试验段施工

对原路段的不良土地基采用换填压实的方式进行处置。现场施工按轮迹差来控制，轮迹差不超过 3 mm。再生石摊铺采用人工配合机械的方式进行摊铺。通过设置控制填筑厚度的标志来控制高度，具体为在老路路堤侧做标高桩，做填筑分层标记。本试验段再生料填筑分两层填筑压实，每层填筑压实厚度为 30 cm。

再生石的碾压原则是先静压后振动，先弱振后强振，最后静压。具体碾压工艺为静压 1 遍 + 振压 2 遍 + 静压 4 遍。采用 22 t 压路机往复碾压 1 遍初压整型，碾压过程中前后两次轮迹重叠 30 cm，左右两次轮迹重叠 1/3 轮宽，其轮距搭接 ≥50 cm，轮迹差 ≤3 mm。边缘和转角处应用人工或打夯机补夯密实。碾压顺序按照先外侧后中间，纵向进退进行，同时压路机主轮在前，错轮位置选在碾压段外，禁止快速起动、急刹车和调头。碾压过程中，路基表面始终保持湿润，表面缺水应及时少量、均匀洒水。

2.3 试验段检测

参考以往试验段试验数据和 JTG E 60—2008《公路路基路面现场测试规程》，初拟松铺系数为 1.15，第 1 层再生料松铺厚度为 0～35 cm。在碾压时，按照试验检测频率，记录其每次碾压后的弯沉值，直至弯沉值达到设计要求，计算得出试验松铺系数，验证机械组合模式和碾压工艺，指导后续的再生料填筑施工。

2.3.1 松铺系数

参考以往试验段试验数据，初拟松铺系数为 1.15。在碾压时，按照试验检测频率，记录其每次碾压后的弯沉值，直至弯沉值达到设计要求，采用式（1）计算松铺系数N。

式中：H1—松铺前标高；

H2—松铺后标高；

H3—压实后标高。

对两段试验段每隔 25 m 检测 3 次，3 次测试结果平均值作为该点的松铺系数。将桩号与松铺系数测试结果绘制结果如图 2 所示。由图 2 可知，试验段的松铺系数范围1.12～1.21 ，离散性较小，平均松铺系数为 1.15。

图2 不同桩号的松铺系数

2.3.2 沉降差

对试验段进行碾压，直至弯沉值达到设计要求，测试碾压合格后层顶面标高H3；之后再静压 1 遍，再次测试层顶面标高H4，沉降差h按照式（2）进行计算。

式中：H3—碾压合格后层顶面标高；

H4—碾压合格再静压 1 遍后层顶面标高。

两段试验段选取 3 个代表性测试点，每点测试左、中、右 3 个位置，分别测试第 1 层碾压和第 2 层碾压时层顶面标高，计算试验段的压实沉降差。将桩号与沉降差测试结果绘制结果如图 3 所示。由图 3 可知，试验段的压实沉降差在1.0～5.0 mm ，平均压实沉降差为 2.8 mm，小于设计压实沉降差 3 mm。

图3 不同桩号的沉降差

2.3.3 固体体积率

在两段试验段的机动车道和非机动车道的第 1 层和第2 层，选取 30 个代表性测试点，分别测试其固体体积率。测试结果如图 4 所示。由图 4 可知，试验段的固体体积率分布在 80.1 %～86.2 % ，离散性较小，平均固体体积率为83.1 %。

图4 不同测试点的固体体积率

2.3.4 回弹模量

在两段试验段的机动车道和非机动车道选取 12 个代表性测试点，分别测试其回弹模量，测试结果如图 5 所示。由图 5 可知，试验段的回弹模量分布在 46.4～55.2 MPa，离散性较小，平均回弹模量为 51.2 MPa。

图5 不同测试点的回弹模量

2.3.5 压实沉降差

对两段试验段的弯沉值进行测试，其中，第 1 层机动车道的弯沉值测试 30 个点，第 2 层非机动车道的弯沉值测试30 个点。两层弯沉值测试结果绘制如图 6 所示。由图 6 可知，第 1 层的机动车道和第 2 层的非机动车道试验段的弯沉值相差不大，分布在 172～236（0.01 mm）之间，平均弯沉值分别为 202.4（0.01 mm）和 197.2（0.01 mm）。

图6 不同测试点的弯沉值

3 结 语

（1）再生石路基的松铺系数为 1.15，施工时应分层摊铺，每层厚度为 30 cm；碾压可采用 22 t 压路机，具体碾压工艺为静压 1 遍 + 振压 2 遍 + 静压 4 遍。

（2） 采用 1.15 的松铺系数和上述碾压工艺，试验段的压实沉降量为 2.8 mm，固体体积率在 80%～86% 之间，回弹模量在 46～55 MPa 之间，弯沉值检测结果在 172～236（0.01 mm）之间。其中回弹模量及弯沉值均满足设计要求（设计要求机动车道路基顶面回弹模量 ≥30 MPa，路基顶面交工验收弯沉值ls=310.5，非机动车道路基顶面回弹模量≥ 20 MPa，路基顶面交工验收弯沉值ls=465.8）。试验段的沉降差及固体体积率数据可为其他工程提供参考。

（3）将再生材料作为路基填料，既节约了土地矿物资源、减少固体废弃物污染，又降低了施工期间灰土施工的扬尘污染，且施工基本不受气候条件制约，在保证原材料质量前提下，具有较高的施工效率和应用效果。