高速公路路基施工中建筑垃圾再生材料的应用

杨云全 耿传宇 武兵

（山东宇通路桥集团有限公司，山东 东营 257300）

建筑垃圾材料是建设施工单位新建、改建、扩建及拆除各类建筑物、构筑物、管网及公民用房屋装修装饰过程中所产生的除草皮、树根及生活垃圾之外的废料、弃土等的统称，建筑垃圾材料中腐殖质及有机质含量均应在5%以内，易溶盐含量应在0.5%以内。公路路基设计规范规定：根据粒径5mm以上颗粒含量以及粒径5mm以下颗粒物理力学指标可将建筑垃圾材料分为一级和二级，其中二级建筑垃圾无法直接应用，必须用水泥加固并达到设计强度后方可使用。建筑垃圾成分复杂，主要为废弃混凝土块，在建筑垃圾中掺加石灰、粉煤灰后，改性填筑料具备良好的压实度、水稳性、抗渗性和路用性能。合理有效利用建筑垃圾再生料，既能缓解资源能源矛盾，又能节省施工成本，保证工程进度。

一、工程概况

某在建高速公路全长124.8km，双向四车道，设计时速100km，路基宽27.5m。该高速公路第二合同段周边既有建筑拆除后产生大量建筑垃圾，清运过程既耗费人力物力，又占用处置用地，还会出现遗散、扬灰、粉尘等环境问题。与此同时，该合同段建设沿线天然石料匮乏，若从其他地区运输，则面临高昂的运输费用和时间成本。为积极响应国家能源节能政策，实现建筑垃圾材料资源化利用，有效解决天然石料资源匮乏问题，该合同段计划全部使用粒径5mm以下建筑垃圾细粒土开展路基填筑施工。

二、建筑垃圾土改良方案

该高速公路附近的建筑垃圾以砖渣土为主，为增强土体强度及路用性能，降低其渗透性、压缩性及路基变形，提升填料水稳性，必须开展改良试验。结合类似工程施工经验，石灰改良土及粉煤灰改良土均能获得较好的改良效果，根据该高速公路施工段砖渣土性能及工程路用性能要求，拟掺加石灰和粉煤灰[1]，配合比如表1所示。

表1 砖渣土掺加石灰和粉煤灰改性配合比

按照上表配合比开展最佳含水量下土体改良处理，压实度控制在0.96，制备试件并养护4d后开展室内试验，检测路基填筑建筑垃圾改良土体材料性能。

（一）压缩试验

不同配合比路基建筑垃圾再生填料压缩系数如图1所示，图中P表示荷载压强。1#试验组（石灰掺加比2%、粉煤灰掺加比2%）的建筑垃圾再生料压缩系数及可压缩性最大，路用性能不良，不适宜作为高速公路路基填筑料。3#试验组（石灰掺加比3%、粉煤灰掺加比3%）的建筑垃圾再生料压缩系数最小，不可压缩性最佳，适宜应用于高速公路路基填筑。

图1 不同配合比路基建筑垃圾再生填料压缩系数

（二）渗透试验

试验土样主要为细粒式砖渣土，应通过变水头渗透试验确定土体渗透系数，各试验组平均渗透系数分别为9.93045×10-6、1.07886×10-6、1.07059×10-6、8.44684×10-6和2.88552×10-5。根据试验结果，3#试验组（石灰掺加比3%、粉煤灰掺加比3%）的建筑垃圾再生填筑料渗透系数最小，改良试样渗透性最低，最适用于路基回填。

（三）CBR试验

3#试验组的建筑垃圾再生填筑料路用性能最佳，以该方案再生填筑料开展CBR试验，测定CBR值，试验结果如图2所示。CBR值为荷载压强与标准压强之比，当贯入量均值取2.5mm时，标准压强取7.0MPa。试验结果表明，贯入量均值2.5mm时荷载压强为765.4kPa，CBR值为10.94%，符合高速公路路基CBR值应至少为8%的要求[2]。

图2 建筑垃圾再生填料荷载强度及贯入量试验结果

在该高速公路合同段起讫桩号k045+100～k045+800段开展施工试验，结果显示：试验段并未出现明显下沉和沉降差异，重型载重车辆能正常通行，渗水及排水性能良好。结果表明，掺加石灰和粉煤灰改良后的建筑垃圾路基填筑再生料路用性能良好，可用于路基回填。

三、建筑垃圾再生料路基填筑施工

（一）建筑垃圾再生材料处理

采用孔径250mm×250mm的筛分设备筛除建筑垃圾材料中粒径250mm以上的颗粒，同时喷洒水雾除尘以抑制尘土，及时清理生活垃圾等杂物。破碎处理筛分后剩下的粒径250mm以内的建筑垃圾颗粒，使破碎后的粒径均不超出100mm。

（二）掺灰拌和

按照试验确定的改性配合比（石灰掺加比3%、粉煤灰掺加比3%）拌和建筑垃圾，标号P.C32.5的复合硅酸盐水泥掺量为2.5%，根据建筑垃圾材料现场检测密度值和拌和机设计传料速度控制掺灰量[3]。制备好的建筑垃圾再生填筑料按照100m3/批开展石灰剂量、粉煤灰掺量、含水量等的分批次检验，合格后由自卸车运输至路基填筑区填筑施工。

（三）摊铺及碾压

在高速公路建筑垃圾再生料填筑施工前必须开展摊铺试验，根据虚铺厚度与压实厚度之比确定虚铺系数，该公路建筑垃圾再生填料虚铺系数取1.16。根据填筑区域实际大小及虚铺厚度确定填筑料用量，按照10m×10m的尺寸在路基上标出倒料格子，根据格网布置控制填料使用量。筛分后的建筑垃圾再生料直接用于路床顶面以下2.0m至路基底范围内路基时，虚铺厚度应不大于350mm，填料粒径最大为250mm；筛分并破碎后的建筑垃圾再生料用于路床顶面以下2.0m范围内路基时，虚铺厚度应不大于230mm，填料粒径最大为100mm。

为保证质量，必须加强施工工艺及施工顺序控制，根据相关规范开展质量检验与评定。应按初压、复压和终压三个阶段进行：①初压阶段：羊足碾以2.0km/h的速度振动碾压两遍，再改用3Y-20型光轮压路机以同样速度振压一遍；②复压阶段：羊足碾以2.0km/h的速度振压一遍，再用3Y-20型光轮压路机以同样速度振压一遍，碾压施工应从两边向中间以纵向进退方式开展，相邻轮次重叠宽度应为轮宽的1/3；③终压阶段：羊足碾以2.0km/h的速度振压一遍，再用3Y-20型光轮压路机以同样速度振压一遍，最后由3Y-20型光轮压路机以4.0km/h的速度静压一遍后结束。为保证碾压成型的路基始终保持湿润状态，应封闭交通并覆盖养生7d，养护结束后检测路基设计横断面宽度、表面平整度、沉降量及轴线偏位，均符合设计要求方可通车。

四、结语

综上所述，建筑垃圾再生料应用于公路路基试验段填筑既能省去建筑垃圾二次转运环节、降低施工成本，又能再生利用既有资源、保护环境。高速公路建筑垃圾再生料路基填筑施工为建筑垃圾再生利用开辟了新途径，工程建设的经济效益和社会效益显著提升。本文分析了建筑垃圾再生料路基填筑的施工问题，对于原路面以下仍为建筑垃圾时路面施工及封水处理问题，尚待深入探讨。