建筑固废在绕城高速公路建设领域中的应用
2023-11-17王立东WANGLidong
王立东 WANG Li-dong
（中铁十七局集团第三工程有限公司，石家庄 050000）
0 引言
许昌绕城高速位于河南省许昌长葛市，属于平原地区，周边地势平坦，且均为基本农田，该地区取土困难，距离郑州新郑市取土点约50km，距离禹州市可取土点约45km。同时河南省每年5 月至9 月份为该地区雨季，持续时间长、降雨量大，使用土方资源作为填料时，容易造成已填筑路堤积水翻浆、土体软化，严重制约了施工进度。
许昌绕城XCTJ-3 标段起点里程K34+800，终点里程K53+490，全长18.69 公里，借土填方517 万方，下路堤约397 万方。项目土方需求量大，取土内运费用高昂，但本标段经过拆迁区域较多，拆迁产生的建筑废弃物数量庞大。因此，许昌绕城XCTJ-3 标拟采用建筑固废填筑路堤。经本项目试验检测、路堤试验段总结验证，建筑固废作为填料填筑路堤强度高、稳定性好的优点，同时施工不受雨天影响，路堤填筑检测方法简单，鉴于此特性本项目提出使用建筑固废代替土方填筑路堤。
1 当前建筑固废利用的形势与背景
平原地区缺土的需要：河南许昌范围均属于平原地区，线路周边均为基本农田，严禁取土，长葛市区开槽土远远满足不了施工进度需要，取土困难。
雨季施工的需要：5 月至9 月份属于雨季，本地区原地貌基本无水系，靠自然蒸发或者地下渗水解决降雨影响，一次降雨至少影响7 天土方进度。
2 建筑固废填筑解决的主要问题
房屋拆迁段建筑固废就地消耗，节约施工成本：本标段房屋拆迁量大，涉及11 个村，拆除厂房及房屋约30 万平米，拆除后建筑固废经现场处理、破碎，采用羊足碾碾压破碎，达到要求后经振动碾压、验收，能快速、就地进行消耗，加快施工进度，节省施工成本。
解决原地面软基处理，加快路基施工：河南许昌范围原地面表层为松散粉土，遇水湿陷，且压实度很难达到90区，通过采用建筑固废进行原地面处理，将大颗粒砖块或者混凝土块挤压至土体，增强地基承载力，表面经过羊足碾破碎，保证表面平整度及压实度。
解决雨季施工难题：雨季路堤施工效率底下，且容易受雨水冲刷，长时间无法施工；采用建筑固废施工路基，表面密实，雨后强度及压实度不受影响，可持续施工。
3 施工流程及操作要点
3.1 施工流程
建筑固废路堤填筑施工流程如图1。
图1 工艺流程图
3.2 操作要点
3.2.1 施工前准备
施工前，对路幅范围内原地面表层腐殖土、表土、草皮等进行清理，按要求整平压实，压实度不小于90%。
3.2.2 测量放样
由测量班放出线路中线、边线、加宽线，并定好中桩位置，同时采用50m 钢卷尺复核线路距离。（图2）
图2 测量放样大样图
图3 撒网格线大样图
3.2.3 打格备样
填筑前首先用石灰线打出卸料方格网，结合运输车运料的立方数，确定每个方格大小及所卸料车数，收料人员按照格线进行备料，每个方格网堆放一车运料车的方量。
3.2.4 填料初平
用挖掘机进行填料摊铺初平，并对较大颗粒填料进行破碎。装载机配合补充填料，初平后表面无明显高差。
3.2.5 垃圾清捡
用于填筑路基的建筑废弃物，采用人工清捡其中的生活垃圾、塑料、金属材料、木质材料、腐殖质、泡沫轻物质等杂质。
3.2.6 建筑废弃物破碎锤破碎
用破碎锤对建筑废弃物进行破碎，破碎后建筑固废均匀，且最大粒径不超过15cm。
3.2.7 填料碾压破碎
破碎锤破碎完成后，先用振动压路机振动压实2 遍，挤压建筑固废，再用羊角碾强振碾压2 遍，挤压破碎。碾压时，按照“先边缘、后中间，先慢后快，纵向进退”的原则进行，由外侧至内侧、轮迹重叠不少于1/3、最大速度控制在2～4km/h，碾压时确保均匀，无漏压、无死角，振动压路机选用强振。
3.2.8 洒水降尘
破碎过程中为防止现场扬尘，采用雾炮车洒水降尘。
3.2.9 平地机精平
经破碎后，路基表面已经成颗粒状砖渣及混凝土小块，采用平地机进行精平，确保路基面高程及平整度要求。
3.2.10 二次破碎
精平后部分建筑固废由于第一次破碎不彻底，部分粒径过大，故进行二次破碎，采用破碎锤重新破碎，破碎完成后采用羊足碾振动碾压2 遍，保证表面颗粒基本均匀，改善填料粒径，降低填料的孔隙率。
3.2.11 振动压实
羊角碾碾压破碎后，填料粒径经检验满足规范要求后，用振动压路机碾压密实：振动压路机强振压实至沉降差小于3mm 后静压1 遍收光。
3.2.12 沉降差观测
测量人员在线外架设沉降观测仪，首先在压实后的路堤上沿横向布点，每40m 观测一个断面，每个断面布设4个点，为减少误差，准备一块钢板（规格采用10cm*10cm*1cm，长*宽*厚），放置在测点上。第一次振压结束后，用振动压路机静压一遍把钢板压入路堤，记录高程，再用振动压路机来回振压一遍（横向行走），碾压后再次记录高程，各测点在碾压前后的高差，就是测点的压实沉降差，经过来回一遍碾压的沉降差不大于3mm，沉降差判定合格。沉降差观测如图4。
图4 沉降差观测
4 主要材料及设备
4.1 主要材料
采用建筑固废作为高速公路路堤填料，应符合如下要求：
①建筑固废作为路基填料，从强度和承载力考虑，应选用粒径小而均匀，便于回填的建筑固废，大块料过多时利用机械加工成小块，以确保碾压后的密实度。
②根据填石路基规范要求，建筑固废填筑路堤时，填料粒径小于15cm。
③建筑垃圾应以杂物含量少、均匀性好、无污染为优选原则，在施工前应排除含有害物质、污染严重或腐蚀严重的建筑垃圾。
④建筑固废使用前应进行质量检测，不同批次材料应分别取样，检测合格后方可使用。
⑤承载比试验CBR 值大于8%。
4.2 主要设备（表1）
表1 设备配备表
5 措施项目
5.1 质量措施
①严格控制填料质量，保证装运合格的建筑固废料。
②为防止建筑固废在运输过程中扬尘污染，需采取有效的覆盖措施。
③建筑固废现场破碎，采用2 台破碎锤进行破碎，粒径控制在15cm 以内，破碎完成后级配均匀。
④施工过程中安排专人清理杂物，清捡覆盖全过程。
⑤破碎过程中洒水降尘，破碎完成后洒水闷料，然后用振动压路机压实，羊角碾碾压破碎。
⑥建筑固废填料宽度每侧较设计面宽20cm，同时在边坡覆盖30cm 土，以便后期的绿化需要。
⑦沉降观测按照来回振压1 遍，沉降差按照不大于3mm 控制。
5.2 安全措施
①成立安全生产领导小组，项目经理为安全生产第一责任人，项目安全质量部为安全管理职能部门，设专职安全工程师，施工队设专职安全员，班组设兼职安全员跟班作业。
②制定施工安全操作规程、安全教育培训制度、安全责任制度、安全检查制度、安全处理制度、安全竞赛制度等制度，并保证在施工中落实到实处。
③各种机械设备的操作人员必须持有效证件上岗。机械操作人员工作前，应对所使用的机械设备进行安全检查，严禁带病使用，严禁酒后作业。
④为了保护现场附近和过往群众的安全与方便，在必要的时间提供照明、警卫、警告标志等安全防护措施。
⑤现场配电箱及用电设备要做好防护，临时用电线路要经常检查，一旦发现漏电要及时排除，高压电器设置必要的移动轻便护栏、标志牌等。搭设的临时线路用完及时拆除。
⑥路堤施工注意坡面的稳定情况，每次开工前、收工后，对坡面、坡顶周围认真检查。如有异常立即处理。
⑦组织制定安全事故应急救援预案，定期进行预案演练，不断完善应急预案。
5.3 环保措施
①根据工程对环境的要求，项目经理部成立环保领导小组，以地方负责人为组长牵头，综合管理部配专职环保员。
②在靠近居民区施工时，机械设备和工艺操作所产生的噪音不得超过有关标准，并符合国家规定的有关规定，噪音过大时应采取消声措施，降低噪音。
③在运输易飞扬物时，采取覆盖、密封、洒水，防止和减少扬尘等措施。
④施工完成后，应最大限度的恢复原有地貌，临时防护设施、工棚、防护堤坝、生产生活建筑垃圾等予以拆除，运往指定的弃土场，不得随意堆放。恢复既有道路，保证畅通。恢复可耕种土地，清除废物。
⑤对水土保持工作将作全面规划，综合治理。及时与当地水土保持机构取得联系，遵守有关水土保持的法规，做好水土保持工作。
⑥雨季施工时，加强临时排水管理措施，如路肩边沿设土埝、泄水口，并铺草袋或编织袋，防止雨水冲毁路基，同时可一定程度上减少水土流失。
6 效益分析
6.1 经济效益
本线路两侧均为基本农田，不能取土，最近的土场运距约45km，土资源费10 元/t，运费0.8 元/km·t，本项目所需路堤填筑材料40 万方，压实土系数1.8t/方，计算成本约40*10*1.8+40*45*0.8*1.8=3312 万元。
使用建筑固废作为填料时，建筑固废无资源费，运距40km，本项目所需路堤填筑材料40 万方，运费0.8 元/km·t，压实系数2.2t/方，计算成本40*0.8*40*2.2=2816 万元。
通过对比，建筑固废作为填料时共节约成本3312-2816=496 万元，经济效益显著。
同时建筑固废每层压实厚度为35cm，路基填土每层压实厚度24cm，每70cm 减少一层压实遍数，减少了设备投入费用，同时加快了施工进度。
6.2 技术效益
通过使用检测沉降差控制建筑固废填筑质量，沉降差小于3mm，使建筑固废填筑的质量得到了有效控制，保证了路基的施工质量。
6.3 社会效益
经施工验证，本技术应用缓解了土方压力，减少了雨季对施工进度的影响，施工功效更高，能够保证工程的高质量、高标准要求，受到了业主、监理单位的一致认可和赞扬，对类似路堤填筑施工具有很好的借鉴和指导意义。
7 结语
本文从可行性研究到施工器具、施工工艺、产生效益等分析了建筑固废作为填料填筑路堤的可行性。目前，该施工方法已应用于许昌绕城高速公路XCTJ-3 标路基下路堤的施工并取得了显著的经济效益、技术效益和社会效益，为类似工程提供了具有价值的参考实例和经验。
