建筑垃圾在地表加固处置中应用

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摘要：高含水性地表常规处置方法对碎石、灰土、水泥等材料的消耗非常大，针对这一问题，该研究创新性地采用建筑垃圾对原地表进行处置，并对建筑垃圾单层填筑和分层填筑效果进行了对比分析。结果表明分层填筑相比单层填筑方式在降低原地表层含水率和高程方面的表现更优异，建议今后采用建筑垃圾分层填筑方式对高含水性地表进行处置。

关键词：高含水性地表；建筑垃圾；高程；吸水率

我国公路发展迅速，通车总里程及路网密度逐年增长［1］，其为国家经济发展和国民日常出行提供了强有力的保障。道路建设涉及到一系列的施工步骤，各个阶段都需要消耗大量的筑路材料，例如，道路建设时需对高含水性原地表进行加固处理，降低其吸水率，减少路基压实不充分、翻浆和沉降等现象的发生［2］。加固处理过程需要使用大量的碎石、灰土、水泥等材料。而近些年筑路原材料价格不断飙升，因而目前亟须寻找廉价且吸水能力强的材料替代传统地表加固材料。在公路建设高速发展的同时，基础设施的拆除和新建产生大量的建筑垃圾，如何解决建筑垃圾堆积造成的一系列环境及资源问题是我国未来很长一段时间需持续面对的艰巨任务。国内外大量研究表明，建筑垃圾主要由废弃混凝土块、砖块以及渣土组成，其中废弃混凝土块占比超过50％，这导致建筑垃圾具有很强的吸水能力［3，4］。若能通过合理控制施工工艺，使高吸水性的建筑垃圾在道路原地表处置工程中得到充分利用，不仅能使建筑垃圾变废为宝，节约地表工程处置成本，还可以保护生态环境［5］。为丰富建筑垃圾的利用方式以及促进其高效利用，探索了采用建筑垃圾处置高含水性原地表的可行性。主要探究了在冲击碾压下单层填筑建筑垃圾和双层填筑建筑垃圾两种方案对原地表处置效果的影响。

1单层填筑

1．1施工准备

拟建设的试验段位于广西某国道翻新工程上，施工准备工作主要包括以下五个方面：1）查阅施工段的水文地质资料，完成施工图纸会审。2）调查施工现场和周边区域地上地下管线、地形等资料，明确其位置、埋深等，并通知相应部门进行改移或埋设明显标志，签订动土许可协议。3）清除原地面表层植被，挖除树根及杂草，并将挖除的表层土集中堆放。原地面的低洼和坑洞处必须经过仔细填补及压实；对于松散处应松土晾晒并重新碾压使达到平整密实的状态。测量部门完成线路导线点、水准点的复核，完成路基横断面高程复测；对施工段落中桩、边线完成施工放样，按照规定间距进行灰线打设。4）试验部门完成原地表土颗粒分析、最大干密度测试、含水率测试等工作。5）试验段施工所需机械设备全部就绪；已打通通往试验段的施工便道；原地表处置所需建筑垃圾已准备就位。

1．2填筑过程

建筑垃圾填筑过程中的操作要点主要涵盖以下五个方面：1）建筑垃圾进场，运输车连续不中断运输，按照打设的灰线方格进行卸料，卸料时采用路堤全宽水平分层，先低后高，先边缘后中央的方式，现场设专人指挥填料调配。2）坡脚处100cm宽度需填筑土方，以保证后期路基刷坡及防护植草时有足够的覆土厚度。3）采用挖掘机、装载机进行初平，采用26t光轮压路机稳压1～2遍，表层采用细粒土填筑10cm，最后采用平地机进行整平。4）采用平地机整平时沿路线纵向方向保持中间高两边低，路基横向做成设计要求的横坡。整平后要求路基填料层应无明显的高差台阶。5）整平后测量人员进行观测点布置，冲压碾压前对观测点进行高程测量。

1．3冲压过程

现场配备16t冲击压路机3台，按照图1所示路线进行施工。冲击碾压时，冲击压路机在每条车道上前进、后退各行驶一次为压实一遍，之后驶向对向车道重复操作；每条车道在第二遍碾压时，沿第一遍压实线内移20cm，即部分重叠第一遍的区域；第三遍再恢复到第一遍的位置，使冲击压路机行驶在冲碾地面所形成的峰谷区域。当冲击压实5遍后停止冲压，用平地机整平后继续冲压。冲压按照平均1h1遍的速度进行，每条车道总计冲压20遍。在完成相应遍数的冲压操作后进行高程检测，检测前需采用平地机和压路机分别进行整平和稳压操作。

1．4试验检测

随机选取K302＋000、K302＋480和K302＋960桩号处的三个位置进行高程测量，现场实测高程数据如表1所示。从表1中可以看出，建筑垃圾填筑厚度约为0．518m；含建筑垃圾的地表层在冲压作业后高程下降比较明显：当冲压遍数达到18遍时，高程约下降61mm，随后基本保持稳定，继续冲压至20遍时，高程仅进一步减小了3mm，变化幅度小。此时地表中的富余毛细水被挤出，土壤颗粒变得密实，地表承载力得到有效提高。进一步分析原地表层冲压前后含水率的变化，冲压前后原地表以下10cm、50cm、90cm三个层位的含水率结果如表2所示。从表2中可以看出，经过冲压操作后，原地表以下10cm、50cm、90cm位置处的吸水率数值上分别下降了3．4％、2．4％、0．4％。说明建筑垃圾对50cm深度范围内的原地表层含水率影响较大。从现场施工来看，冲压段表面平整密实，未见大面积翻浆。说明填筑的建筑垃圾充分发挥了其吸水特征，采用单层填筑建筑垃圾再冲压的施工方案对高含水性地表层有较好的处置效果。

2分层填筑

2．1施工过程

将50cm厚的建筑垃圾分两层填筑，每层填筑厚度在25cm左右，分层填筑的准备工作和单层填筑一致。每层建筑垃圾填筑后，进行冲击碾压，冲压工艺与单层施工大致相同，按照“先边缘后中间，先慢后快”的原则进行，压实路线纵向互相平行，反复冲压，不同之处在于分层施工中每层冲压遍数为10遍。

2．2试验检测

随机选取K306＋100、K306＋500和K306＋900桩号处的三个位置进行高程测量，现场实测高程数据如表3所示。从表3中可以看出，第一次建筑垃圾实际填筑厚度约为25．4cm，第一次冲压引起含建筑垃圾的地表层高程下降约48mm；第二次建筑垃圾实际填筑厚度约为25．3cm，第二次冲压引起含建筑垃圾的地表层高程下降约30mm。因此，建筑垃圾总填筑厚度为50．7cm，两次冲压结束后，含建筑垃圾的地表层高程总计下降了约78mm。相比单层填筑，分层填筑建筑垃圾再冲压的施工方式引起的地表高程下降更明显，说明分层填筑方式对原地表的加固效果更好，能有效减小路基未来发生沉降的可能性。同样，进一步分析了原地表层冲压前后含水率的变化，冲压前后原地表以下10cm、50cm、90cm三个层位的含水率结果如表4所示。从表4中可以看出，经过冲压操作后，原地表以下10cm、50cm、90cm位置处的吸水率数值上分别下降了3．7％、2．8％、1．0％。说明分层填筑相比单层填筑方式对原地表的作用深度更大，分层填筑建筑垃圾再冲压的方式使原地表以下90cm位置处的含水率数值上仍然下降了1．0％。因此，分层填筑建筑垃圾再冲压的方式在降低原地表含水率方面的表现更好。

3结论

针对道路建设对高含水性地表的处置需求，开展了具备较强吸水能力的建筑垃圾在高含水性地表强化处理中的应用研究。a．采用单层填筑建筑垃圾再冲压的方案时，含建筑垃圾的地表高程下降了约64mm，原地表以下10cm、50cm、90cm位置处的吸水率分别下降了3．4％、2．4％、0．4％。b．采用分层填筑建筑垃圾再冲压的方案时，两次冲压结束后，含建筑垃圾的地表高程合计下降了约78mm，原地表以下10cm、50cm、90cm位置处的吸水率分别下降了3．7％、2．8％、1．0％。c．分层填筑相比单层填筑方式在降低原地表层含水率和高程方面的表现更优异，建议今后采用分层填筑建筑垃圾的方式对高含水性地表进行处置。

参考文献

［1］李彬，肖润谋，闫晟煜，等．中国高速公路运输态势［J］．交通运输工程学报，2020，20（4）：184－193．

［2］才盼．浅谈盐渍土对路基路面的危害及解决措施［J］．青海交通科技，2019（4）：100－102．

［3］赵兵伟，李晓娟，李渊．再生粗集料微观特征及性能研究［J］．交通标准化，2014，42（23）：86－89．

［4］黎建敏，卢晶晶．水泥混凝土路面就地粒石化再生集料性能研究［J］．交通世界，2020（24）：153－154．

［5］牛桂兵．在公路工程特殊地基处理中建筑垃圾材料的应用［J］．城市建筑，2020，17（8）：155－156．

作者:刘欢 陈军 单位:．湖北交投高速公路运营集团有限公司 湖北交投智能检测股份有限公司