路基工程中建筑垃圾再生混合料的具體應用

殷興華

在當前城市化持續推進的大背景下，高速公路在其中起到了不容忽視的作用，其中又以路基部分尤為關鍵。但縱觀多數工程案例可知，填方路基施工時周邊往往不具備開挖土方的條件，這點在城市建設中顯得更為突出，由此帶來了路基填料不足的問題。

一、工程背景

在本文所探討的高速公路工程中，其周邊建設有一定規模的建筑物，經拆除處理后產生了大量的建筑廢棄物。若對其進行清運處理，一方面需要投入過多的成本，另一方還會引發運輸沿途垃圾遺漏以及粉塵散布等問題，這對于道路建設工作持續開展造成了阻礙。因此，在填方路基中充分利用建筑垃圾，極具必要性。

二、路基工作區理論

無論是路基還是房建工程，其中的基礎部分所發揮出的作用均一致，屬于一種典型的帶狀構筑物，能夠為上部結構提供支撐，此環節使用的材料通常以土以及石料居多。關于填方路基，需要使用到大量的填料而形成帶狀路基，當區域內有車輛通行時，所產生的荷載便會經由路面最終傳遞到路基結構之中，因此路基通常會處于三維受力狀態。路基內部存在大量的豎向應力，除了路基的自重應力外，還包含了車輛運行中所產生的豎向附加應力，而后者則是引起路基豎向附加變形的重要因素。

伴隨著路面深度的持續加大，自重應力也會進一步增加，但對應的豎向附加應力會表現出減小的趨勢。由此可以得知，在某個特定的深度范圍內，受車輛運行所引起的豎向附加應力相對更強一些，此時路基會表現出明顯的豎向變形現象，而要想分析交通荷載對于路基深度范圍所形成的影響機制，則需要借助于路基工作區這一概念來進行。相較于路基的自重力而言，若因車輛運行而產生的豎向附加應力占據了較大比重時，那么對應的范圍便可稱之為路基工作區。

三、填方路基結構性能數值研究

1.計算參數及模型

為了進一步探討填方路基的受力狀況，此處引入了MIDASGTS軟件，借助于此平臺實現對路基受力狀態的靜力模擬操作。路基具有無限延伸的特性，同時斷面也大體相同，因此具備二維平面單元模擬的條件，對道路結構做進一步的劃分，建立寬度與高度分別為40m與20m的模型，使用了C20混凝土材料來模擬道路工程中的防水層，關于路基的各個構成部分，則均有莫爾庫材料來完成對應變單元的模擬，最后用點荷載的方式來模擬運行過程中的車輛荷載。

2.計算假定及邊界條件

（1）計算假定

此處將路基各層視為一個具有高度連續性與均勻性的彈性體，并且不存在相對滑移現象；關于初始應力，除了路基自重應力外，還涉及到了側向靜止土壓力。經過多次加載操作后，并不會對路基材料的彈塑性參數造成任何影響。

（2）邊界條件

選取模型的左、右、下3個面，分別給予其一個法向約束，同時還對上表面進行了自由約束處理；除此之外，選取與二維模型相垂直的平面，對其施加法向約束以及轉動約束，此舉可以避免模擬面出現轉動的現象。

3.計算結果分析

（1）位移分析

受車輛荷載的影響，會引發路基豎向位移現象，對其進行分析得知，在路面荷載的作用下，路基會出現一定程度的受力變形現象，若與路面的距離越近，那么所產生的變形程度也越大，且達到了5.9mm；盡管多個區域都發生了沉降現象，但以路面以下5m之內最為明顯，當深度達到5～7m時，沉降量將大幅減緩，若＞7m，所產生的沉降量則穩定在1mm以內。因此，關于路基沉降現象，其主要集中在路面以及路基上部這兩大區域。

（2）應力分析

受車輛荷載的影響，路基會產生豎向應力，對其進行分析得知，受交通荷載的影響，會給路基帶來附加應力，且這一現象伴隨著深度的增加而愈發明顯，最大處達到了1.12MPa，經分析后得知，這一區域主要為車輪荷載所在垂直方向的正下方1～2m處；當深度＞3m時，應力值明顯減小。

四、高速路基工作區填料配方改良研究

1.建筑垃圾土改良方案

關于建筑垃圾的類型，主要以磚渣土為多，考慮到土體滲透性與壓縮性的要求，同時提升路基填土的水文性，有必要對土樣進行分析與改良。對粉煤灰以及石灰等類型的磚渣土進行改良后，所帶來的效果較為良好，就石灰改良土而言其最佳配合比介于4%～8%區間內，以歷史施工經驗為指導，綜合考慮到所在區域的實際情況，決定同時加入石灰以及粉煤灰，從而達到改良效果，關于其配比情況如下表所示。

組號 粉煤灰 石灰 建筑垃圾1 2 2 96 2 92 3 3 3 94 4 4 4 94 5 4 2 94 2 4

嚴格控制土樣的含水量，保障其處于最佳狀態下，基于上述的配比進行改良，將壓實度控制為0.96，此后對所得到的制樣進行了4d養護處理，并展開了性能試驗，具體做如下分析。

2.室內試驗研究

（1）壓縮試驗

對各配合比狀態下的路基填料壓縮系數進行分析，當石灰與粉煤灰的添加量為3%時，在此條件下所帶來的土壓所系數處于最小值，由此可以得知該組的不可壓縮性達到了最佳狀態。

（2）滲透試驗

由于試驗土樣主要以細粒土為主，因此展開了變水頭滲透試驗，從而得知土的滲透系數，當石灰與粉煤灰的添加量為3%時，其平均滲透系數最小，為1.07074×10-6，意味著該組改良試樣的滲透性最低。

（3） CBR試驗

基于上述的分析，選取第3組展開CBR試驗，由此得知其CBR值，實際結果表明其符合工程規范，借助公式（1）可以得知CBR的具體值：

式（1）中：P1-荷載壓強，kPa；P2-標準壓強，kPa，如果貫入量達到2.5mm，此時該值為7MPa。

對上述內容進行分析得知，當貫入量達到2.5mm時，對應的荷載壓強達到了763.90kPa，借助于上述公式能夠得知CBR值為10.91%，這符合工程所提出的≥8%的要求。

在上述基礎上，選取了某一路段展開試驗，實際結果表明不存在明顯沉降現象，車輛通行狀況良好，滲水與排水都能達到要求。

五、結語

綜上所述，建筑垃圾可以成為路基工程中的主要材料來源，就分揀、篩分等操作，在此基礎上分別增加3%的石灰以及粉煤灰，經試驗得知所得到的改良建筑垃圾混合料質量較佳，達到了工程所提出的要求，其可行性良好。