建筑再生料在上海S7公路新建工程中的試驗應(yīng)用

吳建兵

［上海城投公路投資（集團）有限公司，上海市200020］

0 引 言

隨著城市現(xiàn)代化進程不斷加快，舊區(qū)改造、道路改建及房地產(chǎn)開發(fā)等工程導(dǎo)致諸多建、構(gòu)筑物被拆除，由此產(chǎn)生大量城市建筑垃圾[1]。城市建筑垃圾主要由混凝土、磚瓦、瀝青、木材及金屬等棄料組成，其成分錯綜復(fù)雜且具有一定的毒害性，對自然環(huán)境構(gòu)成一定威脅[2]。目前建筑垃圾的主要處理方式為堆放、填埋及再利用等，而這些處理方式在效率、經(jīng)濟性及環(huán)保效益等方面仍具有較大提升空間[3]。

建筑垃圾本身具有潛在的回收利用價值，被認為是一種“錯放的資源”。近年來，建筑垃圾開始被應(yīng)用于路基路面工程。研究者認為，這是一種兼具環(huán)保與經(jīng)濟的建筑垃圾新型處理方式，實現(xiàn)了“源于工程用于工程”的資源循環(huán)再利用。然而，目前大量研究主要集中于建筑垃圾材料的前期性能試驗，研究確定的性能參數(shù)可能無法準(zhǔn)確地指導(dǎo)實際工程[4]。因此，本研究結(jié)合上海S7公路（月羅公路—寶錢公路）新建工程，對建筑碎石（由建筑垃圾經(jīng)過破碎、篩分后形成）作為“建筑再生料”應(yīng)用于實際道路工程中進行研究及應(yīng)用，為延長建筑垃圾的潛在價值提供一種新思路。

1 研究背景

1.1 工程概況

上海S7公路（月羅公路—寶錢公路）新建工程南起月羅公路，沿規(guī)劃羅蘊河和滬通鐵路東側(cè)向北，依次跨越練祁河、嘉羅公路、嘉盛公路、曹新公路、徐潘公路，止于寶錢公路，紅線寬度為60 m，全長約6.1 km。該工程主要內(nèi)容有主線高架橋、月羅公路北側(cè)立交、嘉盛公路立交、寶錢公路立交等。主線高架采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)，雙向6車道，設(shè)計車速100 km/h，荷載標(biāo)準(zhǔn)采用公路-Ⅰ級。

1.2 傳統(tǒng)混凝土便道存在的問題

按照傳統(tǒng)方案，施工單位一般將施工期間的臨時施工便道設(shè)置在主線高架外側(cè)，并采用水泥混凝土澆筑施工，待工程完工后再將施工便道進行破除外運處理。此處理方式存在以下問題：

（1）混凝土施工便道施工周期長，但其使用具有臨時性，導(dǎo)致部分混凝土材料的浪費，且施工便道挖除外運會帶來新的環(huán)境污染等問題。

（2）由于本工程主線高架橋梁結(jié)構(gòu)采用預(yù)制拼裝施工技術(shù)，大型混凝土構(gòu)件的運輸和吊裝均都要通過施工便道，常規(guī)的混凝土施工便道難以承受其施工荷載，極易出現(xiàn)變形、破碎，便道的維護非常困難，且成本較高。

2 建筑碎石便道方案

2.1 便道方案

針對傳統(tǒng)的水泥混凝土施工便道存在的問題，在工程施工的籌劃階段，項目管理人員便組織設(shè)計單位、監(jiān)理單位和施工單位多次進行討論研究。由于該工程地面輔道處于主線高架正下方，綜合時間和成本，決定采用“永臨結(jié)合”施工便道。將原布置于主線高架一側(cè)的施工便道移至主線高架正下方，以建筑碎石為主要材料，按照路基填筑標(biāo)準(zhǔn)進行路基層鋪筑施工，并作為施工便道。為保證該路基具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性，在原路面清表、壓實后由下而上依次分層填筑。該填筑方案為：60 cm建筑碎石（粒徑不大于10 cm）和20 cm碎石（粒徑不大于5 cm），總厚度為80 cm，并于后續(xù)永久路基施工時再填筑至設(shè)計標(biāo)高。

2.2 試驗段方案

為探究建筑碎石填筑路基的可行性及該路基的各項性能，本研究設(shè)置試驗段，樁號為K15+720~K15+860，全長140 m。試驗段地面道路為挖方路基，路基填筑前全段清除40 cm耕植土，再清理到路面設(shè)計標(biāo)高以下2.25 m，碾壓穩(wěn)定后進行壓實度及回彈模量等指標(biāo)檢測，合格后進行路基填筑。

3 試驗段施工

3.1 施工情況

（1）清表施工

清表前先進行導(dǎo)線、中線和高程的復(fù)測及布設(shè)，標(biāo)明其輪廓的同時確定開挖邊線或坡腳線，并請監(jiān)理工程師檢查批準(zhǔn)，結(jié)果合格后方可進行施工操作。其具體操作工藝如下（見圖1）：首先，挖除40 cm地表耕植土并清除根莖、樹根等雜物；其次，對原地面進行整平，將其整形成具有外側(cè)2%坡度的斷面；最后，利用壓路機將地面碾壓密實。

圖1 清表施工工藝展示圖

（2）建筑碎石鋪攤（見圖2）

圖2 建筑碎石鋪攤展示圖

在密實地面上進行建筑碎石攤鋪，其具體流程如下：首先，利用自卸汽車將建筑碎石運至現(xiàn)場，并按方格網(wǎng)布料；其次，利用挖掘機攤鋪整平，并形成2%的單向橫坡；最后，進行建筑碎石分層填筑。其中，建筑碎石的最大粒徑不得大于10 cm。攤鋪時，松鋪厚度按25 cm控制（壓實厚度不大于20 cm），且粗細顆粒應(yīng)分布均勻，避免粗粒料集中堆積。當(dāng)石塊含量較多時，其間隙以土或石屑鋪撒填充。

（3）分層碾壓

為了提高基礎(chǔ)的密實度，本試驗段采用自行式光輪壓路機分層碾壓。填料碾壓時，應(yīng)控制填料在最佳含水量范圍內(nèi)，，同步測定其含水量變化并及時調(diào)整碾壓方式。碾壓時，前后兩次輪跡重疊30 cm，且需保持其均勻分布。對于壓路機無法壓實的地方，采用小型夯具夯實。每一次碾壓前后，均需進行中、邊樁放樣及高程測量，并計算松鋪系數(shù)。具體碾壓過程如下：

a.光輪壓路機靜壓1遍，行駛速度控制為2.5 km/h；

b.光輪壓路機弱振1遍，行駛速度控制為2.8 km/h；

c.光輪壓路機弱振2遍，行駛速度分別控制為3.3 km/h、3.5 km/h，防止粗細骨料離析，禁止強振碾壓。

d.光輪壓路機靜壓1遍，行駛速度控制為3.2 km/h。

每完成一個工作循環(huán)或增加了碾壓遍數(shù)，必須根據(jù)頂層路基壓實度及時調(diào)整碾壓次序、碾壓遍數(shù)或壓路機行駛速度，鋪設(shè)完成后進行路基回彈模量測試，須符合設(shè)計要求。圖3為建筑碎石分層碾壓展示圖。

圖3 建筑碎石分層碾壓展示圖

（4）土工布施工

為了充分發(fā)揮土工布的過濾、排水、隔離、加筋、防護等作用，本試驗段的土工布施工工藝如下：

a.清除施工范圍內(nèi)對施工有影響的障礙物，保證土工布正常施工條件；

b.對基底及下承層進行精度檢測，保證其寬度、坡度、平整度滿足施工條件；

c.將土工布材料強度高的方向置于垂直于路堤軸線方向，從一端向另一端進行鋪設(shè)。其中，端部先鋪填，并鋪設(shè)錨固，中間后鋪填。施工過程中，不要過量拉伸土工合成材料，以免超過材料強度極限引起變形、撕裂或局部頂破，應(yīng)松緊適度，鋪設(shè)過程中既無繃拉過緊也無褶皺現(xiàn)象，充分保證鋪設(shè)的連續(xù)性、完整性。

d.土工布間連接牢固，連接處的強度不低于材料設(shè)計抗拉強度。為保證土工布搭接的整體性，其搭接寬度不得小于50 cm。

圖4為土工布存放及施工展示圖。

圖4 土工布存放及施工展示圖

3.2 試驗段驗收情況

本試驗段主要填筑材料為建筑碎石，為進一步驗證其用于路基施工的可行性，本研究對施工過程中鋪攤、碾壓等數(shù)據(jù)，以及原地面壓實度、回彈模量等指標(biāo)進行了考察評價，其結(jié)果（見表1）均符合設(shè)計和規(guī)范要求。

表1 路基試驗段施工質(zhì)量評價表

其中，施工便道結(jié)構(gòu)頂回彈模量為41.5 MPa，大于設(shè)計要求（35 MPa），均符合設(shè)計文件中對于道路路基的驗收指標(biāo)。由此可見，采用建筑再生料填筑的施工便道，其施工質(zhì)量較好。這充分證明建筑碎石填筑及工藝的可行性，這也為建筑再生料的循環(huán)利用提供了一種新思路。

4 應(yīng)用效果

4.1 應(yīng)用情況

該工程全線6.1 km均采用建筑碎石便道，吸收了大量周邊廢棄建筑拆遷廢料，為區(qū)縣解決了廢料處理的難題。使用該材料形成的施工便道承載能力強，出現(xiàn)坑洼易于修補，符合預(yù)制拼裝施工的道路條件要求。，在經(jīng)過載有重型預(yù)制構(gòu)件的車輛和吊車的多次碾壓后，其各項應(yīng)用指標(biāo)均符合設(shè)計及規(guī)范要求。其中，該段路基壓實度高，其值為90.1%，大于設(shè)計要求壓實度（90%）。此外，該試驗段路基填筑約30 d后無明顯沉降現(xiàn)象，沉降量趨于穩(wěn)定，其值不大于15 mm，充分滿足設(shè)計要求。由此說明，該建筑碎石舊料采用本工藝施工填筑，減少了路基工后沉降。圖5為應(yīng)用效果展示圖。

圖5 應(yīng)用效果展示圖

4.2 優(yōu)缺點對比

（1）與混凝土便道相比

相較于傳統(tǒng)施工便道使用混凝土材料，建筑碎石便道節(jié)省材料投入，降低施工運維成本。該工藝秉持廢棄資源再利用的環(huán)保理念，減少對土石資源的消耗，降低碳排放，符合當(dāng)前“綠色施工”的要求。

（2）與傳統(tǒng)的土路基相比

本工程結(jié)合項目特點，提出“永臨結(jié)合”的施工理念，將建筑碎石作為路基填筑材料。相較于傳統(tǒng)土路基，建筑碎石路基受天氣影響較小、透水性好、填筑速度快、材料成本低，且施工周期短，結(jié)構(gòu)的承載力也得到了提高，同時大幅減少了現(xiàn)場揚塵，改善了現(xiàn)場施工條件。

5 結(jié)語

建筑垃圾是城市在變遷與發(fā)展過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，傳統(tǒng)的城市建筑廢棄物處置方法并未真正處理好城市發(fā)展與環(huán)境友好之間的關(guān)系。建筑垃圾的產(chǎn)生不僅增加了城市環(huán)境保護管理的難度，同時加速了自然資源的消耗。

本研究提出將建筑垃圾再生并利用于城市道路建設(shè)工程，延長其使用價值，實現(xiàn)工程資源的循環(huán)再利用。結(jié)合上海S7公路（月羅公路—寶錢公路）新建工程，將建筑垃圾再生利用的理念實現(xiàn)于實際施工便道。針對建筑碎石道路填筑，在施工過程中嚴格控制施工參數(shù)并完善施工工藝。經(jīng)過各項驗收指標(biāo)考察評價，該“永臨結(jié)合”施工便道施工工藝質(zhì)量符合相關(guān)設(shè)計和規(guī)范，進一步論證了建筑碎石應(yīng)用于便道施工和路基填筑的可行性。本研究為道路工程施工提供了一定的施工經(jīng)驗和指導(dǎo)，同時也為城市建筑垃圾綜合處理探索了一個極具應(yīng)用價值的思路。