高速公路路基施工中的建筑垃圾填筑技術分析

摘 要：為發揮出建筑垃圾在公路工程中的應用價值，進行試驗檢測，確定建筑垃圾的摻配比例，提出建筑垃圾在高速公路路基填筑施工中的應用要點。研究表明，CBR值在廢舊混凝土與廢舊磚塊的比例為70：30時最高，在工程施工中可按照該比例控制建筑垃圾的用量；碾壓層厚度為20cm，最多碾壓4遍，否則顆粒將由于過度碾壓而破碎；碾壓層厚度為30cm時，碾壓6遍可有效提升填筑材料的密實性；碾壓層不宜取40cm，原因在于經過充分碾壓后，層頂的材料被壓碎，而層底缺乏密實性，路基填筑效果差。

關鍵詞：高速公路；建筑垃圾；填筑；碾壓；工藝參數文章編號：2095-4085（2024）02-0016-03

高速公路建設里程逐步增加，路基施工對砂石料的需求量較大，過度開采砂石料將陷入資源緊缺的困境，亟需尋找可替代砂石料的高速公路路基填筑材料。建筑垃圾的數量多，直接丟棄存在資源浪費、環境污染問題，而其中部分建筑垃圾具有利用價值，將其作為高速公路路基填料可緩解砂石料緊缺、資源浪費、環境污染等問題。因此，深入研究建筑垃圾填筑技術在高速公路路基中的應用具有重要意義。

1 建筑垃圾再生材料特點

以破碎、篩分、分揀工藝處理建筑建設、修繕、拆除中產生的碎混凝土、碎磚瓦等固體廢物，形成具有高強度、高硬度、抗凍、耐磨、化學穩定性多方面性能均良好的建筑垃圾再生材料。由于建設、修繕、拆除的建筑類型多樣化，產生的固體廢棄物不盡相同，其中包含可利用和不可利用的建筑垃圾，以農村拆改、城中村改建等項目為例，磚混合料屬于數量較多的固體廢棄物，具有利用價值，但其中不乏塑料、木塊、泡沫板顆粒等輕質物，此類雜物不宜作為路基填筑材料。因此，不同類型建筑垃圾在顆粒組成、強度等方面存在差異，在選取建筑垃圾時要做針對性的分析，篩選出綜合性能可靠的建筑垃圾，對其再生、利用。

2 建筑垃圾的試驗分析

試驗材料選擇建筑廢舊混凝土和廢舊磚塊，按兩者比例的不同設計11種配比方案，具體如表1所示。對各配比的建筑垃圾做級配特性分析和CBR試驗，根據試驗結果評價建筑垃圾的工程特性，確定合適的配比。

廢舊混凝土摻量為20%～80%時，Cu高于30，Cc為1～3，此摻量下的建筑垃圾混合料有良好的級配。隨著廢舊混凝土含量的增加，粒徑超過5mm部分的占比增加，兩者具有良好的線性相關性。

隨著建筑廢舊混凝土含量的增加，CBR值具有先增、后降的變化規律。廢舊混凝土含量＜30%時，CBR值在50以內，待該材料的含量＞30%時，CBR值達到80以上，具有較快的增長速率，該材料的含量增加70%左右時，CBR值上升變化基本結束，此后具有緩慢下降的變化趨勢，但相比較低的混凝土含量，此時基本可維持在90以上。從CBR值的變化規律來看，廢舊混凝土的摻量為70%時屬于CBR值由上升轉變為下降的轉折點，因此將廢舊混凝土含控制在70%較為合適，再生料中剩余30%則采用廢舊磚塊。考慮到實際施工中的影響因素多，可以根據實際情況適當調整廢舊混凝土含量，以60%～70%為宜。

3 建筑垃圾填筑技術應用

3.1 基底處理

填筑前處理路基基底，路基高度小于10m、10～20m時，基底承載力分別不低于150kPa、200kPa，隨著路基高度的增加，適當提高基底承載力控制標準。路堤設置在土質基底上時，修筑厚度為30～50cm的過渡層。土質基底的承載性能有限，可設置30cm厚的8%灰土墊層，提升路基的穩定性。基底的土質以濕陷性黃土和軟土為主時，設防滲土工布，做好路基基底防水工作。

3.2 建筑垃圾的運輸

裝料前，用挖掘機將填料拌和至均勻狀態，采用“品”字型方法裝料。根據高速公路路基填筑施工要求，準備適量運輸能力較強的車輛，將建筑垃圾運送至施工現場。運料應連續，供料量充足，滿足現場不間斷填筑的施工要求。提前規劃運輸路線，力求運距短、道路平穩以及交通秩序良好，運輸期間由專人指揮，有序卸料。

3.3 填筑

以路中線為準，用白灰劃出方格線。經計算，卸車數量為24m3，每個方格的填料量為8m3，每車裝載的料卸載至3個方格內。卸料遵循先兩側后中間、先低后高的原則，在專人的指揮下卸料，再用大功率推土機初平，鋪設層厚為5cm的建筑垃圾細料，光輪壓路機穩壓1～2遍，平地機沿路線縱向精平，在保證攤鋪料具有平整性的同時將路基橫向做成合適的橫坡。整平期間，剔除超粒徑骨料，用建筑垃圾細料找平凹陷的部位，整平后路基填料層不可出現較大的高差臺階。

3.4 碾壓

按照試驗方案，于施工現場取長度為100m的試驗段，按20cm、30cm、40cm的碾壓層厚度分別碾壓，檢測項目為壓實度和沉降差，對比分析檢測數據，判斷不同碾壓層厚度的壓實效果，最終確定合適的碾壓厚度和碾壓遍數。

3.5 碾壓效果分析

碾壓層厚度為20cm、30cm、40cm時，不同碾壓遍數的壓實度檢測結果，如圖1所示。

圖1（a），壓實度在碾壓次數達到4次以后的增長幅度放緩，壓實度達到96%以上，碾壓6次時達到最大值，碾壓8次時反而有所下降。因此，對層厚為20cm的建筑垃圾回填料做碾壓處理時，碾壓4遍后壓實度基本達到要求，若仍繼續碾壓，難以有效提高壓實度，甚至會對建筑路基回填料的密實性產生不良影響。

圖1（b），壓實度在碾壓次數達到6次以后的增長幅度放緩，但隨著碾壓遍數的增加，壓實度仍有提高，最終在96%以上，原因在于碾壓層厚度由20cm增加至30cm，在相同壓實工藝下，隨著層厚的增加，需要增加碾壓遍數才可取得良好的壓實效果。

圖1（c），壓實度在碾壓次數達到8次以后增長幅度放緩，隨著碾壓遍數的增加，壓實度仍有提高，但最終僅為95.4%，相比96%的設計值而言更低，碾壓層厚度為40cm時的碾壓效果不達標。因此，若要使建筑垃圾填筑結構的壓實度達標，碾壓層厚度需在40cm以下。

3.6 沉降差分析

根據沉降量測量結果，確定建筑垃圾填筑路基的碾壓次數。沉降值的測定采用觀測法和輪跡法。碾壓采用26t的振動壓路機，按照從外向內、低振幅、高頻率的方式碾壓，壓實設備在縱方向上保持平行，對填筑到位的建筑垃圾做多次碾壓，保證密實性。碾壓重疊量分橫方向和縱方向考慮，分別約為0.5m、2～5m。

3.7 顆粒級配變化分析

根據篩分試驗結果確定建筑垃圾填筑料中各粒徑含量在振動壓實后的變化規律，量化分析顆粒破碎情況。建筑垃圾填筑路基施工結束后，取樣進行篩分試驗，將實測級配數據與碾壓前的原始數據對比。

碾壓層厚度為20cm時，d＞5mm的粗粒料在碾壓前、后的含量分別為63.0%、 46.9%，而破碎率為25.6%。粗粒料因充分的振動碾壓作用而減少，細粒料的含量增加。建筑垃圾中的粗粒料在經過6遍振動碾壓后已經遭到破壞，容易影響填筑路基的密實性和穩定性，綜合上述對壓實度和沉降差試驗結果的分析，認為碾壓遍數不宜超過4遍。

碾壓層厚度為30cm時，粗粒料破碎率在碾壓6遍、8遍時分別為6.3%、 9.5%，可見隨著碾壓遍數的增加，粗粒料的破碎情況更為明顯，雖然骨料不容易遭到明顯的破壞，但仍需要在確保實際壓實效果達到要求的前提下減少碾壓遍數。綜合上述對壓實度和沉降差試驗結果的分析，認為碾壓遍數以6遍為宜，此時即可滿足施工要求。

碾壓層厚度為40cm時，建筑垃圾填筑基層底部10cm的骨料級配在碾壓8遍后無明顯變化，但頂部10cm建筑垃圾中粗粒料的含量較之于碾壓前大幅降低，細粒料的含量增加，說明經過8遍的碾壓后，仍難以保證底部的壓實度，而頂部的粗粒料則由于過度碾壓而破碎，最終的碾壓效果不符合要求。可見，碾壓層厚度不宜超過40cm。

基于前述對壓實度、沉降差以及顆粒級配變化的分析，認為碾壓層厚度為40cm時缺乏可行性；碾壓層厚度為20cm、30cm時，最佳碾壓遍數分別為4遍、6遍。

4 結論

經過本文對建筑垃圾填筑施工技術的研究后，做如下總結，以期給同仁提供參考，提高建筑垃圾在高速公路路基施工中的應用水平：

（1）廢舊混凝土和廢舊磚塊屬于兩類常見的建筑垃圾，可作為高速公路路基的填筑材料，在兩者比例為70：30時，CBR值最高，施工質量較好。

（2）碾壓層厚度為20cm時，碾壓遍數以4遍為宜，若過度碾壓，將導致粗粒料的占比減小，級配異常變化，難以保證建筑垃圾填筑層骨架結構的穩定性。

（3）碾壓層厚度為30cm時，碾壓遍數以6遍為宜，可以保證路基的壓實度，避免沉降差過大和粗粒料被大量壓碎的情況。

（4）碾壓層厚度為40cm時，不宜進行路基施工，原因在于底部10cm粒料的粒徑基本無變化，缺乏密實性，頂部10cm的粒料已經被大量壓碎，整體穩定性差。

（5）碾壓設備采用25t振動壓路機，可按照20cm、30cm的碾壓層厚度要求進行施工，分別碾壓4遍、6遍，碾壓速度全程不高于20km/h。

參考文獻：

［1］楊云全，耿傳宇，武兵.高速公路路基施工中建筑垃圾再生材料的應用［J］.中國公路，2022（12）：118-119.

［2］辛勇.建筑垃圾填筑高速公路路基施工技術研究［J］.交通世界，2022（13）：157-158，162.

［3］陳新軍.建筑垃圾再生材料在高速公路回收再利用探討［J］.價值工程，2022，41（9）：139-141.

［4］張友.建筑垃圾填筑高速公路路基施工技術研究［J］.交通世界，2021（10）：26-27.