基于建筑垃圾再生料的公路改擴建工程路基穩定性研究

摘要 為研究建筑垃圾再生料在公路改擴建工程路基施工中的應用效果，文章以某公路改擴建工程為例，通過篩選建筑垃圾再生料，獲取滿足施工標準級配的再生料，并通過溫縮試驗分析再生料的性能后，將篩選的建筑垃圾再生料用于路基施工中，按照施工步驟完成公路改擴建工程的路基施工。結果顯示，該建筑垃圾再生料用于改擴建工程路基施工后，可保證路基的穩定性。

關鍵詞 建筑垃圾；再生料；公路改擴建工程；路基穩定性

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）02-0102-03

0 引言

隨著城市化進程的加速，建筑垃圾的數量急劇增加，其合理處置與資源化利用成為當前社會關注的熱點問題。與此同時，公路改擴建工程作為交通建設領域的重要組成部分，對于提升道路通行能力、優化交通布局具有至關重要的作用[1]。在這一背景下，基于建筑垃圾再生料的公路改擴建工程的路基穩定性研究，不僅具有重要的理論價值，更具備顯著的實踐意義[2]。建筑垃圾再生料作為一種新型的建筑材料，其利用建筑廢棄物進行再生加工，實現資源的循環利用和環境保護。建筑垃圾再生料具備堆積密度低、孔隙率高、壓碎指標高、可操作性強等特點，因此將其應用于公路改擴建工程的路基建設中，不僅可以降低工程成本，減少天然資源的消耗，還有助于減少建筑垃圾對環境的污染[3]。然而，建筑垃圾再生料的物理性質和化學性質與傳統的路基材料存在較大差異，穩定性問題成為制約其廣泛應用的關鍵因素。該文通過對建筑垃圾再生料的物理性質、力學性質及其在路基結構中的行為特性進行深入分析，探究其在公路改擴建工程中的應用效果及穩定性表現，并將該技術應用于實際工程中，分析其在路基中的應用效果，為工程實踐提供科學的理論依據和技術支撐。

1 基于建筑垃圾再生料的公路改擴建工程路基穩定性分析

1.1 工程概況

該文以某公路改擴建工程為例，工程全線長度為104.5 km，為雙向六車道設計，路基寬度為28 m，分離式路基寬度為14 m。該公路在規劃建設時，填方路基和挖方路基的高度均在1.2 m以上，填筑施工量較大，路基填筑需要大量的填料。公路部分路段內拆除大量建筑物，存在大量的建筑垃圾，因此為降低公路的建設成本，減少建筑垃圾的堆放，該工程預計采用建筑垃圾再生料實現該公路的路基施工，完成路基填筑。該公路改擴建工程路基橫斷面示意圖如圖1所示：

確定改擴建工程路基的施工方案后，將建筑垃圾料用于路基填筑施工時，先對路基進行清表施工，其清理深度需達到40 cm；完成該施工后，再使用篩選以對處理后的再生料進行分層回填，使其滿足水泥穩定碎石的標高；同時，應嚴格控制各層的填筑厚度在25 cm以內，以最大限度地保證路基填筑后的均勻性和密實性[4]。填筑完成后使用壓路機對每一層進行碾壓，直至達到規定的密實度和穩定性要求，這樣做不僅可以確保路基的強度和穩定性，還能提高路面的平整度和使用壽命。為了增強路基的防水性能，計劃在第1層和第2層之間鋪設一層防水土工合成材料；這種材料具有良好的防水效果，可以有效防止水分滲透到路基內部，從而保護路基免受水害的侵蝕[5]。最后，為了確保土基排水通暢，還將在路基外側布設縱向排水溝，以及時將路基內部的積水排出，防止水分積聚對路基造成損害[6]。

1.2 建筑垃圾再生料應用

1.2.1 建筑垃圾再生料選擇

該工程將建筑垃圾再生料作為路基填筑材料，對該再生料的質量進行檢驗。首先對產生的建筑垃圾進行精細回收和篩選，保證其含泥量不超過5%，同時保證再生料中不存在雜物后，對其進行破碎處理。

將該工程沿線路段內拆除的建筑垃圾材料進行篩選，該建筑垃圾整體可分為磚、混凝土塊、碎石等，通過回收分揀后，進行級配篩選，篩選時應保證再生料的粒徑不超過37.5 mm，壓碎值不超過30%，液限不可超過28%，塑性指數小于9。獲取其中4種級配的建筑垃圾再生料，分別為19～31.5 mm的1#再生料、9.5～19 mm的2#再生料、4.75～9.5 mm的3#再生料、0～4.75 mm的4#再生料。

使用建筑垃圾再生料進行改擴建工程的路基填筑時，需計算再生料的破碎情況，保證路基壓實后再生料級配的不均勻系數ξu大于15，曲率系數ξo控制在1～3之間，以保證最佳級配。兩個系數的計算公式分別如下：

式中：d——土的特征粒徑（mm）；對于曲率分布線來說，小于該粒徑的土粒體積，分別占據土粒總體積的60%、30%、10%。

1.2.2 建筑垃圾再生料的溫縮試驗

完成建筑垃圾再生料的選擇后，為判斷再生料在路基填筑時的應用效果，該文對其進行溫縮試驗，其主要目的是研究建筑垃圾再生料在溫度變化條件下所展現出的體積變形特性[7]。通過這一試驗，可以更深入地理解再生料在不同溫度環境中的行為模式，進而評估其在實際工程應用中的適用性和穩定性。該試驗在溫度箱內進行，試驗溫度在-25℃～45℃之間，共設定5個溫度級別，每個級別的溫差12℃，降溫速率設定為0.5℃·min-1，恒溫持續時間為3 h。在該試驗條件下，進行3次循環試驗，依據溫縮應變采集結果，計算溫縮系數wt，其計算公式如下：

式中：t和t-1——兩個相鄰的恒溫時間段；ηt和ηt-1

——兩個相鄰恒溫時段下的溫度值；zt和zt-1——兩個相鄰恒溫時段下的溫縮應變；βs——線膨脹系數。

依據該試驗確定使用的建筑垃圾再生料滿足施工標準后，方可將其用于公路改擴建工程的路基填筑施工。

1.3 基于建筑垃圾再生料的路基施工

將選擇的建筑垃圾再生料進行拌和制備后，運輸至施工現場進行路基施工，關鍵施工內容如下所述：

1.3.1 機械攤鋪

由于路基工程量較大，因此該文選擇機械進行混合料的攤鋪。在機械攤鋪作業中，速度的控制至關重要，建議維持在每分鐘1.0～2.5 m的范圍內。為確保攤鋪質量，應盡可能實現勻速攤鋪，并嚴格遵循連續性原則，盡量避免不必要的中斷。螺旋分料器需持續旋轉以均勻送料，其轉動速度應與攤鋪速度相匹配，確保兩者的參數均衡。同時，兩側邊緣處需確保有足夠的混合料，因此在布料過程中需特別關注此區域。攤鋪機配備自動找平裝置，結合前期已精確設置的兩側基準控制線，可實現精細化找平，確保攤鋪層面的平整度。關于松鋪系數，一般建議控制在1.25～1.40之間，若采用人工攤鋪方式，可適當調整至1.40～1.50，以適應不同的施工環境和需求。在整個攤鋪過程中，需密切關注各項參數的變化，及時進行調整，確保攤鋪作業的高效、穩定和高質量完成。通過科學的施工方法和精細化的管理，可以進一步提高路面的平整度和耐久性，為道路的安全、舒適運行提供有力保障。

在道路幅寬較大的情況下，為了提升施工效率和質量，通常會安排兩臺攤鋪機按照梯隊聯合作業模式進行攤鋪施工，同時應控制兩臺攤鋪機的前后距離，確保最大距離不超過10 m，最小距離不低于5 m。兩臺機器按照各自設定的速度勻速運行，以確保攤鋪的均勻性和連續性。若受現場條件限制無法使用平地機進行路基攤鋪面找平，可采用人工掛線的方法完成。在各層攤鋪過程中，需嚴格測量、控制攤鋪厚度，使其和層厚相同，以確保道路結構的穩定性和耐久性。

攤鋪完成后，進行攤鋪面的平整處理，將高處的集料刮出路外，同時避免出現粗、細集料的離析問題，以保證道路的平整度和美觀度。經過處理后的區域應達到工程要求的坡度和路拱，且各部位的接縫必須具備足夠的平整性，這對于提升道路的整體質量和行車舒適度具有重要意義。

1.3.2 碾壓施工

攤鋪完成后，應選擇壓路機進行碾壓施工。該文結合再生料的特性及施工需求，設計的碾壓方案如表1所示：

注意事項：（1）在碾壓過程中，如發現起皮、松散等現象，應立即停止碾壓，并翻開受影響區域進行再次拌和，確保路面的完整性和穩定性。（2）所有碾壓工作必須在水泥開始初凝前完成，以確保再生料的充分壓實和路面的平整度。（3）碾壓作業完成后，使用平地機進行最終的平整工作，確保路拱和超高符合設計要求，為后續的道路使用和維護奠定堅實的基礎。

質量控制：在碾壓過程中，應持續監控路面的平整度和壓實度，確保它們達到規定的標準。同時，應定期檢測再生料的物理性能，包括抗壓強度、抗剪強度等，以確保施工質量滿足設計要求。通過精心設計的碾壓方案和嚴格的質量控制措施，可以確保道路施工的質量和效率，為道路的安全使用和長期維護提供有力保障。

1.3.3 施工縫處理

完成碾壓作業后，對碾壓段的末端進行詳細檢查至關重要。這一步主要是為了確保碾壓段的平整度、厚度等關鍵指標符合設計要求。為此，選用精確的3 m直尺作為檢查工具，由經驗豐富的專員進行操作，以確保數據的準確性。專員將使用3 m直尺沿著碾壓段的末端進行連續的測量，記錄每個測量點的數據，并與設計要求進行對比。如果發現任何不符合要求的區域，將立即進行標記，并采取相應的修復措施。一旦確認碾壓段的末端處理結果無誤，應及時在該區域覆蓋塑料薄膜。這一步驟的主要目的是防止水分散失和外界污染對道路造成損害。塑料薄膜能夠有效隔絕空氣和水分，保持道路表面的濕潤和清潔，為后續的養護工作提供良好基礎。

2 結果分析

依據上述小結完成施工后，為分析建筑垃圾材料在改擴建工程路基施工中的應用效果，測試施工后路基的水穩定系數，其計算公式如下：

式中：Ri——不同浸水時間下的無側限抗壓強度（N/mm2）；R0——6 d無側限抗壓強度（N/mm2）。

依據式（4）對施工后的路基在不同浸水時間下水穩定系數K的計算結果，如表2所示：

對表2測試結果進行分析后得出，通過文中研究的施工技術進行擴改建工程的路基施工后，隨著浸水時間的增加，水穩定系數逐漸下降。在浸水4 d、6 d、8 d和10 d后，水穩定系數分別為0.905、0.896、0.891和0.887，這表明隨著水分的逐漸滲透和浸泡，路基的抗壓強度受到一定程度的影響。然而，值得注意的是，盡管水穩定系數有所下降，但即便在浸水10 d后，水穩定系數仍然保持在0.887的水平上。這說明該建筑垃圾再生料用于改擴建工程路基施工后，在較長時間的浸水條件下，其穩定性依然能夠滿足工程要求，表明該建筑垃圾再生料在改擴建工程路基施工中的應用效果良好，能夠保證路基的穩定性，具有良好的應用性能。

3 結論

建筑垃圾再生料越來越多，對環境造成一定污染，同時會占用較大的場地進行堆放，因此將其用于工程施工，是降低其影響和工程施工成本的有效手段。但是，其在工程中的應用效果尤為重要，文中以實際工程為例，將建筑垃圾再生料應用于路基施工中，同時確定施工工藝，完成路基施工。通過應用結果分析，證明其在路基施工中具備較好的應用效果，能夠保證路基施工后的穩定性。

參考文獻

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