湿软路基换填级配建筑垃圾施工技术.pdf

·线路／路基·收稿日期：２０１６０２２８基金项目：中铁二十局集团有限公司科技研发项目（Ｊ１２０４Ｃ）湿软路基换填级配建筑垃圾施工技术王晓峰（中铁二十局集团第五工程有限公司　云南昆明　６５０２００）摘　要　结合西咸国际文化教育园区城市道路工程湿软土基处理采用级配建筑垃圾换填为例，介绍了填料建筑垃圾加工后材料的筛分要求、粒径大小、级配比例，以及施工工艺和施工设备选择、方案制订、施工准备及施工操作等。经过对填料及施工质量检测，表明采用级配建筑垃圾作为填料能够保证路基加固效果，可为类似施工参考。关键词　湿软　级配建筑垃圾　填筑　路基中图分类号　　　Ｕ２１３．１４文献标识码　　　Ｂ文章编号　１００９４５３９　（２０１６）增　１０３２７０３　　　　　　　ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＲｅｐｌａｃｉｎｇｔｈｅＧｒａｄｉｎｇｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　　　　ＷａｓｔｅｉｎＷｅｔａｎｄＳｏｆｔＲｏａｄｂｅｄ　　ＷａｎｇＸｉａｏｆｅｎｇ（　　ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ２０ｔｈ　　　　ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＦｉｆｔｈＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，　　ＹｕｎｎａｎＫｕｎｍｉｎｇ６５０２００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＴａｋｉｎｇｔｈｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｒａｄｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｔｅｉｎｗｅｔａｎｄｓｏｆｔｒｏａｄｂｅｄｏｆｕｒｂａｎｒｏａｄｐｒｏｊｅｃｔｉｎＸｉｘｉａｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　　　　　Ｃｕｌｔｕｒｅ＆ＥｄｕｃａｔｉｏｎＰａｒｋａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，　　　　　　　　ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｓｃｒｅｅｎｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｆｉｌｌｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　ｗａｓｔｅａｆｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，　　ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ，　　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｇｒａｄｉｎｇ，　　　　　　　ａｎｄａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，　　　　　　　　　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ａｆｔｅｒｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｆｉｌｌｅｒａｎｄｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ，　　　　　　　　　　　　　　　　　ｉｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｕｓｅｏｆｇｒａｄｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｔｅａｓａｆｉｌｌｅｒｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｂｇｒａｄｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅ线ｎｉｎｇ，　　　　　　　ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｓｑｕｉｓｈｙ；　　　ｇｒａｄｉｎｇｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｔｅ；ｆｉｌｌｉｎｇ；ｒｏａｄｂｅｄ　　１引言随着西咸国际文化教育园区建设不断发展，周围拆迁工程量庞大，产生的建筑垃圾逐渐增多，利用建筑垃圾材料作为填料的成功案例很多，但本施工技术主要采用集中加工厂进行破碎、筛分、形成良好的级配建筑垃圾。根据有关学术论文、工法的报道，建筑垃圾与其他建筑材料相比还具有质量好、数量多且成本低的优良特点，常被应用于公路、广场及城市道路等工程的建设中，将其作为强度和水稳定性高的路基建筑材料是明智之举。因此，为了有效利用级配建筑垃圾回填，提高道路湿软土基的耐久性和稳定性，结合现行验收标准，将建筑垃圾应用于城市路基填筑中，推动建筑垃圾综合利用，实现经济效益、生态效益和社会效益的同步推动、协调发展是今发展的方向。　２工程简介西咸国际文化教育园是西咸新区文化建设重点项目，项目位于西咸新区，东临沣河，西至沣渭大道，北至西宝高速新线，南至科技六路，距西安市中心　　１９ｋｍ，距咸阳市区　　８ｋｍ。本市政道路基础工程（一期）城市道路建设项目主要由　３　条主线及　３８　条辅助道路组成，共计　４１　条（整个园区共计　１０８　条），总长　　　４０７６６ｍ，总用地面积　　１９８３　亩［１］。拟建场地地处华北南缘，渭河断陷盆地中部，地跨西安凹陷与咸阳凸起两个次级构造单元交汇部［２］。据国家地震局资料，西安凹陷与咸阳凸起以７２３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·线路／路基·渭河断陷为界，前者为渭河谷底，后者属于黄土台塬。据勘探揭露，道路沿线工程场地内地层按其形成年代和成因可分为：耕土（Ｑｐｄ）、第四系全新系统冲积（Ｑ４ａｌ）黄土状土、冲积（Ｑ４ａｌ）中砂和中粗砂、第四季上更新统冲积（Ｑ３ａｌ）粉质黏土和粗砂、第四系中更新统冲积（Ｑ２ａｌ）粉质黏土和粗砂。　３现场情况及处理方案　　３．１施工实际情况依照原设计路基挖方段路床下挖　　８０ｃｍ　后，若遇到砂层，无法保证路床顶面压实度、弯沉值时，路床顶面下　　３０ｃｍ　范围内砂层加入重量　４％的水泥稳定。现场揭露地层均为粉质黏土，基底软弱、土层强度低、塑性指数大、渗透系数小、土层含水量　２３％　～３０％＞ωｏｐ＋１１％，经现场取样试验，土体最佳含水量为　１４．６％，最大干密度为　　１．８３ｇ／ｃｍ３，含水量超出设计图中湿软地基处理ωｏｐ＋１１％，现场土体无法压实，无法按设计进行掺灰处理。开挖至设计标　图　　　１路基静压后反皮、　“”沉陷、弹簧现象高后采用光轮压路机进行静压，出现大面积弹簧、反皮状，局部沉陷现象（见图　１）。　３．２施工处理方案根据业主、设计院、勘测单位、监理单位对现场进行调查、核实，制定采用级配建筑垃圾换填施工方案，并邀请专家进行现场勘察、论证，对填料的粒径级配及施工工艺一致通过。当土基含水量ω≥ωｏｐ＋１１％时，遵循节能环保，经济适用的原则，采用级配建筑垃圾挤淤处理，对填方路基处理起算面为清表后的地面线，挖方路基为路床顶面以下　　４０ｃｍ。处理深度　　４０ｃｍ，分两层处理：第一层，采用大块粗骨料建筑垃圾，粒径　　１０～　１５ｃｍ　　约占　８０％　　（见图　２　　　　　　　　），最大粒径不得超过　１５ｃｍ，处理厚度　　２０ｃｍ，宽度为车行道两侧各外放　５０ｃｍ。第二层，若第一层处理后仍未稳定，继续采用以上办法处理，直至稳定；若第一层已处理稳定，采用加工后级配建筑垃圾混合料（粒径　　　５～１０ｃｍ，约占　７０％，最大粒径不超过　　１０ｃｍ，其余细料粒径不小于　５ｃｍ）填筑至要求标高；若第二层处理后仍未达到规定标高，则采用小粒径料处理，粒径　　　２～４ｃｍ，保证顶面标高到位，平整度符合要求（见图３）。图　　２第　１层级配　建筑垃圾填筑　　　　　　图　　３第　２　层级配　建筑垃圾填筑　建筑垃圾经过加工筛分破碎后变为具有一定级配的混合料，运到施工现场后摊铺整平。严格控制级配建筑垃圾质量，摊铺平整后直接用光轮压路机碾压。施工机械组合为　ＷＹ１６０　挖掘机　１　台、３Ｙ１８　光轮压路机　１　台、ＴＬ１８０　推土机　１　台和　ＰＹ１６０Ｃ　平地机　１台。由于建筑垃圾含水量小，施工碾压前需要提前　２４ｈ　闷料，并提高洒水量［３］；碾压后检查压实质量，合格后进入下一层施工。经过分层碾压可以形成密实的嵌锁结构，可以提供路基具有的承载功能，再采用改良土逐层进行填筑路基填料。　４工艺特点（１）填料级配建筑垃圾经过破碎、筛分处理后，由各种粒径的颗粒组成，且级配好，粒径大小互补空隙，能够保证路基的整体强度、刚度及平整度等，大面积施工前必须做试验段，确定各种工艺参数。（２）建筑垃圾中含有的钢筋、木块、塑料袋、泡沫轻物质等杂质必须采用人工配合机械剔除，确保杂质含量在规定范围内，可直接采用加工厂提供的级配良好的填料。（３）级配建筑垃圾特点颗粒级配好、透水性好、不冻涨、塑性小。同时具有相当好的强度、硬度、耐磨性、冲击韧性、抗冻性、耐水性等。即强度高、稳定性好。（４）建筑垃圾再生料填筑路基施工不受阴雨天气情况影响，晴天雨天均可以施工，能够有效加快施工进度。　５工艺流程　　５．１级配建筑垃圾填筑路基施工工艺流程路基填筑采用挖掘机开挖装车、自卸车运输、推土机配合平地机整平、重型振动压路机分层碾“压，建立路基填筑施工机械化生产线，按照三阶”段、四区段、八流程进行填筑［４］。８２３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·线路／路基·（１）填料选择。底层采用大块粗骨料建筑垃圾，粒径　　　１０～１５ｃｍ　约占　８０％，最大粒径不得超过　１５ｃｍ，上面层采用加工后级配建筑垃圾混合料（最大粒径不超过　　１０ｃｍ，　　５～１０ｃｍ　约占　７０％），其含量主要为砖块及水泥混凝土块为主。（２）基底处理。按规定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［５］６８。按照《城镇道路工程施工与质量验收规范》（　　ＣＪＪ１－２００８）的规定，路基填土宽度每侧应比设计规定宽　５０ｃｍ［６］。（３）摊铺、整平。布料时应根据设计的路中线用白灰划出方格线，摊铺厚度采用试验松铺系数，路基最大压实厚度规定及路基宽度计算每个方格所需的填料数量和卸车数量。采用后退式摊铺法铺筑建筑垃圾。后退式摊铺法是指运料汽车在上一层已压实好的路基表面上后退卸料，形成许多密集的填料堆，再用推土机整平。若仍有个别较高的堆体，应通过人工整平使其表面平整，以达到所要求的松铺层厚［７］。（４）洒水和晾晒。填料的含水率控制在不超过最佳含水量　±２％，当填料中含水率太低时在表层采用洒水车喷水并搅拌均匀，以提高含水率；当填料中含水率超过规定时，采取晾晒以降低含水率，并可适当减小铺填厚度，再行碾压。（５）碾压。进行碾压前对填筑层的分层厚度和平整程度进行检查［８］，确认层厚和平整程度符合要求再进行碾压。采用振动压路机碾压时，第一遍应不振动静压，然后先慢后快［９］，最大速度不宜超过　３ｋｍ／ｈ，由弱振至强振，压实路线对于轮碾应纵向互相平行，反复碾压。一般先从两侧向中间进行，慢速静压　　２～４　遍，待有明显碾压轮痕迹后，开始增加力度和碾压遍数，弱振碾压　　２～３　遍，强振碾压　３～５　遍，后再从中心向两侧碾压，最后收面碾压　　２～３遍，碾压遍数（见表　１）。按上述步骤进行，两种方式交替进行，一般碾压　　１０～１５　遍［１０］，不再下沉（无轮迹）时，可判为密实状态。表　　　１路基碾压方案阶段压路机类型及组合碾压速度／（ｋｍ·ｈ－１）碾压遍数工艺要求　静压光轮压路机　４～６　２～４紧跟平地机复压压路机　２～４　５～８先弱振再强振终压压路机　２～４　２～３以无明显轮迹，相邻两次振动碾压前后的标高差值不大于　　２ｍｍ　为停压标准　注：压路机在碾压开始时宜用慢速。　５．２质量检测主要包括：（１）填料、填筑层厚度；（２）路基填筑断面尺寸；（３）填筑层在纵向和横向的均匀度和平整度；（４）压实度，主要用预埋钢板，进行沉降量观测，且人工挖撬配合检查，直至检测沉降量符合规范要求为止。每层填料压实后，及时进行中线、标高、宽度、压实厚度的检测。经过静压、复压和终压三个阶段的观测，得出沉降量的变化趋势，若波动范围由逐渐大变小，且在接近压实状态下，沉降量小于　　２ｍｍ，则说明压实过程中填料的刚度和整体密实性逐渐加大，稳定性好，通过弯沉试验满足设计要求，该观测方法简便易行。经监理认可后，可转入下道工序，不合格的进行补压后再做检查试验，一直达到合格为止［５］６９。　６质量措施（１）路基填筑之前首先完成现场级配建筑垃圾路基填料的原材料检验工作，再生路基填料的各项指标均应满足陕西省交通运输厅发布的《建筑垃圾填筑路基设计施工技术指南（试行）》的相关规定，施工现场的相同料源、规格的建筑垃圾填料作为同一批次检测和储存，检测频率为　　　３０００ｍ３／次。（２）材料质量及材料均匀性控制建筑垃圾本身差异很大，在工程实践中，应对原材料中有机质、易溶盐及杂质的含量进行严格控制，使建筑垃圾满足稳定性要求。同时需对建筑垃圾的压碎值、承载比、石料的单轴抗压强度进行实时检验，以保证所用材料具有足够的力学强度。（３）对于路基基床病害的预防，首先应加强路基基床部位、附近的地面排水、地下排水设备的养护与维修工作，保持排水畅通，避免基床部位积水，使路基处于干燥、坚实、稳定状态，确保路基结构强度与整体稳定［１１］。　７安全措施（１）施工安全是保证工程质量和工程按期完成的重要前提条件之一，专门设立施工安全工作组，安全小组定时定期分工种、专业，对现场施工人员进行安全教育，并做好定期的检查记录。（２）开工前进行全员城镇道路施工技术标准学习（下转第　３８３　页）９２３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·房建工程·［８］　田雪娟．地铁车站抗震分析［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１２（６）：　６７－７３．［９］　高峰，关宝树．隧道地震反应分析中几种边界条件的比较［Ｊ］．甘肃科学学报，２００４（１）：　１０９－１１２．［１０］何明华．西安软土地区地铁的抗震反应分析［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１０（６）：　４５－４８．［１１］陈庆，项宗方．地下结构抗震研究现状综述［Ｊ］．四川建筑科学研究，２０１１（６）：　１３０－１３３．［１２］王蕾．地下车站结构抗震分析［Ｊ］．山西建筑，２０１５（１０）：檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪　３８－４０．　　（上接第　３２９　页）培训，用全新的思想观念来统一全体参建人员的思想认识，使大家认识到湿软地基采用建筑级配垃圾填筑的控制要点，不能凭老经验、老方法办事，而必须把新标准全面贯彻到施工的每一个环节；加强路基基底地质复核和填料鉴定工作［１２］。（３）施工现场设置施工围栏隔离措施和醒目警告标志，确保行人车辆与施工互不干扰，保证施工和交通畅通。（４）建立定期安全检查制度。对查出的隐患应及时整改，做到定人、定时间、定措施。（５）压路机在路堤上部压实时，严禁横向碾压；车辆在路堤上部行驶，严禁太靠边。　８环保措施（１）建筑垃圾加工过程中必须适量洒水，防止扬尘污染环境。（２）建筑垃圾运输车辆应容貌整洁、外观完整、标志齐全。（３）路基坡脚外设临时排水设施，并确保原有水利水系、水网设施排灌畅通。不向农田河道弃土，不将污水、油污排放河道污染水源。（４）结合雨季施工措施，对路基施工要搞好雨季防洪工作，防止山体滑坡，防止路基边坡冲刷。　９结束语级配建筑垃圾回填路基的方法不仅在技术上是可行的，也为城市建筑垃圾排放量的降低及环境污染的降低做出了巨大贡献，并为道路工程节约了成本，在经济效益及社会效益上也有着重大的意义。为更好地发挥级配建筑垃圾回填路基施工方法的优势［１３］，在今后推广及应用须注意以下几方面：（１）通过对级配建筑垃圾的应用，结合相关路基设计、施工技术规范，级配建筑垃圾需满足级配、力学指标及稳定性要求。（２）针对级配建筑垃圾粗、细集料比例不稳定，级配差等特点，建议采用专业加工厂提供的成品，对颗粒进行破碎、筛分，均匀性满足工程要求的建筑垃圾。（３）综合考虑级配建筑垃圾回填路基的特点，建议采用沉降量观测法对路基压实度进行检测。（４）建筑垃圾路基因其特殊性，要采取严格的排水措施，以防路面的雨水以及坡脚积水浸入路床，浸泡、软化基础致其整体沉降。参考文献［１］　陕西西咸文化旅游产业集团有限公司．西咸国际文化教育园区城市设计初步成果、路网资料、道路竖向规划报告［Ｒ］．西安：陕西西咸文化旅游产业集团有限公司，２０１４：１．［２］　谷天峰，王家鼎．ＧＩＳ　在咸阳城市土地工程能力评价中的应用［Ｊ］．西北大学学报：自然科学版，２００４（４）：　９９－１０３．［３］　徐宝龙．建筑垃圾土性能及其作为路基填料的施工［Ｊ］．中国市政工程，２０１１（２）：　７１－７３．［４］　张震．某运煤铁路专用线路基施工方案研究［Ｊ］．铁道工程学报，２０１３（７）：　２４－２９．［５］　牛永宏，郭腾腾，王鑫．建筑垃圾回填路基施工技术研究［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１４（９）：　６６－６９．［６］　中华人民共和国住房和城乡建设部　　　．ＣＪＪ１－２００８城镇道路工程施工与质量验收规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００８：２１．［７］　陈福东．城市道路路基填筑中建筑垃圾的处理［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００８（９）：　８４－８６．［８］　李永清．红砂岩的特性及其施工［Ｊ］．西部探矿工程，２００３（３）：　４４－４５．［９］　陈美娜，曾宪成．填石路堤不同压实机械和技术的对比分析［Ｊ］．科技资讯，２０１１（２５）：１０６．［１０］张韬，刘莉萍．软土道路路基填筑中建筑垃圾的处理技术［Ｊ］．中国建材科技，２０１４（Ｓ２）：１６．［１１］仇金庭．高速铁路路基病害成因分析［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（１）：　２７－３０．［１２］陈鹏．对高速铁路路基施工的几点认识［Ｊ］．铁道建筑技术，１９９９（６）：　３－４．［１３］盛雅雯．建筑垃圾在道路建设及养护中的再利用［Ｊ］．养护与管理，２０１４（１２）：　３３－３５．３８３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）