建筑垃圾土性能及其作为路基填料的施工

建筑垃圾土性能及其作为路基填料的施工摘要：以某城市道路拆迁改造中采用建筑垃圾土作路基填料的工程为例，分析了建筑垃圾土的组成及工程特性，简述试验路段采取分层碾压填筑后再进行强夯加固的施工方案。介绍了分层碾压施工对建筑垃圾材料的要求、施工工艺和施工方案。重点阐述采用强夯法对路基进行加固处理的施工方案，包括施工设备选择、方案制订、施工准备及施工操作等内容。经过施工质量检测，表明强夯法对建筑垃圾土填料的路基加固效果良好。关键词：城市道路；建筑垃圾土；路基填料；碾压工艺；强夯中图分类号：0414.11文献标识码：B文章编号：1004-4655（2011）02-0067-03在承德新城30km2范围的道路、管网、水系、绿化等基础设施建设中，对市政建设产生的建筑垃圾再利用进行了试验研究。试验路选在承德市一座城中村拆迁改造工程原址上的城市主干路，全长5km，试验路段长度为400m。采用分层碾压建筑砖碴的路基施工方法，填筑2m后采用强夯加固方案，有效解决建筑垃圾在城市道路路基填筑中的技术问题，并将施工对周围环境的影响降到最低。1建筑垃圾土的工程特性建筑垃圾土由骨料和土两部分组成。建筑垃圾主要来源于城中村改造工程、市政工程和房地产工程，成分为水泥混凝土块和砖块等建筑废弃物骨料。建筑垃圾土具有吸水性较强的特点，同时又具有较小的坚硬性，抗压强度为碎石的一半，故可替代碎砖石作为路基填料的骨料。土来源于建设场地内的原状土体，为山皮土。建筑垃圾土有以下4方面特点[1]。1）粗集料的强度变化大，但总体强度均偏低，且分布不均。2）粗集料的粒径变化较大，超大颗粒含量较高。3）土为山皮土，含有小部分表层杂填土，植物根系和腐殖质含量也较高，不符合路用材料的基本要求。4）建筑废渣与土混杂，粗、细集料比例不稳定，级配很差。建筑垃圾土虽然具有上述不良性状，但同时也具备了作为道路建筑材料的基本特性，通过与良性土调整掺加比例可以在城市道路高填路基施工中应用。这种就地取材的做法，既降低了工程造价，又减少了建筑废料对环境的污染。2分层碾压施工2.1级配和最佳含水量的确定试验路段内对现场建筑垃圾土取样，分析成分、粗细集料质量比、无侧限抗压强度、最佳含水量以及最佳干密度等试验数据，提出以下取样要求：1）控制废渣的最大粒径≤10cm。在施工过程中通过人工翻捡控制，并对掺杂的木料及塑料垃圾予以清除。2）对于填筑路基的建筑垃圾，应控制含量≤60％，保证有充足的良性土含量。施工中可通过良性土用量来调整比例，每层最大厚度≤25cm。3）由于建筑垃圾含水量小，故施工碾压前需提前4h闷料，并提高洒水量。经试验分析，满足施工要求的最佳含水量为16.5％，最大干密度为1.80g／cm3。2.2碾压施工工艺1）分类及堆放。对于满足城市道路路基施工要求的建筑垃圾土，运至方便利用而又不影响施工的区域，分类堆放备用，不能使用的建筑垃圾混合体则单独堆放。2）摊铺及整平。在建筑垃圾堆放地点，根据目测来调整废渣与土的比例。当需要加土时，将运来的良性土通过挖掘机进行搅拌，比例合格后装车外运。建筑垃圾大块料较少，采用后退式摊铺法。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25cm。根据运输车辆的车载容量和松铺厚度，在填筑段用石灰画好方格网，方格网尺寸为5.5m×5.5m，每车车载体积22m3，每车基本覆盖3个方格。车辆倒至一定位置后，在车厢升起的过程中，车辆一边向前行驶一边布料。因布料不均匀形成的填料堆用推土机整平，人工清理表层个别裸露的大块混凝土块和建筑垃圾。3）洒水闷料。保证洒水均匀，并提高洒水量。闷料后，应采用稳定土拌和机或多铧犁进行拌和并设专人跟随，随时检查拌和深度并调整拌和深度。严禁在拌和层底部留有含水量不足的夹层。2.3碾压施工注意事项及方案建筑垃圾土路基施工过程中必须高度重视压实工艺，只有对路基压实施工进行严格的控制，提供足够的压实功，才能将砖块破碎，使粒径变小、颗粒重新排列、填充孔隙、减少空隙率，从而提高路基的整体强度与变形稳定性。但是还应注意，压实功应控制在合理的范围内，既要保证充分地压实，又要避免过分地提供压实能量，使粒径碾压过小，不能达到连续级配，同时避免出现粒径回弹，填料得不到允分密实现象的出现[2]。采用拖式羊角碾及光轮压路机组合分层碾压的施工方案。施工机械组合为1.5m3挖掘机1台、YITK20A拖式羊角碾1台、3Y10-12光轮压路机1台和T160推土机1台。为节省机械功率及工程成本，每层施工都经洒水闷料工艺使材料满足含水量要求后，羊角碾由两边向中间静压2遍，碾压速度控制在3km／h左右，轮迹重叠0.4~0.5m；由低频振动碾压5遍，推土机进行粗平，再由光轮压路机碾压2遍。然后填筑下一层。3强夯加固施工3.1设备选择夯锤重18t，锤径2.0m，中间设有4个Φ20cm上下贯通的通气孔。起重机采用20t履带起蘑机，最大起吊高度为15m，吊臂上安装门字支架，吊钩上安装有自动脱钩器，夯锤提升到预定的高度后自动脱钩器工作，夯锤自由落下。3.2强夯施工方案制订对分层填筑碾压后的建筑垃圾土路基进行强夯加固处理，每次强夯厚度为2m，以保证高填路基的压实度，减小工后沉降量。同时，为保证路基的稳定性起到积极作用。依据承德市以往研究得到的强夯施工参数[3]，强夯施工夯点采用正方形布置，夯点中心间距为6m，分2遍进行强夯。第1遍夯点为正方形四角，选用1800kN•m夯击能，每点夯击10次，但应保证最后1次夯击的沉降量＜5cm；第2遍夯点夯击第1遍夯点未夯到的空白位置，采用1440kN•m夯击能，每点夯击8次。具体参数和强夯夯点布置见表1和图1。3.3强夯施工准备对施工现场做好三通一平后，按照夯点平面布置图进行定位放线，准确标出夯点的位置。设置水准点，以便施工中测量夯击沉降量，拟定夯击施工顺序。施工前将施工现场洒水以减少灰尘，疏散现场人员，确保安全。3.4强夯施工操作施工时将起重机移至现场，调整夯锤位置至标记处，用水准仪测量初始锤顶高程。开始夯击后，测量每一击的夯沉量，达到夯击数量并控制最后1击夯沉量≤5cm，移动夯锤至另一夯点。大面积施工时只测量初始锤顶高程和最后2击的夯沉量即可，中间各击可不进行水准测量，也可按试验的夯击次数控制，中间进行抽检。第1遍完成后用推土机将夯坑推平，即可进行第2遍夯击。每点夯击程序为：起重机就位→夯锤对准夯点位置→将夯锤起吊至预定高度→拉开脱钩装置锁卡夯锤自由落下；这样循环多次，直至完成夯击次数。夯击时注意保持落锤平稳，夯位准确。当夯锤气孔被土堵塞时，及时进行清理，以免影响夯击效果。第1遍全部夯击完毕后，用推土机将周围的土填平夯坑，再进行低能级满夯，将场地表层松土夯实。4建筑垃圾土路基施工质量检测强夯施工结束5d后，采用压实度和动力触探试验[4]对整个场地进行质量检测。压实度采用灌砂法检验，设计要求压实度≥90％，试验段共检68点，最低为92.5％，平均为96.4％，均满足设计要求。道路设计对地基承载力没有具体要求，动力触探检测只是对处理前后的承载能力的提高程度作比较。由于处理的土体为建筑垃圾杂填土，故采用重型（N63.5）触探检测。试验段共检测4点，地基承载力由处理前的150kPa左右，提高到240kPa左右。说明强夯处理建筑垃圾填料路基的效果良好。5结语试验路的实践证明，充分利用建筑垃圾填料修筑城市道路路基，在技术上可行，在经济效益、社会效益上均有重要的意义。但是，在今后类似工程中大面积推广应用，有些方面还需改进和提高，主要表现在以下几个方面。1）强夯施工前，应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。2）对于人口密集和离居住区近的工程，强夯施工中应选用合理的机具，并做好减震防护工作，避免给周围群众造成生命和财产损失。3）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。