路基工程中建筑垃圾再生混合料的具体应用

殷兴华

在当前城市化持续推进的大背景下，高速公路在其中起到了不容忽视的作用，其中又以路基部分尤为关键。但纵观多数工程案例可知，填方路基施工时周边往往不具备开挖土方的条件，这点在城市建设中显得更为突出，由此带来了路基填料不足的问题。

一、工程背景

在本文所探讨的高速公路工程中，其周边建设有一定规模的建筑物，经拆除处理后产生了大量的建筑废弃物。若对其进行清运处理，一方面需要投入过多的成本，另一方还会引发运输沿途垃圾遗漏以及粉尘散布等问题，这对于道路建设工作持续开展造成了阻碍。因此，在填方路基中充分利用建筑垃圾，极具必要性。

二、路基工作区理论

无论是路基还是房建工程，其中的基础部分所发挥出的作用均一致，属于一种典型的带状构筑物，能够为上部结构提供支撑，此环节使用的材料通常以土以及石料居多。关于填方路基，需要使用到大量的填料而形成带状路基，当区域内有车辆通行时，所产生的荷载便会经由路面最终传递到路基结构之中，因此路基通常会处于三维受力状态。路基内部存在大量的竖向应力，除了路基的自重应力外，还包含了车辆运行中所产生的竖向附加应力，而后者则是引起路基竖向附加变形的重要因素。

伴随着路面深度的持续加大，自重应力也会进一步增加，但对应的竖向附加应力会表现出减小的趋势。由此可以得知，在某个特定的深度范围内，受车辆运行所引起的竖向附加应力相对更强一些，此时路基会表现出明显的竖向变形现象，而要想分析交通荷载对于路基深度范围所形成的影响机制，则需要借助于路基工作区这一概念来进行。相较于路基的自重力而言，若因车辆运行而产生的竖向附加应力占据了较大比重时，那么对应的范围便可称之为路基工作区。

三、填方路基结构性能数值研究

1.计算参数及模型

为了进一步探讨填方路基的受力状况，此处引入了MIDASGTS软件，借助于此平台实现对路基受力状态的静力模拟操作。路基具有无限延伸的特性，同时断面也大体相同，因此具备二维平面单元模拟的条件，对道路结构做进一步的划分，建立宽度与高度分别为40m与20m的模型，使用了C20混凝土材料来模拟道路工程中的防水层，关于路基的各个构成部分，则均有莫尔库材料来完成对应变单元的模拟，最后用点荷载的方式来模拟运行过程中的车辆荷载。

2.计算假定及边界条件

（1）计算假定

此处将路基各层视为一个具有高度连续性与均匀性的弹性体，并且不存在相对滑移现象；关于初始应力，除了路基自重应力外，还涉及到了侧向静止土压力。经过多次加载操作后，并不会对路基材料的弹塑性参数造成任何影响。

（2）边界条件

选取模型的左、右、下3个面，分别给予其一个法向约束，同时还对上表面进行了自由约束处理；除此之外，选取与二维模型相垂直的平面，对其施加法向约束以及转动约束，此举可以避免模拟面出现转动的现象。

3.计算结果分析

（1）位移分析

受车辆荷载的影响，会引发路基竖向位移现象，对其进行分析得知，在路面荷载的作用下，路基会出现一定程度的受力变形现象，若与路面的距离越近，那么所产生的变形程度也越大，且达到了5.9mm；尽管多个区域都发生了沉降现象，但以路面以下5m之内最为明显，当深度达到5～7m时，沉降量将大幅减缓，若＞7m，所产生的沉降量则稳定在1mm以内。因此，关于路基沉降现象，其主要集中在路面以及路基上部这两大区域。

（2）应力分析

受车辆荷载的影响，路基会产生竖向应力，对其进行分析得知，受交通荷载的影响，会给路基带来附加应力，且这一现象伴随着深度的增加而愈发明显，最大处达到了1.12MPa，经分析后得知，这一区域主要为车轮荷载所在垂直方向的正下方1～2m处；当深度＞3m时，应力值明显减小。

四、高速路基工作区填料配方改良研究

1.建筑垃圾土改良方案

关于建筑垃圾的类型，主要以砖渣土为多，考虑到土体渗透性与压缩性的要求，同时提升路基填土的水文性，有必要对土样进行分析与改良。对粉煤灰以及石灰等类型的砖渣土进行改良后，所带来的效果较为良好，就石灰改良土而言其最佳配合比介于4%～8%区间内，以历史施工经验为指导，综合考虑到所在区域的实际情况，决定同时加入石灰以及粉煤灰，从而达到改良效果，关于其配比情况如下表所示。

组号 粉煤灰 石灰 建筑垃圾1 2 2 96 2 92 3 3 3 94 4 4 4 94 5 4 2 94 2 4

严格控制土样的含水量，保障其处于最佳状态下，基于上述的配比进行改良，将压实度控制为0.96，此后对所得到的制样进行了4d养护处理，并展开了性能试验，具体做如下分析。

2.室内试验研究

（1）压缩试验

对各配合比状态下的路基填料压缩系数进行分析，当石灰与粉煤灰的添加量为3%时，在此条件下所带来的土压所系数处于最小值，由此可以得知该组的不可压缩性达到了最佳状态。

（2）渗透试验

由于试验土样主要以细粒土为主，因此展开了变水头渗透试验，从而得知土的渗透系数，当石灰与粉煤灰的添加量为3%时，其平均渗透系数最小，为1.07074×10-6，意味着该组改良试样的渗透性最低。

（3） CBR试验

基于上述的分析，选取第3组展开CBR试验，由此得知其CBR值，实际结果表明其符合工程规范，借助公式（1）可以得知CBR的具体值：

式（1）中：P1-荷载压强，kPa；P2-标准压强，kPa，如果贯入量达到2.5mm，此时该值为7MPa。

对上述内容进行分析得知，当贯入量达到2.5mm时，对应的荷载压强达到了763.90kPa，借助于上述公式能够得知CBR值为10.91%，这符合工程所提出的≥8%的要求。

在上述基础上，选取了某一路段展开试验，实际结果表明不存在明显沉降现象，车辆通行状况良好，渗水与排水都能达到要求。

五、结语

综上所述，建筑垃圾可以成为路基工程中的主要材料来源，就分拣、筛分等操作，在此基础上分别增加3%的石灰以及粉煤灰，经试验得知所得到的改良建筑垃圾混合料质量较佳，达到了工程所提出的要求，其可行性良好。