建筑再生旧料路基填筑施工技术探讨

张国平（上海市市政工程管理咨询有限公司，上海 200090）

0 引言

当今我国农村的撤乡并镇集中居住和城市的棚户区拆迁改造，都会产生大量的建筑垃圾，而其中可再利用的混凝土和砖瓦等占比达 15%。在国家一直加强环境保护的大背景下，建筑垃圾的处置成了关注的焦点。与此同时，如何利用建筑垃圾使其变废为宝，也成了一个很有研究价值的课题。这不仅可以解决环境污染问题，还可以获得一定的经济效益。

G228 公路上海金山段新建工程项目，沿线周边拆迁厂房、住宅较多，遗留下来大量的建筑旧料。建设单位结合工程实际，采用建筑再生旧料作为路基填料，不仅可以减少因建筑垃圾填埋或倾倒而占用土地，而且可以减轻环境污染程度，还可降低一定的工程投资额。为此，建设单位召集各参建单位推行建筑再生旧料路基填筑技术，从而实现了我国建筑垃圾资源化利用的进一步发展。

1 工程概况

G228 公路上海金山段新建工程Ⅰ标起点桩号 K13＋800，终点桩号 K17＋930，工程全长 4.13 km。道路结构层次：路面结构＋ 40 cm 6% 石灰土 ＋50 cm 以上建筑再生旧料。

根据设计文件，本工程常规路基段道路填料使用建筑再生料，路面水稳层底面以下的厚度超过 90 cm，确保填筑好的路基满足耐久性、强度和稳定性的要求。同时，建筑旧料需满足以下质量要求：所选回收利用的混凝土块和砖块等建筑旧料，应确保其含泥量≤5%，不含草根、木料和钢筋等杂物，填筑时进行破碎施工；最大粒径不超过10cm，且具有良好的级配。

验收指标：建筑再生旧料顶面（路床下 40 cm 处）弯沉值不超过 310（0.01 mm），路床顶面以下 60 cm 处弯沉值不大于 372（0.01mm）。用压路机碾压后的轮迹差作为辅助检查指标：要求压路机吨位在 20 t 以上，碾压轮迹差宜小于 3 mm。

2 建筑旧料路基填筑施工技术的控制要点

2.1 各试验指标的变化对压实度的影响

通过建筑再生旧料路基填筑压实过程中的含水率、碾压次数和回弹模量的变化研究其对压实度的影响。本次试验采用建筑旧料，由建筑旧料加工厂机械生产，通过随机的方式由人工在几个点分别取样，再通过人工分拣，获得可用于道路路基填筑的建筑旧料。然后取混合料做颗粒筛分，得出建筑旧料加工厂所产生材料的级配情况，而后进行标准击实试验，得到建筑再生旧填料的最大干密度和最佳含水率。

2.1.1 建筑旧料材质含量

按照常规做法，将所选取的建筑再生旧料，按材质进行分离，经烘干后称重并计算其质量分数。获得的建筑再生旧料中各种材质含量的结果，如表 1 所示。

表1 建筑旧料中各材质的含量

2.1.2 颗粒筛分

在建筑旧料再生料中，2 mm 以下的细颗粒料较多，因而在筛分原材料时需加入 2 mm 以下的筛。通过分析建筑旧料再生后的筛分曲线，看出建筑再生旧料属于土石混合的粗粒土。

2.1.3 标准击实试验

通过对各种不同含水量的建筑再生旧料进行标准击实试验，确定建筑再生旧料的最优含水率和最大干密度。采用重型Ⅱ标准击实方法。通过建筑再生旧料击实曲线，得出建筑旧料再生填料的最佳含水率为 6.59 %，最大干密度为 2.258 g/cm3。

2.1.4 CBR 试验

承载比（California Bearing Ratio，CBR）试验作为基填料时的强度指标，也需要在建筑再生旧料填料的试验上进行试验以取得参数。1 号、2 号和 3 号试件的 CBR 值分别为 48.3%、37.7% 和 43.0%，平均值为 43.0%。由这些数据可以看出，建筑再生旧料填料能满足公路路基填料各项指标中的强度要求（大于 JTG D30—2015《公路路基设计规范》中“上路床填料最小承载比要求 8%”的要求）。测得试件的膨胀率为 0.017%，也满足要求。

2.2 建筑再生旧料填料压实性能的影响因素

2.2.1 碾压遍数

现行规范中并没有建筑再生旧料施工相关规范，参照材料的类似特性，比照石方路基填筑相关特性考虑建筑再生旧料的压实度可能会与填料的特性、粒径组成、碾压设备的差异而不同。通常情况是路基填筑体的压实程度随碾压遍数的增加而增大，但在碾压遍数达到某点后，压实度增加的程度将放缓。

本工程路基每层摊铺厚度为 30 cm～50 cm。各层填料在相同碾压次数下的压实度基本是一致的。在 5 次碾压次数以内，各层压实度的变化趋势比较明显；但在第 6 次以后，增长幅度有限。这表明在一定压实功的作用下，在碾压次数大于 6 次以后，压实功对填料的压实效果已不明显。在施工过程中，在碾压遍数达到 6 次以后，随着碾压次数的增加，可对压路机的轮迹差进行多次测量，当轮迹差趋于平稳且小于 3 mm 时，可停止碾压。

2.2.2 含水率

在通常情况下，路基压实度会根据现场填料本身含水率的变化而发生相应的变化。处于两个极端，无论材料含水量比较低还是比较高，其压实度均不满足要求。从试验结果可知，当含水量在 12.3 %～13.5% 之间时，路基的压实度在 94%～96% 范围内变化。原因在于，当含水率比较低时，材料颗粒之间的摩阻力比较大，导致压实度不足；而当含水率比较高时，也就是施工现场洒水过多时，会造成材料颗粒之间水膜增厚，自由水较多，在施工碾压时及时排出，导致路基填筑体压实度反而降低。

2.3 建筑再生旧料物料的组成及其挑拣

在 G228 公路上海金山段新建工程项目实施过程中，拆除了周边众多的民房、工厂和老桥等，也遗留下很多建筑旧料，主要包括混凝土碎块、建筑砖头、瓦块、木头和生活垃圾等。

挑拣物料需分两部分进行。对于基本可用的、无生活垃圾的和满足相关技术指标的混凝土碎块和砖块，可以直接进入施工流程，包括破碎筛分、布料摊铺、碾压成型和养护检测。对于含生活垃圾、木块及不符合技术要求的砖块瓦片，需进行挑拣筛分，其方法主要包括人工挑拣、水浮清渣和人工挑拣和机器筛分。人工挑拣法需要付出较多的人工，可清除一些废钢筋、木料、生活垃圾等；水浮清渣法主要清除木料和塑料等密度较小的垃圾；机器筛分法主要是采用筛分机将粒径不满足要求的碎块筛分出来。

2.4 摊铺过程的关键技术

为了确保建筑再生材料各项科研工作的顺利开展和后续大规模综合应用的科学实施，先后在 K16＋950～K17＋020和 K17＋020～K17＋070 两段试验段进行了样板施工。

在试验段施工过程中碰到弯沉值过大的问题，究其原因，可能是：填料的颗粒大小不均匀，测得弯沉值较大的地方，大粒径的材料较多；前一天下雨，土基含水量较大。因此，在进行第2次试验段施工过程中，在控制好填料均匀性的同时，还改变了施工工艺，由原来的静压 1遍、振压 1～2 遍改为静压 2 遍、振压 4～5 遍，且在碾压之前检测土基的含水率。通过施工工艺的改变，并且在控制土基含水量的前提下，第二次试验段的弯沉值基本达到设计图纸中土基顶面 292.5（0.01 mm）的要求。

3 推广应用情况

再生填料试验段位于 K16＋950～K17＋070。进行试验段施工的目的是获得为满足设计验收指标而需要确定的压实功（压路机吨位）、振动与静压的组合方式、压路机碾压的行驶速度及遍数、填料撒布的厚度、压实后的厚度和填料的含水量等工艺参数，以指导后续建筑再生旧料路基的填筑施工。

3.1 第一试验段情况

总体施工步骤如下：土基整平及排水；在试验段施工过程中，碰到降水持续 1 h，项目部采取开挖排水沟、横截沟等排水措施；土基被整平、碾压后再接受环刀试验，压实度达到 90% 后开始上料碾压；碾压完成后，经过一段时间的养护，进行弯沉、固体体积率和回弹模量等试验。

分层及碾压施工工艺如下：在 K16＋950～K16＋980试验段填筑厚度为 40 cm 的再生料，分 2 层填筑，静压 2遍、振动碾压 4～5 遍；在 K16＋980～K17＋020 试验段填筑厚度为 50 cm～64 cm 的再生料，分 2 层填筑，静压 1遍、振动碾 1～2 遍。

第一次试验段完成后，对已完成路基进行弯沉、固体体积率和回弹模量等试验。以道路前进方向分左右幅，离中央分隔带由近及远依次编号为 1 号车道、2 号车道和 3 号车道，在长度方向 40 m 范围内，每间隔 20 m 测定 1 次各号车道的弯沉值（单位 0.01 mm），每道共测 3 次。其测定结果如下：右 3 号车道的弯沉值分别为 496、300 和 280，右 2 号车道的弯沉值分别为 308、296 和 146，右 1 号车道的弯沉值分别为 262、408 和 338；左 1 号车道的弯沉值分别为 216、220 和 194，左 2 车道的弯沉值分别为 224、378 和 214，左 3 车道的弯沉值分别为 282、442 和 344。从总体上看，靠近道路中心线的车道呈现较小的弯沉值，而靠近道路两边的车道呈现较大的弯沉值。

3.2 第二段试验段情况

第一段试验段的弯沉值和回弹模量数据相较于设计图纸中的土基顶面数据不是很理想，土基顶面验收弯沉值为292.5（0.01 mm），路基顶面回填值大于 40 MPa。研究决定，对 K17＋020～K17＋070 再次进行试验段施工。

经过分析，决定调整施工碾压工艺，由原先的静碾压 1遍、振动压实 1～2 遍改为静压 2 遍、振动碾压 4～5 遍，同时在压路机碾压之前分别检测含水量。

弯沉值（单位 0.01 mm）的测定结果如下（车道编号同上）：右 3 号车道的弯沉值分别为 140、90 和 260，右 2号车道的弯沉值分别为 160、220 和 260，右 1 车道的弯沉值分别为 190、160 和 156；左 1 车道的弯沉值分别为230、300 和 240，左 2 车道的弯沉值分别为 160、140 和280，左 3 车道的弯沉值分别为 224、160 和 150。

通过控制含水率且调整了施工工艺，弯沉值及回弹模量得到了很大的改观，测得的弯沉值仅有一点大于设计值292.5（0.01 mm），基本达到设计图纸中对土基顶面弯沉值≤292.5（0.01 mm）的要求。

4 结语

通过对 G228 公路上海金山段新建工程Ⅰ标建筑旧料再生路基填料现场试验研究，得出以下结论。

（1）本工程现场建筑再生旧料的最优含水率为6.59%，最大干密度为 2.258 g/cm3。试验室测得的 CBR 平均值为 43%。以上数据均满足路基填料的强度要求。

（2）当现场碾压中含水率控制在 12.3%～13.5% 时，碾压效果最好。

（3）当碾压次数大于 6 遍以后，压实功对路基压实度改变效果不明显。在施工过程中，当碾压遍数达到 6 遍后随着碾压次数增加可对压路机的轮迹差进行多次测量，当轮迹差趋于平稳小于 3 mm 时可停止碾压。

（4）压实度与建筑旧料路基回弹模量相关性明显。填料压实度越大，路基回弹模量越高。实测的建筑垃圾路基回弹模量为 29.9 MPa～40 MPa，其相应的弯沉值为90～300（0.01 mm）。