杭 飛＊ 趙建忠

1. 寧波市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 寧波 315012

2. 寧波夯涌環(huán)保科技有限公司 浙江 寧波 315012

隨著建設(shè)工程的逐步加快，施工產(chǎn)生的渣土如何消納已經(jīng)成為工程建設(shè)的困擾，同時(shí)隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，如何更安全、更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)、更有效的利用工程渣土，是我們道路工程研究的方向。工程渣土再生填料（以下簡(jiǎn)稱“再生填料”），利用了工程施工產(chǎn)生的渣土，在填料生產(chǎn)工程中運(yùn)用的材料均為常規(guī)的水泥、石灰、固化外加劑等建筑材料，使用中替代了部分塘渣、碎石等傳統(tǒng)材料。因此，不僅有效消納了工程廢棄渣土，而且減少了其他建筑材料的使用量。

目前，再生填料已成功在內(nèi)陸多個(gè)地區(qū)的道路工程得到應(yīng)用，取得了良好效果，但是在沿海地區(qū)因?yàn)榈叵滤桓?，再生填料長(zhǎng)時(shí)間處于地下水影響范圍內(nèi)，并無(wú)大規(guī)模應(yīng)用先例。鑒于此，我們結(jié)合在建工程，設(shè)置試驗(yàn)段，采用再生填料替代原有設(shè)計(jì)中的路基塘渣材料使用，技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格按照道路工程相關(guān)指標(biāo)控制，并長(zhǎng)期觀測(cè)道路后期使用情況，從而驗(yàn)證再生填料在沿海地區(qū)的路用性能，探究相比傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

本次試驗(yàn)應(yīng)用依托于寧波市段塘某市政道路工程，該工程?hào)|起環(huán)城西路，西至看經(jīng)路，是貫穿城市東西的一條主要通道，車道寬度20m，雙向四車道設(shè)計(jì)，全長(zhǎng)2000m，其中試驗(yàn)段長(zhǎng)370m。因工程所處區(qū)域?yàn)檐浫醯鼗?，地基回彈模量?jī)H為6MPa-8MPa，遠(yuǎn)低于規(guī)范要求，因此原設(shè)計(jì)中道路結(jié)構(gòu)為18cm瀝青混凝土+30cm水泥穩(wěn)定碎石+80cm塘渣換填路基。其中80cm塘渣材料模量為100MPa，換填后塘渣頂面設(shè)計(jì)回填模量為35MPa。

本次試驗(yàn)擬采用再生填料替代原有設(shè)計(jì)塘渣作為道路路基換填使用，材料替代目標(biāo)為：換填后結(jié)構(gòu)頂面回彈模量不低于原塘渣材料、再生填料性能設(shè)計(jì)滿足項(xiàng)目實(shí)際高地下水位的工況條件。初步擬定再生填料分兩層進(jìn)行攤鋪碾壓，上下攤鋪層各40cm。上下層施工緊密銜接，上層施工完畢后需要及時(shí)灑水養(yǎng)生，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，鋪筑上部基層結(jié)構(gòu)。

2 原材料選用及配合比設(shè)計(jì)

2.1 基土要求

本次基土來(lái)源是寧波城區(qū)多個(gè)工地開(kāi)挖產(chǎn)生的工程渣土，實(shí)施前首先對(duì)渣土來(lái)源、基本特征進(jìn)行調(diào)查，選用符合環(huán)保要求。因渣土中部分成份對(duì)再生填料強(qiáng)度形成有明顯的影響，尤其是有機(jī)物質(zhì)中的酸類成分會(huì)延緩水泥、石灰的水化過(guò)程，影響再生填料的強(qiáng)度形成，因此對(duì)于成分比較復(fù)雜的雜填土、泥炭土、淤泥、耕植土、建筑垃圾、生活垃圾等不作為基土來(lái)源選用，再生效果比較好的粉質(zhì)黏土優(yōu)先作為基土來(lái)源，工程泥漿晾曬脫水后可作為工程渣土使用。根據(jù)不同渣土來(lái)源分類堆放，條件允許情況下，選擇同一批次渣土作為工程基土來(lái)源。如選擇不同來(lái)源或中途更換渣土來(lái)源，需要重新進(jìn)行配合比驗(yàn)證。

去除渣土中草皮、樹(shù)根及亂石等雜物，測(cè)定渣土的有機(jī)質(zhì)含量，選用有機(jī)質(zhì)含量低于5%的渣土，其中對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量高于2%的渣土采用石灰進(jìn)行處理，悶料12h以上并重新測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量。同時(shí)處理液限高于50%的渣土，向高液限基土中摻加生石灰，拌和悶料，部分進(jìn)行二次翻拌，悶料，氣象條件允許時(shí)，攤薄基土，通過(guò)采用自然通風(fēng)、翻曬的方式，降低液限低于50%后可作為基土使用。

2.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料

水泥采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)42.5級(jí)。技術(shù)指標(biāo)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》GB175的規(guī)定。

石灰屬于氣硬性膠結(jié)材料，其中氧化鈣和氧化鎂含量對(duì)強(qiáng)度形成有明顯影響[1]。采用Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)的新灰，石灰的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合有效氧化鈣加氧化鎂含量高于65%，未消化殘?jiān)坎淮笥?4%的技術(shù)要求，詳見(jiàn)表1。

表1 石灰技術(shù)指標(biāo)

2.3 固化外加劑

固化外加劑主要作用是促進(jìn)再生填料強(qiáng)度的形成以及提高再生填料的水穩(wěn)定性。液體土壤固化外加劑及粉體土壤固化外加劑浸出液中重金屬含量最大限值應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用綠地灌溉水質(zhì)》GB/T 25499的規(guī)定。

2.4 配合比設(shè)計(jì)

沿海地區(qū)再生填料混合料配合比設(shè)計(jì)與其他地區(qū)混合料配合比設(shè)計(jì)的目標(biāo)和方法，由于二者所受到地下水影響不同而具有較大差別，沿海地區(qū)再生填料作為路基使用最大特征以及難點(diǎn)在于路基長(zhǎng)時(shí)間收到地下水的浸泡[2]。因此配合比設(shè)計(jì)中，在常規(guī)抗壓強(qiáng)度基礎(chǔ)上，更加注重的是長(zhǎng)時(shí)間浸水后抗壓強(qiáng)度的變化。

再生填料混合料的設(shè)計(jì)過(guò)程主要是圍繞著水穩(wěn)定性，同時(shí)具備一定的強(qiáng)度、耐久性等所進(jìn)行的調(diào)整無(wú)機(jī)結(jié)合料、固化外加劑、最佳含水量的確定[3]，其設(shè)計(jì)要領(lǐng)可歸納為兩點(diǎn)：①通過(guò)調(diào)整無(wú)機(jī)結(jié)合料、最佳含水量獲得合適的強(qiáng)度范圍；②通過(guò)固化外加劑，提高水穩(wěn)定性等性能。

試驗(yàn)材料為海螺水泥42.5型，夯涌環(huán)保水穩(wěn)固化劑，經(jīng)石灰消化處理有機(jī)質(zhì)含量低于2%、液限低于50%的渣土，按照《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E51-2009)的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的擊實(shí)方法（T0805-1994）的丙法進(jìn)行試件制備，確定出混合料的最佳含水量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為19.3%，最大干密度為1702g/cm3，因此以水泥含量5%，石灰含量3%，固化劑0.5kg/m3的配比，19.3%的最佳含水量制成15cmx15cm的再生填料試件。其設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 再生填料混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)

考慮沿海地區(qū)再生填料路基長(zhǎng)時(shí)間處于地下水影響范圍，試驗(yàn)采用多組試件驗(yàn)證長(zhǎng)期浸水養(yǎng)護(hù)條件下無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 再生填料混合料浸水后強(qiáng)度檢驗(yàn)指標(biāo)

根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)，再生填料強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律符合以下特征：

第一，再生填料強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間增長(zhǎng)，無(wú)論是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，還是長(zhǎng)時(shí)間浸水養(yǎng)護(hù)條件下，再生填料的強(qiáng)度保持了長(zhǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)，觀測(cè)期內(nèi)時(shí)間在180d時(shí)，依然保持強(qiáng)度增長(zhǎng)；

第二，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，再生填料試件前期強(qiáng)度增長(zhǎng)相對(duì)較快，在7d和14d范圍內(nèi)，強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度明顯高于浸水條件下的試件，強(qiáng)度差值分別為44%和39%；兩種養(yǎng)護(hù)條件下，試件后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較為接近，在180d時(shí)，強(qiáng)度差值僅為8.1%。

3 施工情況及工后檢測(cè)

3.1 再生填料施工

工程實(shí)施前，根據(jù)項(xiàng)目所處區(qū)域位置，考慮拌合材料的均勻性，減少拌合施工受氣候條件的影響，以及減少對(duì)項(xiàng)目周邊的粉塵、噪音污染等因素，項(xiàng)目采用廠拌法進(jìn)行再生填料的施工。主要施工工序包含場(chǎng)地準(zhǔn)備、廠內(nèi)拌合、運(yùn)輸、攤鋪、整形、碾壓、養(yǎng)生、檢測(cè)等。

施工前清除現(xiàn)狀地基表面的障礙物，沿海地區(qū)道路工程地基表面一般存在潮濕現(xiàn)象，需要進(jìn)行對(duì)潮濕地基表面進(jìn)行晾曬處理，過(guò)濕工況下需要對(duì)地基進(jìn)行翻曬及初步碾壓工序，為防止施工及養(yǎng)生期間降雨積水對(duì)鋪筑好的再生填料造成不利影響，路側(cè)需要挖設(shè)臨時(shí)排水邊溝，及時(shí)排除施工現(xiàn)場(chǎng)積水。

出廠時(shí)再生填料的含水量一般高于最佳含水量1%～2%，填料裝車后需要立即遮蓋。為保證層間結(jié)合的緊密，再生填料攤鋪前對(duì)晾曬后的土基進(jìn)行拉毛處理，根據(jù)攤鋪時(shí)地基的干濕情況采用表面灑水處理，保證地基表面的含水量接近再生填料。攤鋪整形時(shí)需要由道路中心向兩側(cè)鋪料，保證再生填料鋪筑的均勻性。碾壓中除超高段外，其他均由中心向兩側(cè)碾壓，避免高低位置反復(fù)碾壓搓揉造成結(jié)構(gòu)性能降低，壓實(shí)度詳見(jiàn)表4。碾壓后，需要及時(shí)覆膜養(yǎng)生，因再生填料強(qiáng)度形成相對(duì)較慢，覆膜時(shí)間需要持續(xù)到后續(xù)層位施工前1d，且覆膜養(yǎng)生時(shí)間不小于7d。

表4 再生填料混合料路基壓實(shí)度

3.2 再生填料混合料工后檢測(cè)指標(biāo)

再生填料實(shí)施后，工后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)詳見(jiàn)表5。工后7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、承載比、4h凝結(jié)時(shí)間影響系數(shù)、水穩(wěn)系數(shù)均高于規(guī)范要求。

表5 再生填料混合料工后檢測(cè)指標(biāo)

3.3 路基頂面完成

對(duì)再生填料路基頂面28d后進(jìn)行彎沉檢測(cè)和頂面回彈模量檢測(cè)，檢測(cè)位置及數(shù)值見(jiàn)表6。

表6 彎沉檢測(cè)和頂面回彈模量檢測(cè)結(jié)果

為驗(yàn)證再生填料使用后的結(jié)構(gòu)性能，試驗(yàn)段保留了部分路段采用原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的塘渣材料換填路基，同等工況施工條件下完成路基施工、養(yǎng)生后，對(duì)兩種換填材料的路基頂面進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)比分析。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用同等厚度再生填料、塘渣材料換填路基，路基頂面彎沉、頂面回彈模量數(shù)值均較為接近，處于同一水平，均能滿足規(guī)范要求。

根據(jù)表6的檢測(cè)結(jié)果，分析得出：再生填料換填路基的指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。其中個(gè)別路段K0+150-K0+180樁號(hào)彎沉值偏大，模量偏低，主要原因分析如下：

①該位置施工間斷，導(dǎo)致搭接位置布料不均勻。

②部分位置檢測(cè)點(diǎn)位是埋設(shè)較淺的橫穿雨水支管上方。

4 結(jié)語(yǔ)

再生填料作為路基材料使用，具備良好的技術(shù)性能，同時(shí)符合經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性要求。沿海地區(qū)道路路基工程受地下水影響較大，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期浸水試驗(yàn)對(duì)比，再生填料性能符合沿海高水位地區(qū)道路工程使用工況要求。

試驗(yàn)段應(yīng)用中，經(jīng)檢測(cè)該再生填料施工后各項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)定要求。通車后一段時(shí)間后的跟蹤觀測(cè)結(jié)果表明, 路面沒(méi)有任何早期破壞現(xiàn)象, 再生填料表現(xiàn)出優(yōu)良的路用性能。其更長(zhǎng)期的浸水養(yǎng)護(hù)試件依然在觀測(cè)中，浸水性能有待于更長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤觀測(cè)。初步表明該再生填料在沿海高地下水位地區(qū)的設(shè)計(jì)和施工是成功的, 可供同類工程設(shè)計(jì)、施工參考。