建筑垃圾在车辆基地地基处理中的应用

刘建成

（济南轨道交通集团有限公司，山东济南 250000）

随着我国建筑业的高速发展，建筑垃圾处理问题已成为社会关注的热点。据统计，我国目前建筑垃圾堆放总量已达70 亿t，每年新产生的建筑垃圾超过4 亿t，但是综合处理利用率不到5%[1]。现在砂石资源匮乏的问题己经迫在眉睫，建筑垃圾资源化处置利用，不仅可以减少污染、少占用土地，还可以减少原生料开采，保护山体、河流，节约工程造价[2]。

本项目以济南轨道交通1 号线范村车辆基地建设为依托，通过建筑垃圾在地基处理中的应用，实现建筑垃圾处置减量化、资源化、无害化。使得工程造价得到进一步的控制，促进建筑垃圾的二次开发利用[3]。

1 车辆基地建筑垃圾概况

1.1 工程概况

济南市轨道交通1 号线范村车辆基地是济南轨道交通1号线的控制中心，也是轨道交通车辆存放、日常保养、检修的主要区域。车辆基地原有的地貌为既有村庄，征地拆迁后产生大量的建筑垃圾，建筑垃圾总量约为10 万m3，绝大部分为拆迁后的砖块、石块、砂石、渣土等建筑垃圾，约占总建筑垃圾的90%，非常适于再循环利用，可利用程度和价值比较高，建筑垃圾分布情况如图1 所示。

图1 建筑垃圾现场分布情况

1.2 建筑垃圾的成分特征

目前对于建筑垃圾还不能进行准确的定义，主要原因是建筑垃圾组分包含物多种多样，不同地区的建筑垃圾组分差异较大[4]。通过实地调研，将项目现场堆放的建筑垃圾可再生利用部分进行初步的成分及粒径分析。通过随机取样筛分，结果显示车辆基地范围内的建筑垃圾中细颗粒(渣土、石子、砂浆、中细砂等)约占30%～45%，粗颗粒(废弃混凝土、碎砖、石块等)约占45%～95%，粒径100～800mm，平均300mm。建筑垃圾成分如表1 所示：

表1 建筑垃圾成分统计表

2 建筑垃圾地基处理方法

建筑垃圾作为地基处理材料已在多个项目成功运用，并取得良好的效果，为本工程的运用提供了技术依据及参考。根据现场建筑垃圾分布情况将建筑垃圾拟用于冲击碾压区域及强夯区域。

2.1 建筑垃圾分拣、破碎处理

首先对对建筑渣土进行分选分拣，分拣破碎按照人工分拣、机械分拣、机械破碎三步进行。首先人工将建筑垃圾内的生活垃圾、塑料袋、有机物等不可利用部分进行分拣；完成后机械对场地内的建筑垃圾进行翻倒并将粒径大于20cm 的建筑垃圾进行分拣集中堆放；最后对集中堆放的大块建筑垃圾采用移动式破碎设备进行统一破碎。

强夯施工由于其巨大的夯击能对夯击范围内的建筑垃圾能进一步破碎，且能将建筑垃圾夯击到深处与土进行进一步的混合，形成骨架结构，本工程用于强夯施工的建筑垃圾最大粒径控制在200mm 以内，用于冲击碾压的建筑垃圾最大粒径控制在100mm 以内，保证建筑垃圾厚度与冲击遍数达到经济适用的目的。

2.2 冲击碾压处理

冲击碾压前清除试验范围内地表种植土及人工填土，整平后自卸汽车配合挖掘机、推土机满铺30cm 最大粒径小于10cm的建筑垃圾并整平。施工采用三边形双轮牵引式冲击压路机。冲击压路机冲碾轮的冲击势能25kJ，行驶速度12km/h。

冲击碾压过程中从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边、后中间”的次序。以轮迹重叠1/2 铺盖整个区域为冲碾一遍，试验区共冲碾25 遍，冲击碾压最后5 遍的沉降量不大于1cm。

2.3 强夯地基处理

强夯试验区域内满铺50cm 最大粒径小于20cm 的建筑垃圾并进行整平。3000kN·m 强夯区选用80t 吨履带式起重机，落距18.5m，采用自动脱钩装置；圆形夯锤，带气孔，夯锤直径2.1m，重16.5t。4000kN·m 强夯区选用80t 吨履带式起重机，落距18.7m，采用自动脱钩装置；圆形柱锤，夯锤直径1.2m，重21.6t。夯击方式采用三遍点夯，两遍满夯的方式。

表2 强夯前后物理力学指标对比表

利用强夯法处理建筑垃圾时要根据工艺试验测得的结果，确定强夯施工过程中的参数，包含夯击点安放形式和夯点之间距离、每击夯击能、落距与夯锤重量、每次夯击数、夯击次数与每次间隔时长。通过工艺试验得出强夯3000 kN·m 区域，最佳夯击数为6-8 击；4000 kN·m 区域最佳夯击遍数为7-9 击。夯击沉降量与夯击次数关系曲线如图2 所示：

图2 夯击点夯沉量与夯击次数的关系曲线

3 建筑垃圾地基处理效果检测

3.1 地基承载力试验

通过平板静载荷试验判定地基地基承载力特征值是否满足设计要求。由图3 可以看出随着荷载的增加，载荷试验的p～s曲线无明显比例界限，承载力未达到极限荷载，且加载至最大试验荷载时承压板沉降达到相对稳定标准，因此按最大加载力的一半确定地基承载力，测得地基承载力均满足设计要求。

图3 地基承载力试验p～s 曲线

3.2 压实系数、地基系数试验

冲击碾压区压实系数采用灌砂法测定，地基系数K30 采用承载板法测定，试验时选用300mm 直径刚性承载板进行静压载荷试验。根据检测结果地基系数K30 在155-162MPa/m 之间。各层压实系数K 在0.95-0.97 之间，由此可以看出，压实系数及地基系数K30 试验均满足设计要求。

3.3 强夯处理深度及均匀性评价

通过动力触探试验、静力触探试验、标准贯入试验对强夯地基的处理深度及其均匀性进行评价，进一步验证地基承载力，主要试验数据如表2 所示。

试验表明强夯处理后各土层承载力得到很大提高，路基土的物理力学性质得到较大改善，土体均匀程度系数β 按下式计算：

动力触探、静力触探、标贯试验结果显示的地基处理效果与地基承载力试验结果基本一致。建筑垃圾强夯法施工后对表层1-4m 的地基处理效果明显，地基承载力显著提高，标贯击数平均提高2-3 击，随着深度增加处理效果随之减弱，处理后地基均匀性系数β=13.7/11.5=1.19＜1.8，均匀性较好，地基承载力满足设计要求。

4 结论

4.1 技术分析

强夯法对建筑垃圾要求低，处理深度大，可以很大程度的提高处理后的土层承载力，适应性较强，可以广泛的应用于建筑垃圾处理。冲击碾压法造价较低，但建筑垃圾粒径不宜过大，处理深度浅，可用于地基处理深度较浅的普通区域。

4.2 经济效益

车辆基地共存有建筑垃圾约10 万m3，通过强夯和冲击碾压处理90%都得到有效利用，综合地基处理每平方造价可以降低7.2 元，共计可以节省造价250 万元。同时通过对建筑垃圾的有效利用，本工程在保证施工质量和安全的前提下可以缩短地基处理工期一个月左右，施工进度得到有效保证。

4.3 环境效益

本工程减少排放的建筑垃圾若按堆放5m 高考虑，可以减少用地30 亩，同时可以减少由于建筑垃圾堆放所造成的扬尘污染及对周边环境的污染。有效改善了该区域的城市形象，改善了市容市貌，有利于节能减排和大气治理。