传统建筑的旧材料处理方式一般是堆积、埋入、再利用。建筑老材料对环境的污染形式多,程度严重。发酵和雨水的溶解、清洗、地表水和地下水浸泡引起的污水污染在温度、水分等作用下产生有毒气体的建筑老材料粉尘直接污染空气等。建筑旧材料再利用的局限性及其技术复杂性直接导致建筑旧材料的回收利用率低。城市高速公路采用建筑旧材料再利用的路基填充技术简单,质量控制明确,可以解决大量建筑拆起的建筑废弃物处理问题[1-2]。
1工程概况
海S7道ii-2标准为S7高速公路跨越G1503的交流式立交,S7道路起止桩号为K6+600~K8+350,全长1.75km,G1503改建道路为东西方向,起止桩号为K190+146~K192+275,全长2.13km。工程内容包括高架桥、地面道路、地面桥、G1503道路扩展和本标段规划红线范围内的河道工程。一般路基填充材料采用建筑再生材料,为了保证路基具有足够的强度、稳定性和耐久性,填充路基和零填充和挖掘路基必须保证高度在1.2m以上。路基填充高度未达到最小设计要求时,应采用挖掘方填充施工技术保证处理厚度。建筑再生料应分层填筑压实,每层建筑再生料的压实厚度应不大于20cm,路基均采用重型击实标准(图1)。
2路基填充工程的难点和特点
建筑再生材料,选择优良的建筑旧材料回收利用,确保泥含量≤5%,不含草根、木材、钢筋等垃圾,填充时进行破碎工程。本工程区域内现场、住宅基础、民居多,拆除产生的建筑旧材料量大,质量好,可直接利用于建设工程。建筑旧材料的再利用最大限度地降低了土、石资源的消耗和对环境的负面影响,同时降低了建筑投资费用。针对建筑再生料这类填料,在施工过程中将面临以下主要难题:1)尚未有完全相符的规范及条例,来确定其施工工艺及过程质量控制项目。2)过往施工案例较少,施工经验缺乏。3)路基填方量大,约达180000m3。
路基填充施工对路基填充材料、相应施工技术、试验检查等提出了很高的要求。根据现有规范、业主和设计要求,建筑再生材料填充路基制定系统施工方案:1)清表40cm(厚度)作业后,路基填充采用建筑再生材料分层填充到水泥稳定碎石基础的高度,每层填充厚度在25cm以下,用压力机压迫稳定密实,第一层和第二层之间铺设防水土工合成材料2)素土边缘应根据建筑再生材料的各层填充厚度分层填充,土带宽度在1.5m以上。3)采用道路工程原土标准实施试验、路基反弹模量试验等方法控制路基工程质量。
3建筑再生材料的原材料生产
将建筑物的旧材料从施工通道运往碎石现场,碎石现场面积约为1000m2,原材料破碎、筛分后,用传送带将细材料、粗材料分别放置在不同的堆积区域(图2)。
3.1碎石机介绍
建筑再生材料采用专业重锤式碎石机(图3),碎石机选择规格1200×1200型,设备尺寸3m×10m,最大动力132kW,满足50~60m3/h建筑旧材料的处理能力,碎石机最大粒径大小可根据需要调节。
3.2振动筛介绍
振动筛主要由筛箱、振动马达、减振系统、底架、传输带等构成。振动筛的工作原理是,筛箱通过两台相同的振动马达向相反的方向同步旋转,使支撑在减振器上的筛机整体直线振动,材料从供给侧落入筛箱后,迅速前进、松动、透过筛,完成筛分作业,用传送带送到指定的堆积场。
4路基填充施工技术
4.1清表施工
清表前首先进行导线、中线和高度的再测量和布局,标明其轮廓,同时确定挖掘边线和坡脚线。先挖出厚40cm的地表耕土,去除绿化的根茎、树根等垃圾,平整原来的地面,形成向外侧2%坡度的断面,用压力机压实(图4)。考虑到土基排水的需要,在填充线的外侧设置纵向排水槽(图5)。
4.2土工合成材料施工
1)清除施工范围内各种影响施工的障碍物,保证土工合成材料铺设施工。2)检查基础和下承层,保证其宽度、坡度、平坦度。3)所有原材料送检合格后可使用。4)铺设时,将强度高的方向垂直于堤防轴线的方向,从一端向另一端进行,端部先铺设,中间后铺设,端部精心铺设,锚固。铺设时应适度紧张,无紧张或皱纹现象,保证连续性、完整性。施工中不要过度拉伸土工合成材料,以免因受力超过强度和变形极限而破坏、撕裂或局部破裂。5)土工合成材料之间连接牢固,连接处的强度不低于材料设计的拉伸强度。铺设时,土工合成材料的重叠宽度在50cm以上,保证重叠宽度和整体性。6)铺设范围应符合设计要求,土工合成材料铺设后应立即填充填充材料,避免长时间暴露在阳光下,一般间隔时间不得超过48小时。
4.3建筑再生材料摊位
自卸汽车运输到现场,挖掘机摊位平整,按道路设计要求形成2%的单向横坡。建筑再生材料的最大粒径不得超过10cm。材料粒径在材料来源压碎,满足规范和设计要求后,可用于路基填充。分层填充,松散厚度按25cm控制(最终压实厚度≤20cm)。摊铺时,粗细粒子应均匀分布,以免粗粒子集中堆积。石头含量多的情况下,其间隙必须用石充。路基填充时,外侧1m范围内用较细的材料填充,禁止大集中在斜坡上。
4.4分层碾压
碾压机械采用26t(振动频率33Hz)自行式光轮压力机。填料的碾压应控制在最佳含水量范围内。在施工过程中,严格控制填料的含水量,及时测量和调整。碾压时,前后两次轮迹重叠30cm以上,均匀。对于压路机无法压实的场所(如邻近桥台等),使用小型夯实机进行压实。每个碾压过程前后都进行中、边桩放样和高度测量,计算松散的铺装系数。碾压过程:光轮压力机静压1次,行驶速度控制为2.5km/h的光轮压力机弱振动1次,行驶速度控制为2.8km/h的光轮压力机强振动2次,行驶速度控制为3.3、3.5km/h的光轮压力机静压1次,行驶速度控制为3.2km/h每完成一个工作循环或增加滚动次数,应根据顶层路基回弹模量测试及时调整滚动顺序、滚动次数或压力机的行驶速度。经试验段施工验证,符合设计要求时,由于压轮痕深度为3mm左右,各层压实现场实际控制压路机轮痕深度为≤5mm,压实次数和轮痕深度双重控制,压实度满足要求。
4.5工序检测和沉降观测
4.5.1工序检测按规范、设计等要求,以碎石路基为基础,以每200m道路工程为检测批进行质量控制。回弹模量试验结果为39.2MPa,大于设计要求的35.0MPa,符合要求。
4.5.2沉降观测沉降板必须埋设在中央隔离带和土路肩膀的范围内。铺设路面结构时,中间带的沉降观测点必须完全保存,以备后期进一步观测的必要性。土路肩部沉降观测点在设置挡土墙部分拔出。深层沉降板在耕土清除压实后回填2层填充材料,局部挖掘埋设,确保深层沉降板埋设牢固的浅层沉降板在路基填土结束后埋设(图6)。试验段路基填充后,沉降趋于稳定,约1个月后几乎没有明显沉降(图7),验证了路基填充施工控制措施的有效性。竣工后,保留部分深层沉降板,继续进行工后沉降观测,跟踪观察道路使用情况,为工程养护积累提供可靠的数据资料。
5结语
建筑再生材料路基填充施工技术将拆除的建筑旧材料再加工利用,为城市环境保护管理解决问题,为废材再利用提供处理方法。工程实践证明,建筑旧材料的再利用技术可以降低土、石等自然资源的消耗,同时也相应降低了工程成本。上海S7公路新建工程Ⅱ-2标的一般路基结构全部采用建筑旧料再生利用技术,经过检验和检测,施工工艺质量符合设计及现行验收规范要求,证明施工技术方法是可行的,可为市政道路或公路工程设计和施工提供参考。
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