浅谈建筑垃圾处理的现状及有效途径之一——强夯法施工

我国的城市化进程带来大量的建筑垃圾，建筑垃圾加剧了我国城市土地、资源的紧张局面，严重影响了社会和生态环境的协调，建筑垃圾的处理利用问题急待解决。结合强夯法施工的特点，本文试图探索建筑垃圾的有效处理途径及施工方法。

　　关键词：建筑垃圾;处理; 强夯法施工;变废为宝。

　　一、建筑垃圾分类及处理现状

　　建筑垃圾主要来源于土地开挖、破旧建筑材料(使用过的建筑材料)、道路开挖和建筑施工工地。主要包括混凝土、砖、钢材、木头、以及玻璃、塑料等等。其中金属、塑料、木材等较容易回收利用，但需要合适的技术手段将金属、木材、塑料等分离出来。建筑废物主要以废旧混凝土和废旧砖瓦为主。

　　我国建筑垃圾的数量已占城市垃圾总量的30%-40%。以500-600吨/万平方米的标准推算，到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿平方米，新产生的建筑垃圾将是一个令人震撼的数字。然而，目前绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。

　　废旧砖瓦

　　废旧混凝土

　　二、建筑垃圾堆放与填埋的危害

　　建筑垃圾堆放与填埋不仅大量侵占土地;而且，污染水体、大气和土壤，并且更难消解;同时，严重影响市容和环境卫生。有专家认为，建筑垃圾最大的风险在于其占用了大量土地。仅以北京为例，据相关资料显示：奥运工程建设前对原有建筑的拆除，以及新工地的建设，北京每年都要设置二三十个建筑垃圾消纳场，造成不小的土地压力。未来20年，中国的建筑垃圾增长会进入高峰期，将直接加剧城市化过程中的人地冲突。

　　建筑垃圾中的胶、涂料、油漆不仅是难以降解的高分子聚合物材料，还含有有害的重金属元素。这些废弃物被埋在地下，会造成地下水的污染，直接危害到周边居民的生活。

　　三、建筑垃圾循环利用情况

　　目前，业界在期待国家出台可供操作的实施细则，一些企业也跃跃欲试。然而建筑垃圾再利用的春天是否就要来到，仍未可知。

　　欧盟国家建筑废弃物的资源化率平均超过70%，韩国、日本等亚洲国家建筑废弃物的资源化率已经达到90%以上。

　　与通常“资源化率不足5%”的说法不同，北京建筑工程学院建材实验室主任陈家珑教授给出的数据是，我国实际建筑垃圾资源化利用率不足1%，且目前主要的处置方式是填埋与堆放。

　　目前，全国有近20家建筑垃圾再利用企业，在没有政府额外补贴的情况下，生产再生制品的企业基本都是亏本或勉强维持，没有发展的动能。

　　四、国外建筑垃圾再利用

　　日本人将建筑垃圾视为“建筑副产品”，十分重视将其作为可再生资源而重新开发利用。比如港埠设施，以及其他改造工程的基础设施配件，都利用建筑垃圾作为再循环的石料，代替相当数量的自然采石场砾石材料。

　　日本对于建筑垃圾的主导方针是：尽可能不从施工现场排出建筑垃圾;建筑垃圾要尽可能重新利用;对于重新利用有困难的则应适当予以处理。

　　美国政府的《超级基金法》规定“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾卸”。该法规从源头上限制了建筑垃圾的产生量，促使各企业自觉寻求建筑垃圾资源化利用途径。

　　在荷兰，目前已有70%的建筑废物可以被循环再利用，但是荷兰政府希望将这一比例增加到90%。因此，他们制定了一系列法律，建立限制废物的倾卸处理、强制再循环运行的质量控制制度。

　　总体来讲，上述这些国家大多施行的是“建筑垃圾源头削减策略”，即在建筑垃圾形成之前，就通过科学管理和有效的控制措施将其减量化;对于产生的建筑垃圾则采用科学手段，使其具有再生资源的功能。

　　五、我国建筑垃圾处理存在的困境

　　1.标准体系和法律法规不完善,各部门间责权不够明确，一些已有的政策并不能很好地落实,没有在建筑垃圾源头实施削减策略。

　　2.政府扶持力度不明显，价格优势不突出。建筑垃圾再生建材价格优势不明显，甚至在某些中小型城市，再生建材的价格高于普通建材。由于存在建筑垃圾再生建材价格和性能的劣势，工程建设方并不乐于选择再生建材，则政府配套的税收优惠政策也难以发挥作用。加工制造者获利很少，所以对建筑垃圾的利用很难持续发展

　　3.建筑垃圾再生利用技术水平低，产品的附加值太低

　　现在除了对废弃旧钢材回炉利用的附加值比较高外，其他几种利用方法所得产品的附加值都很低，不利于建筑垃圾的长期利用。

　　六、建筑垃圾处理有效途径与强夯法施工结合

　　综合以上现存的建筑垃圾回收再利用的种种困境，非常有必要加大建筑垃圾再利用的研究，研发一些技术简单高效利用的方法，在解决建筑垃圾产生的一系列问题的同时也能创造社会和经济效益。

　　根据目前的现状可以考虑采用强夯法施工消化处理大量建筑垃圾，使建筑垃圾变废为宝。

　　1、利用强夯法或强夯置换法进行地基处理的特点

　　强夯法具有设备简单，施工便捷，适应范围广，节省材料，降低投资，工期短等优点，已被实践证明是一种较好的、行之有效的地基处理方法，在新的工程中，用建筑垃圾做骨料，强夯处理地基。把骨料打入后，既能够提高地耐力，又降低处理成本，有效利用建筑垃圾。

　　强夯法具有以下优点：一是对填料粒径要求不是特别严格。

　　强夯施工的骨料粒径可达到400mm～500mm，据我们挖填时的回测观察，400mm～500mm砾料经强夯夯实后已大部分击碎与周围的土结合为一体。二是在高填方中，用强夯夯实地基，由于其影响深度较深，可加强填料与原地面之间的结合。

　　2、相关规范

　　关于建筑垃圾处理地基的强夯，国内没有适用的相关规范。目前可依据建设部2004年第218号公告，关于发布《建设部推广应用和限制禁止使用技术》的公告中，一是将“强夯法处理大块石填土地基”列为推广新技术。其主要技术性能特点为“适用于填料粒径大(最大可达800mm)的高填土地基分层强夯地基处理”。分层的厚度根据工程实际情况，参照表一强夯加固块石土有效加固深度预估值确定，适用于大面积、大块石高填方地基，如开山填谷、开山填海、机场和道路工程。二是新型桩锤强夯(置换法)地基处理技术，采用柱形锤(锤底面积1m2左右，锤高2~3m，锤重10~15t)，落高15~20m，当夯锤着底深度接近相对硬层，分层夯填建筑垃圾或块石、碎石或原场地土等，再采用柱形锤和普通夯锤夯实，最后用普通夯锤满夯，形成夯实柱体复合地基。处理深度可达10~15m，承载力增幅50~150%。

　　由以上规范可看出，采用强夯法处理建筑垃圾，用建筑垃圾做骨料，粒度可以适当增大800 mm，处理深度较大，承载力也可大副提高。

　　3、相关施工经验(强夯在喀斯特地貌的应用)

　　建筑垃圾的强夯处理，可参照岩溶漏斗、岩溶洼地和地面塌陷的处理，主要是对原有泥岩充填物的加固处理，即根据充填物厚度的不同，进行不同能级的填料强夯处理。

　　①当充填物厚度在0-5m的，采用4000kN.m能级进行施工;

　　②当充填物厚度在5-7m的，采用6000kN.m能级进行施工;

　　③当充填物厚度在7-8m的，采用8000kN.m能级进行施工;

　　④当充填物厚度在8-10m的，采用10000kN.m能级进行施工;

　　当充填物厚度在大于10m的，可参照下表强夯加固块石土有效加固深度预估值(m)进行能级选定，或采用分层强夯法处理;

　　强夯加固块石土有效加固深度预估值(m)

　　　　说明：该表格有效加固深度是填土比例为石土混合比7：3范围内，石料粒径为800mm以内，且500-800mm石料不能超过全重的30%，通过大量试夯及工程夯检测数据得出。

　　对于超高填土场地(填土深度>17m范围)，不宜采用高能级、超高能级强夯处理，宜采用能级较高的分层强夯处理方法。高能级和超高能级强夯适用于处理一次性回填17m范围以内厚度的填土地基(最终强夯处理深度，因土质不同需根据现场试夯所决定)。

　　七、强夯法处理建筑垃圾的施工方法

　　1、施工准备工作

　　施工前应熟悉施工图纸，理解设计意图，并且进行现场实地考察，确定:

　　a建筑垃圾回填比例,(在强夯置换施工中，垫层材料和置换材料土石比为3：7时，既可满足置换墩的强度要求，也可满足透水性要求)

　　b建筑垃圾分层回填高度，建筑垃圾回填粒径。

　　c施工前必须通过试夯选择施工参数，包括以下几个方面：夯击能、次数与遍数、有效的强夯深度、主要夯击间歇时间、夯点布设及强夯范围等。

　　2、施工要点

　　(1)粒径控制：对建筑垃圾中的许多废弃物进行分拣、剔除或粉碎。对于粒度小于300mm的废弃建筑混凝土和废弃砖石，可用做骨料，直接用于桩基填料、地基基础;对大块混凝土根据需要的粒度等级，可利用移动式或半移动式设备进行破碎，破碎后与土方一起回填。

　　(2)夯点位置和夯距：强夯夯点布置形式可根据基础形式、地基土类型和工程特点等因素，选用正方形、等腰三角形等形式。夯点间距宜为锤径的1.2倍-2.5倍，低能级时取小值，高能级及考虑能级组合时取大值。

　　(3)夯击遍数：夯击遍数一般通过每夯坑的夯沉压缩量、土质条件和计算沉降要求来确定。土体压缩层越厚，土的颗粒越细，含水量越高，夯击的遍数越多;目前，我国已实施地基处理强夯控制标准。为了更好地确保强夯质量，每夯点的夯击遍数依据最后2击的平均夯沉量不大于《建筑地基处理技术规范》中的指标控制来确定。

　　(4) 强夯施工工艺设计应根据地基土类型、地基处理要求及经济技术比较，采用点夯、满夯的工艺组合。

　　八、成功案例

　　1、滕州盛隆公司98万吨/年焦化技改项目

　　(1)本工程是2010年山西金宝岛基础工程有限公司在山东滕州盛隆煤焦化有限责任公司98万吨机焦、10万吨甲醇项目地基处理。该工程厂址地质条件最突出特点为回填土较厚，回填土成分复杂，且局部存在大量建筑垃圾，地下水位埋深很浅。

　　(2)该工程采用强夯置换法处理，采用6000kN·m能级强夯置换，采用柱锤进行主夯。夯锤重约37吨，底面直径为1.5m。主夯车采用50T夯机。满夯采用12-15吨夯锤，底面直径为2.5m，夯机采用15-25T夯机。

　　通过大夯击能夯击地面，达到一定的夯沉量以后，在夯坑内回填建筑垃圾等填料，反复进行上述工艺，直至满足最后夯沉量要求，将软弱土层挤密，在夯点处形成柱体。

　　1)点夯置换填料选用的建筑垃圾，粒径为500mm以内，且粒径300-500mm建筑垃圾不能超过全重的30%，采取边夯边填的办法，根据夯沉量确定填料量及填料次数。强夯置换深度为5m.

　　2)满夯时表面铺500mm厚建筑垃圾后再夯，粒径30-200mm。其中满夯应当保证搭接超过1/5。

　　(3)处理结果

　　该工程质量达到了设计及合同要求的质量标准，满足了发包人的特定要求，地基承载力fak≥250kPa, 经第三方通过高限检测法检测，实际地基承载力平均达到350kPa。

　　实际经验表明，强夯置换法对有效利用建筑垃圾、处理软弱地基、河塘及古河道地基都是比较理想的处理方法。

　　九、 结束语

　　面对日益严重的建筑垃圾乱堆乱放现象，急需学习国外一些国家的经验，制定和完善想关法律规范，实施一些优惠政策，从源头上开始治理。

　　根据目前现状，急需和工程建设结合起来，在拆除时就考虑在保证工程质量的条件下，根据工程的实际情况进行具体分析，要求建设单位或施工方必须采取有效再利用和减量化处理的办法。

　　强夯法是地基处理的重要方法之一，其施工简单，费用低，可适用于多种土质，在石油、化工、电力等领域有广泛应用。在建筑垃圾处理方面，强夯法具有较大的优势和操作空间，能够有效利用建筑垃圾，使建筑垃圾变废为宝。

　　采取强夯法施工一方面能够有效处理和利用建筑垃圾，减少资源占用和环境危害，一方面还能够降低或减少土石方的添加比例，在很大程度上降低工程成本，同时，还能较大程度上提高地基的承载能力，有较大的社会效益和经济效益。可谓一举多得，多方受益。