废渣在公路建设中的利用现状与发展

摘 要： 为分析高承台桩竖向荷载对水平承载性能的影响，考虑桩身摩阻力 、桩身自重及土抗力 的影响，从弹性桩的挠曲微分方程出发，假定均匀地基土地基系数按 m 法线性增大，推导了在水平 荷载、竖向荷载及弯矩共同作用下基桩的内力和位移的幂级数解答 。结果表明： 在桩头自由长度较小 的情况下，竖向荷载的作用能稍微提高管桩的水平承载性能，随着自由长度的增加，竖向荷载的作用 引起基桩的 P － Δ 效应，但影响不大，可忽略不计 。 关键词： 高承台桩； m 法； 复合受力
电石渣是在水解电石制取乙炔时大量排放的工业 废渣，排放量约为电石产量的 75 % ～ 85 % 。 这类固 体废弃物目前的利用率大约 50 % ～ 80 % 。 研究分析发现，电石渣 （ 灰） 的 主 要 成 分 是 氢 氧化钙 。利用电石渣代替石灰应用于公路工程中，不 仅解决 了 当 地 的 因 “废 ” 之 忧， 同 时 还 降 低 工 程 成本。 1. 2 粉煤灰的应用 （ 1 ） 粉煤灰稳定土作路基填料 。 粉煤灰稳定土 （ 粒料） 作道路基层，全国各地已普遍采用 。 石家庄 到安阳的高速公路 （ 河北段） 大量使用粉煤灰作路 基填料，经过 14 年的运营路况基本良好 。 （ 2 ） 自密实粉煤灰混凝土 。 它是一种在自身重 力作用下无需振捣即能密实成型的高性能混凝土 。 其 优点是： 显著降低混凝土施工中的噪音，大幅度减轻 工人的劳动强度； 减少传统混凝土施工中因漏振或过
［2 ］ 氏法” 和 “m 法” 假设前提下进行了探讨。李坤 等
为在砂土地基中竖向荷载的出现提高了基桩的水平承 载能力，尤其在密砂中增大的比例较大。本文在 m 法 假设的条件下，从弹性桩的挠曲微分方程出发，考虑 桩身自重、桩侧摩阻力和桩侧土抗力的影响，导出了 高承台桩在竖向和水平荷载共同作用下，桩身变形、 内力和桩侧土反力的计算公式。 1 1. 1 基桩挠曲微分方程的建立 基本假定 基本假定为： ①桩处于弹性工作状态； ② 地基反 力系数按 m 法随深度按线性增大，即 q = mzx； ③ 忽 略竖向位移与水平位移的相互影响； ④ 桩自重随深度 线性变化； ⑤同层土桩侧摩阻力 τ 为常数 。
［1 ］ 电石渣 （ 灰） 稳定土作道路基层
文献标志码： A
文章编号： 1003 － 8825 （ 2010 ） 05 － 0039 － 02 振造成的蜂窝 、麻面，解决配筋密集 、 结构复杂的工 程因骨料阻塞造成的空洞等质量问题
［2 ］
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（ 3 ） 流态 粉 煤 灰 在 基 坑 与 台 背 回 填 中 的 应 用 。 流态粉煤灰水泥具有强度高 、质地轻的特点，无须碾 压和振捣，依靠自身的流动性就能达到密实效果； 由 于其自重小，减小了沉降量，将其用于结构物基坑和 台背回填有很好的效果 。水泥与粉煤灰的配比一般为 1 24 ～ 1 9 ，外加剂为水泥用量的 1 % ～ 2 % 左右，
［5 ］
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［6 ］
再生骨料混凝土
将废弃混凝土破碎 、筛分 、去除杂物并经必要的 清洗等工序后，加工成一定大小颗粒的骨料或细粉掺 合料，再按一定的配合比配制成混凝土拌和物，取代 部分或全部砂石骨料，这种混凝土简称再生混凝土 。 再生粗骨料和再生细骨料配制的再生混凝土，可用于 各类基础和地面垫层中 。 1. 9 建筑渣土的利用 （ 1 ） 碎砖桩代替碎石桩 。 由于旧城改造步伐加 快，城市中大量的建筑垃圾 （ 主要是碎砖和混凝土 块） 亟待处理 。由于碎砖的力学性能与碎石的力学性 能相近，故用振动挤密碎砖桩代替碎石桩加固软地基 技术得到发展 。 （ 2 ） 建筑渣土换填法处理翻浆 。 该法适用于城 市道路工程中上层土质为渗透性较小的饱和软粘土， 如淤泥 、淤泥质土 、素填土 、杂填土，可在换填深度 80 ～ 150 cm 的路基进行翻浆处理［7］。 2 2. 1 废渣在公路建设中的应用发展 水泥就地冷再生 今后几年水泥就地冷再生将是发展趋势的主流 。 上世纪 90 年代后期修筑的公路，由于车载和自然因 素的作用，目前绝大部分已进入大修期 。 而国内二级 公路的路面结构比较类似，沥青面层约为 5 ～ 7 cm， 半刚性基层约为 15 ～ 20 cm，半刚性基层出现破损， 但是碎石粒料并未破坏 。应用就地冷再生设备，破碎 原有沥青面层和半刚性基层，添加水泥进行再生稳 定，从而形成新的半刚性基层 。 2. 2 泡沫沥青就地冷再生
［3 ］ 含水量控制在 50 % ～ 60 % 。
1. 3
水泥路面破碎板的再利用 在水泥混凝土路面养护维修中，可将破碎板全部
集中回收，作为储备石料，再将其用于硬质路肩 、 护 肩带 、挡土墙 、安保工程和软基路段基础处理等适合 使用回收石料的工程 。 1. 4 废橡胶粉的再利用 （ 1 ） 隔音壁 。 利用胶粉 制 造 的 复 合 隔 音 壁，对 噪音具有良好的吸音性能，而且对各种气候侵蚀具有 较好的抵御性能 。隔音壁重量轻，运输 、 组装 、 解体 都较容易 。 （ 2 ） 铺路材料 。 用掺入胶粉的改性沥青铺设公 路，目前应用也很广泛 。实践证明，用这种改性沥青 铺设的公路，可减少路面龟裂和软化，路面不易结冰 和打滑，提高了行驶安全以及路面寿命，比一般沥青 路面的使用寿命至少提高 1 倍 。在飞机跑道材料中掺 入硫化胶粉，可增加跑道弹性和摩擦性，并能提高夏 天耐日晒 、 冬天防冰冻的能力 。 从而使飞机起 落 平 稳，安全 性 提 高， 并 能 缩 短 跑 道 长 度， 延 长 使 用 寿命 。 1. 5 废沥青混凝土的再生利用 近几年冷再生和热再生沥青混凝土作路面基层的
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泡沫沥青就地冷再生技术在今后几年的高速公路
周万清，等： 基于 m 法的高承台桩复合受算分析
1 2 周万清 ，姜德全
（ 1． 三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002 ； 2． 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072 ）
杨丙龙： 废渣在公路建设中的利用现状与发展
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废渣在公路建设中的利用现状与发展
杨丙龙
（ 张承高速公路张家口管理处，河北张家口 075000 ）
摘 要： 介绍近几年公路建设中对各种废渣的利用及取得的科研成果，其中包括工业废渣 、 建筑 废渣 、公路养护大中修产生的废渣 。随着我国现有大量的高等级公路多已进入大修期，沥青面层和半 刚性基层水泥就地冷再生 、泡沫沥青就地冷再生将会广泛应用 。 关键词： 公路建设； 废渣； 应用成果； 发展趋势 中图分类号： U416. 26 0 前言 我国能源 、资源相对短缺，生态环境比较脆弱， 充分利用工业废渣进行公路建设，对推进公路交通行 业向资源节约型 、环境友好型方向发展有着十分重要 的意义 。 随着高速公路 、城市道路的大规模兴建，以及对 土地资源的珍惜 、城市周边砂石材料开采的限制，如 何利用各种工业废渣，已越来越引起人们的重视，广 大公路建设者和科研工作者在工业废渣利用方面取得 了丰硕成果 。 1 1. 1 废渣在公路建设中的应用成果
［ 1］ 李宗明． 电石灰路用性能研究 ［J］． 路基工程，2007 （ 4 ） ． ［ 2］ 李政． 自密实粉煤灰混凝土的研究与应用 ［D］． 西北工业大学学位论 文，2006． ［ 3］ 沙永达． 流态粉煤灰在基坑与台背回填中的应用 ［J］． 河北工程技术 高等专科学校学报，2008． ［ 4］ 王 锐． 煤 矸 石 路 用 性 能 研 究 ［D］． 安 徽： 合 肥 工 业 大 学 学 位 论 文，2008． ［ 5］ 宁建国，李学慧． 用工业废渣配制软土固化剂技术优势研究 ［J］． 山东 科技大学学报，2008 （ 10 ） ． ［ 6］ 鲁雪冬，叶跃忠，严章荣． 再生骨料高强混凝土抗压强度研究 ［J］． 路基工程，2007 （ 4 ） ． ［ 7］ 冀海敏． 建筑渣土在路基翻浆处理中的应用 ［J］． 河北交通科技，2008 （ 3） ． ［ 8］ 周爱军． 泡沫沥青冷再生技术在道路维修养护中的应用 ［J］． 路基工 程，2007 （ 3 ） ．
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工业废渣配制软土固化剂 利用工业废渣配置软土固化剂，具有提供碱度和
提供膨胀性水化物以及调整膨胀性水化物与胶凝性水 化物的生成速率的功能，从而达到调控固化土中胶结 与膨胀协调性的目的 。材料配比为： 2 % 32. 5 级矿渣 硅酸盐水泥 、8 % 磨细高炉矿渣、2 % 磷肥厂生产的 磷石 膏 粉 、 2 % 洗 涤 剂 厂 的 废 碱 液 （ 主 要 成 分 为 NaOH，浓度为 28 % ） 、含水 30 % 的天然湿土样，水 灰比为 0. 5 （ 将 碱 液 的 水 溶 液 计 算 入 固 化 剂 水 灰 比 中） ，固化剂中 各 组 分 掺 量 均 为 占 湿 土 样 的 质 量 百 分比 1. 8
+ 中图分类号： TU473. 1 1
文献标志码： A
文章编号： 1003 － 8825 （ 2010 ） 05 － 0041 － 03
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引言 在竖向和水平荷载共同作用下，目前各规范均采
虑土抗力的影响。皇甫明
分析得出在特定的水平荷
载作用下，竖向荷载的增加加大了桩顶的水平位移。
［ 5 ］ ［ 6 ］ 然而，Anagnostopoulos C 和 S. Karthigeyan 则分析认
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路 基 工 程
Subgrade Engineering
2010 年第 5 期 （ 总第 152 期）
排放出的一种含碳量较低 、比煤坚硬的黑灰色废弃岩 石，是我国排放量最大的工业废渣之一 。 煤矸石主要 以 软 岩 组 成，易 破 碎，遇 水 发 生 崩 解、泥化，表现出与一般粗粒土不同工程力学特性 。 但将煤矸石用于路基填料并进行充分的压实，能有效 降低其渗透性与防止其风化 1. 7
收稿日期： 2009 － 08 － 12 作者简介： 杨丙龙 （ 1962 － ） ，男，河北张家口人。 工程师，从事 mail： mjk766 @ 公路 建 设、 管 理 与 公 路 养 护 工 作。 Etom． com。
成功事例很多，在许多省区都有，不再赘述 。 1. 6 煤矸石的利用 煤矸石是指在煤矿建设 、煤炭开采及加工过程中