工程廢棄土的資源化再生利用技術(shù)

1、工程廢棄土的資源化再生利用技術(shù)一、弓I言我國(guó)正在進(jìn)行大規(guī)模的工程建設(shè)，城市建設(shè)工程、公路、鐵路工程、地鐵建設(shè)工程、港口、 航道工程、水利工程等，工程量達(dá)到了歷史上的高峰。在工程建設(shè)中難以避免地產(chǎn)生各種各樣的 工程廢棄土，如地下工程中的開挖土、航道疏浚產(chǎn)生的疏浚泥、道路工程中的挖方土等?？梢哉f 只要工程的開挖量和回填量不同的話必然產(chǎn)生各種廢棄土，而且即使挖填量能夠保持平衡，由于 挖方土性質(zhì)或開挖與回填工程在時(shí)間、地點(diǎn)上的差異，仍然產(chǎn)生需要廢棄的工程土。目前，建設(shè)工程中所產(chǎn)生的土方多采用在工程中就地利用的方法。對(duì)于不得已而產(chǎn)生的廢棄 土一般則采取堆放和投棄兩種方法。工程性質(zhì)良好的廢棄土，可以通過堆

2、放、保存后周轉(zhuǎn)到其它 工程加以利用。此時(shí)的問題就是堆放場(chǎng)地的確保問題。就地、就近堆放是目前常用的方法，這一 方法需要占用大量的用地，在城市市區(qū)一般以難以實(shí)施。而工程性質(zhì)較差的工程廢棄土，疏浚泥， 一般多采用投棄的方法。投棄法需要保證足夠的投棄場(chǎng)所，而投棄土本身會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影 響。另一方面，工程用土是一種重要的資源。這種資源一般通過開挖耕地、河床采砂、開山采石 （土）等方法才能保證。通過這些方式能夠得到的土方資源是有限的。我國(guó)每年開采砂石約為15 億噸，已引起了河床沖刷、水土流失和農(nóng)田減少，面臨著對(duì)環(huán)境、生態(tài)的嚴(yán)重危害。因此，將工 程廢棄土進(jìn)行處理有效地轉(zhuǎn)化為再生資源進(jìn)行利用也是保證我國(guó)工

3、程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán) 節(jié)。二、工程廢棄土的分類工程廢棄土既可變成資源又可成為垃圾，根據(jù)這一性質(zhì)將其分為工程產(chǎn)出土和工程垃圾 土兩種。工程產(chǎn)出土是指由各種工程所產(chǎn)生的具有良好土工性能的土方，具備條件時(shí)它可以 直接作為土工材料進(jìn)行使用。工程垃圾土是指由各種工程所產(chǎn)生的土工性能差、難以直接作 為材料使用的土方和泥土，一般需要在垃圾填埋場(chǎng)或拋泥區(qū)（海洋工程）進(jìn)行廢棄處理。土 木工程的產(chǎn)出土可以根據(jù)其土工性能分為良質(zhì)土和劣質(zhì)土。良質(zhì)土主要是指砂礫土、砂土、 粉砂土等壓實(shí)性能良好、易于施工的土方。劣質(zhì)土是指標(biāo)貫擊數(shù)在2以下、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 為50KN/M2以下、含水率達(dá)到80%以上的軟粘土、有機(jī)質(zhì)土等

4、。工程污泥是指有土木工程施工所產(chǎn)生的各種泥漿，象地下連續(xù)墻、泥漿護(hù)壁鉆孔樁、盾 構(gòu)隧道等施工所產(chǎn)生的廢棄泥漿。疏浚工程產(chǎn)出土的主要特點(diǎn)就是含水率高，除特定地段的航道可以產(chǎn)出一些可直接成為 材料使用的疏浚砂石以外，多為含水率達(dá)到80%以上、標(biāo)貫擊數(shù)在2以下、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 為50KN/M2以下的疏浚泥。圖1工程廢棄土的分類三、工程廢棄土的綜合利用方法由于工程廢棄土的種類不同，在進(jìn)行再生資源利用時(shí)的方法截然不同。對(duì)于工程產(chǎn)出土 來講，主要是一個(gè)周轉(zhuǎn)利用的問題。而對(duì)于工程垃圾土則需要進(jìn)行一些特殊的處理后才能成 為可使用的土工材料。1、工程產(chǎn)出土的周轉(zhuǎn)使用工程產(chǎn)出土本身就是一種土工材料。目前可以在以下

5、幾個(gè)方面加以利用：（1）燒制磚瓦：工程產(chǎn)出土制磚能利用城市建筑廢土，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，同時(shí)能取代黏 土實(shí)心磚，對(duì)土壤資源保護(hù)和合理利用起到有力的促進(jìn)作用。（2）取土坑回填還耕：可利用棄土回填至取土坑內(nèi)（礦坑、洼地等）并加以平整，既 達(dá)到對(duì)土地資源的綜合利用，又能使農(nóng)田恢復(fù)生產(chǎn)。回填后要對(duì)土壤進(jìn)行改良，深耕翻曬的 同時(shí)加肥促使生土熟化，可達(dá)到農(nóng)作物生長(zhǎng)要求。（3）抬高田面、抗?jié)潮Ｊ眨嚎衫脳壨粱靥畹屯蒉r(nóng)田，抬高田面，減少地面沉降帶來 的影響，提高農(nóng)田抗?jié)衬芰?，恢?fù)農(nóng)田耕作。棄土回填至田面前，先將原表土層剝離堆放， 田面抬高平整后，再將表層土重新覆在上面。（4）填海造地：圍海造地需要填筑大量的土石方，

6、因此利用建筑廢土作為填料，是解 決廢土堆置問題的有效方法，也能緩解圍海造地填料供需矛盾。（5）堆山造景：城市綠地建設(shè)是現(xiàn)代城市生態(tài)化建設(shè)的重要組成部分，在改善城市環(huán) 境、提高城市品質(zhì)等方面發(fā)揮重大作用。龍崗河流域梧桐山河綜合整治工程（一標(biāo)）施工本 標(biāo)段內(nèi)濕地系統(tǒng)時(shí)，即將潛流區(qū)、景觀塘內(nèi)的挖方運(yùn)到濕地系統(tǒng)西側(cè)的人工堆山區(qū)域進(jìn)行土 方平衡。城市建設(shè)產(chǎn)生的建筑廢土可結(jié)合深圳市的擬建綠地、礦山整理以及生態(tài)環(huán)境整治和 綠地規(guī)劃，用于建設(shè)景觀，將城中亂棄亂堆的廢土山變?yōu)榫用裥蓍e、游樂的好去處。（6）基坑原土回填。大多數(shù)房建工程的基坑回填都用原土回填。（7）路基回填。坂李大道（含沖之大道）一標(biāo)即將標(biāo)尾的開山

7、優(yōu)質(zhì)土運(yùn)到標(biāo)頭進(jìn)行換 填壓實(shí)，節(jié)約了成本和資源。在我國(guó)的工程施工中雖然也有相當(dāng)一部分得到了再生使用，但仍然有很大一部分由于工 程地點(diǎn)、施工時(shí)間等因素的制約而不得不進(jìn)行填埋和堆放。目前，由于工程承包商之間不存在系統(tǒng)的信息傳遞方法和完整的供求網(wǎng)絡(luò)，工程產(chǎn)出土是否能夠再生利用在很大程度上依賴 于一種偶然性。因此經(jīng)常使作為資源的工程產(chǎn)出土變?yōu)楣こ汤涮幚磉^程在一定程度 上帶來一些環(huán)境問題。目前，我國(guó)工程產(chǎn)出土的轉(zhuǎn)用方法上具有很大的隨意性。借鑒先進(jìn)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，各城市 應(yīng)建立相關(guān)的信息中心，可以在很大程度上提高工程產(chǎn)出土的再生資源利用。日本東京在 1992年成立了東京都?xì)埻晾弥行?。在這一中心內(nèi)設(shè)置

8、信息中心、儲(chǔ)存場(chǎng)、土質(zhì)改良工廠。 這一中心每年可以促成幾千萬方工程產(chǎn)出土得到有效利用，可以取得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 從城市資源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，我國(guó)急需建立完善的工程產(chǎn)出土再利用系統(tǒng)， 這一系統(tǒng)的工作流程可考慮為圖2。從圖中可知，為了建立完善的工程產(chǎn)出土再利用系統(tǒng)， 除設(shè)立信息中心以外，在工程廢棄土處理程序方面還要從政策上對(duì)工程承包商有所要求。使用方寸產(chǎn)生方產(chǎn)生方對(duì)土方情祝進(jìn)行整理口）工地位虹土 性、數(shù)最時(shí)間 刀施工方法、程序 （3）本工炮的使用、 借存情況工程產(chǎn)山I 的土工分類l）T地位宜、耐要 數(shù)量、時(shí)間、用途 幻要求性能、儲(chǔ)有 場(chǎng)地條件隊(duì)）地基及相關(guān)條件r制作使用方案信息提供

9、信息收集信息提供信息收集頊否直接利用方荒況進(jìn)行整理圖2 工程廢棄土再生利用流程2、工程垃圾土的再生利用工程垃圾土從其產(chǎn)出的形式出發(fā)，一般都是含水量達(dá)到80%以上，多為液限含水量的1.22.0 倍，粘土顆粒含量多在20%以上的軟粘土或泥漿。不能直接作為填方材料使用的原因在于其施工 性能差，無法進(jìn)行碾壓施工。另一方面，由工程垃圾土回填所形成的地基的強(qiáng)度低、變形大、固 結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，一般不能滿足工程的要求。因此，工程垃圾土作為填方材料進(jìn)行使用，必須改良其高 含水量、低強(qiáng)度的性質(zhì)。從原理上講，工程垃圾的再生處理具有3種方法（見表1）：物理方法、化學(xué)方法和熱處理方 法。處理施工可以直接在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，也可在

10、專用的處理工廠進(jìn)行。表1工程垃圾土處理原理及用途處理隙理姓理方法用途物理方法干燥、脫水-般填土材料化學(xué)方法固化處理固結(jié)填土材料熱化理方法燒蜻處理磚瓦、陶土粒（1）物理方法工程垃圾土含有大量的水份，為了使其變?yōu)榱己玫牟牧?，減少其中的水分量是最為直接的方 法。自然晾曬是最簡(jiǎn)單的方法，像杭州西湖的部分疏浚工程就采用堆泥場(chǎng)自然干化的方法。但由 于場(chǎng)地、時(shí)間和氣候等方面的影響一般實(shí)施較為困難。在國(guó)外，最為常見的是機(jī)械脫水工廠，就 是采用離心脫水機(jī)或壓濾機(jī)進(jìn)行脫水的方法，常見的脫水機(jī)見表2。脫水法尤其是對(duì)高含水量的 泥漿比較有效。較早的機(jī)械脫水工廠的工作能力一般較小，難以適應(yīng)大規(guī)模、大型工程的要求， 近幾

11、年通過技術(shù)開發(fā)，已經(jīng)制造出具有400m3/h脫水能力的機(jī)械。在國(guó)外，采用泥漿加壓式盾構(gòu) 進(jìn)行隧道施工時(shí)，一般均設(shè)置機(jī)械脫水工程對(duì)排出的泥漿進(jìn)行處理。但機(jī)械脫水具有脫水工廠是 固定式、一次性投資較高，另一方面是經(jīng)過脫水處理后的疏浚泥有時(shí)仍需要進(jìn)行二次處理才能滿 足工程的要求的缺點(diǎn)。表2常見脫水機(jī)的原理及效果.脫水機(jī)脫水效果脫水原理施加壓力)耕石觸探值晉通型壓藉機(jī)泥聚壓力500 - 700(0. 80.9)wl100 r 1000高粗壓濾機(jī)泥某壓力利壓祗4000(0. 6 - 0. &)皿(O - MOO帶式壓機(jī)扒械壓力oo - nog.0-200離心脫水機(jī)離心力20(KK；(1.0- s2)m.

12、0（2）化學(xué)方法化學(xué)方法也稱為固化處理法，是從傳統(tǒng)的地基處理技術(shù)發(fā)展而來。在工程垃圾土中添加固化 材料，進(jìn)行攪拌混合，通過孔隙水與固化材料發(fā)生水和反應(yīng)使孔隙內(nèi)的自由水變?yōu)榻Y(jié)合水，另一 方面加強(qiáng)了土粒子之間的結(jié)合力提高泥土的強(qiáng)度。固化處理機(jī)械的處理能力可從小型2030m3/h 到大型1000m3/h，比較適合于各種規(guī)模、尤其是大量的泥土處理工程。處理工廠可以設(shè)置為固定 式也可采用船載、車載設(shè)置為移動(dòng)式，在施工上比較靈活。另一方面，固化處理可以根據(jù)處理土 的使用目的調(diào)整固化材料的配方，一次處理達(dá)到地基所要求的承載力等性能。固化處理的效果在 很大程度上受到工程垃圾土的性質(zhì)、混合方法的影響，應(yīng)根據(jù)每一

13、工程泥土的特點(diǎn)進(jìn)行配方實(shí)驗(yàn)。（3）熱處理方法熱處理方法是通過加熱、燒結(jié)的方法將工程垃圾土轉(zhuǎn)化為建筑材料的方法。其原理可以分為 燒結(jié)和熔融兩種。燒結(jié)是通過加熱8001200 C，使泥土脫水、有機(jī)成分分解、粒子之間粘結(jié)。 泥土的含水量適宜的話可以用來制磚，也可作為水泥制造的原材料進(jìn)行使用。熔融是通過加熱 12001500C使泥土脫水、有機(jī)成分分解、無機(jī)礦物熔化的方法。熔漿通過冷卻處理可以制作成 陶粒，然后作為代替砂、礫石或制成輕型陶土磚轉(zhuǎn)化為建筑材料。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是成品的附加 價(jià)值，但其處理能力、對(duì)工程垃圾土的要求和固定式的處理工廠使其使用具有一定的局限性。從原理上講，處理工程垃圾土的方法雖有以上3種，但從工程應(yīng)用出發(fā)，采用化學(xué)原理的固 化處理法是最為靈活、適用范圍廣、造價(jià)較為理想的方法。四、結(jié)語工程廢棄土雖然還沒有象生活垃