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言我國正在進行大規(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間、地點上的差異，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。此時的問題就是堆放場地的確保問題。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所，而投棄土本身會對環(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，面臨著對環(huán)境、生態(tài)的嚴重危害。因此，將工 程廢棄土進行處理有效地轉(zhuǎn)化為再生資源進行利用也是保證我國工

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，具備條件時它可以 直接作為土工材料進行使用。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或拋泥區(qū)（海洋工程）進行廢棄處理。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、 粉砂土等壓實性能良好、易于施工的土方。劣質(zhì)土是指標貫擊數(shù)在2以下、無側(cè)限抗壓強度 為50KN/M2以下、含水率達到80%以上的軟粘土、有機質(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，多為含水率達到80%以上、標貫擊數(shù)在2以下、無側(cè)限抗壓強度 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，在進行再生資源利用時的方法截然不同。對于工程產(chǎn)出土 來講，主要是一個周轉(zhuǎn)利用的問題。而對于工程垃圾土則需要進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，實現(xiàn)變廢為寶，同時能取代黏 土實心磚，對土壤資源保護和合理利用起到有力的促進作用。（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 達到對土地資源的綜合利用，又能使農(nóng)田恢復生產(chǎn)。回填后要對土壤進行改良，深耕翻曬的 同時加肥促使生土熟化，可達到農(nóng)作物生長要求。（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?，恢復農(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）施工本 標段內(nèi)濕地系統(tǒng)時，即將潛流區(qū)、景觀塘內(nèi)的挖方運到濕地系統(tǒng)西側(cè)的人工堆山區(qū)域進行土 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）一標即將標尾的開山

7、優(yōu)質(zhì)土運到標頭進行換 填壓實，節(jié)約了成本和資源。在我國的工程施工中雖然也有相當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、施工時間等因素的制約而不得不進行填埋和堆放。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。借鑒先進國家的經(jīng)驗，各城市 應建立相關(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年成立了東京都殘土利用中心。在這一中心內(nèi)設(shè)置

8、信息中心、儲存場、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經(jīng)濟效益。 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工程承包商有所要求。使用方寸產(chǎn)生方產(chǎn)生方對土方情祝進行整理口）工地位虹土 性、數(shù)最時間 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、時間、用途 幻要求性能、儲有 場地條件隊）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度低、變形大、固 結(jié)時間長，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行使用，必須改良其高 含水量、低強度的性質(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、化學方法和熱處理方 法。處理施工可以直接在施工現(xiàn)場進行，也可在

10、專用的處理工廠進行。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。自然晾曬是最簡單的方法，像杭州西湖的部分疏浚工程就采用堆泥場自然干化的方法。但由 于場地、時間和氣候等方面的影響一般實施較為困難。在國外，最為常見的是機械脫水工廠，就 是采用離心脫水機或壓濾機進行脫水的方法，常見的脫水機見表2。脫水法尤其是對高含水量的 泥漿比較有效。較早的機械脫水工廠的工作能力一般較小，難以適應大規(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脫水能力的機械。在國外，采用泥漿加壓式盾構(gòu) 進行隧道施工時，一般均設(shè)置機械脫水工程對排出的泥漿進行處理。但機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仍需要進行二次處理才能滿 足工程的要求的缺點。表2常見脫水機的原理及效果.脫水機脫水效果脫水原理施加壓力)耕石觸探值晉通型壓藉機泥聚壓力500 - 700(0. 80.9)wl100 r 1000高粗壓濾機泥某壓力利壓祗4000(0. 6 - 0. &)皿(O - MOO帶式壓機扒械壓力oo - nog.0-200離心脫水機離心力20(KK；(1.0- s2)m.

12、0（2）化學方法化學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，進行攪拌混合，通過孔隙水與固化材料發(fā)生水和反應使孔隙內(nèi)的自由水變?yōu)榻Y(jié)合水，另一 方面加強了土粒子之間的結(jié)合力提高泥土的強度。固化處理機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，應根據(jù)每一

13、工程泥土的特點進行配方實驗。（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行使用。熔融是通過加熱 12001500C使泥土脫水、有機成分分解、無機礦物熔化的方法。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)點是成品的附加 價值，但其處理能力、對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，但從工程應用出發(fā)，采用化學原理的固 化處理法是最為靈活、適用范圍廣、造價較為理想的方法。四、結(jié)語工程廢棄土雖然還沒有象生活垃