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工業化生產的城市棄土資源化利用對策研究

時間:2022年04月13日信息來源:再生資源與循環經濟 點擊:

  中國以前所未有的速度踐行著城市化進程,以短短的20年的時間實現歐美國家百年城市發展,城市規模的急劇擴張,隨之而來的是土地資源日趨稀缺。為破解城市空間發展的不足,地下城市的建設已成為全國城市發展常態,由此帶來的副產品--渣土,又成為制約城市建設的新問題。
  工程渣土主要包括地下空間開挖、建筑泥漿脫水干化、拆除固廢垃圾等,其處置一直是土木工程建設中的難點問題。傳統的處理方法有吹填造陸、焚化、晾曬、棄置等,但在面對體量巨大的建筑廢棄渣土時,存在著處理周期長、成本昂貴、占用大量土地資源等問題[1]。
  新技術的發展,催生了建筑渣土資源化新的應用途徑,例如:制磚業、陶;、種植營養土等,填料化是最主要途徑,其消納體量大、成本低廉、工藝簡單的特點便于推廣和應用[2]。同時環保新常態下對于渣土填料化應用有了新的要求,穩定土傳統路拌法難以得到有效發展,加速推進穩定土工業化施作成為必然趨勢。
  1 城市廢棄渣土資源化進展
  1.1 城市廢棄渣土資源化政策支撐
  近年來,國家非常重視環境的可持續發展,針對城市廢棄渣土資源化發布一系列政策,以改善現有建筑廢棄渣土的回收和再生利用體系,同時促進循環經濟的發展,主要發布的政策如圖1所示[3-6]。
工業化生產的城市棄土資源化利用對策研究
  1.2 環境保護要求促進工業化施作發展
  習近平在十九大報告中指出,堅持人與自然和諧共生。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念,堅持節約資源和保護環境的基本國策[7]。
  基礎設施建設離不開填料,新環保政策下,礦山關停,建筑材料緊張,踐行習主席“兩山理論”,還青山綠水的同時,極大地促進了渣土填料化循環利用的研究與推廣[8]。傳統路拌穩定土填料的生產施作過程中,土的干燥、翻拌均在露天情況下操作,受自然天氣影響,大量含有一定腐蝕性固化劑粉塵和細土揚塵對施作區的綠色植被、空氣質量嚴重污染,因此路拌法現已難以推行。環保規范化施作成為渣土填料化利用的必要出路。
  隨著渣土產生量的大幅增加,傳統堆棄處理,后端以粗放式利用為主,消納量低,難以成系統地實現資源化利用。工業化生產系統建設是城市棄土資源化利用大規模應用的基礎,工業化生產系統建設包括:改良土填料產品,生產改良土產品的工藝,改良土的產品標準、行業標準、規范等,產品定額等主要系統建設要素。
  改良土產品在產品標準、行業標準和相關規范的約束下,成熟的大規模機械化生產,在定額的指導下就具備了推廣和應用條件,當前政府助推、環保約束的社會經濟大環境下,必然促成城市棄土資源化循環利用產業的形成。

  2 傳統路拌法和工業化生產

  2.1 施工工藝

工業化生產的城市棄土資源化利用對策研究
  穩定土路拌工藝法基本原理是,施工現場經消解后的石灰(或其他固化劑)與晾曬后的渣土通過路拌設備拌和、碾壓形成的板體固結結構[9],其工藝如圖2所示。其主要裝備組成:用于攤鋪土的平地機、推土機;用于晾曬和粉碎土體的鏵犁、路拌旋耕機;用于石灰消解的水泵、挖掘機;碾壓成型的碾壓裝備。
  穩定土工業化生產工藝基本原理是,在廠區內通過悶灰沙化調節原渣土含水率,經機械粉碎、均勻拌和而生產的一種混合材料,通過攤鋪、碾壓形成板體固結結構,其基本工藝如圖3所示。其特點是將大部分工藝流程設置在封閉的廠區環境內,施工現場主要工作是攤鋪和碾壓成型;主要裝備組成:用于土的悶灰沙化的挖掘機、皮帶輸送設備;用于土的粉碎、拌合的整裝設備;用于土的攤鋪的平地機、推土機,以及用于碾壓成型的碾壓裝備。
  2.2 施工特點
  傳統路拌法和工業化生產主要在環境保護、施工質量管控以及天氣影響三方面存在主要區別。在傳統路拌法中,石灰作為膠結材料用于路基工程,傳統路拌法有著工藝簡單、裝備廉價、運距可控、造價低廉的特點,因此基本上把持了石灰穩定土施工工法[10]。然而,相對于工業化生產,傳統路拌法在環境保護、施工質量管控以及在受天氣影響下的表現有明顯的劣勢,兩者之間的對比如圖4所示。
  以浙江紹興為例:紹興市境地處亞熱帶季風氣候區,季風顯著,四季分明,氣候溫和,濕潤多雨。常年降水量平均為1438.9mm,降水量變化呈雙峰型且年際變化較大,即3—6月和9月為兩個多雨季,7—8月和10月至翌年2月為兩個少雨季,年降雨日數平均為156.2d。一般情況下需要渣土晾曬兩三天,結果可能又遇見雨天,施作期有限。傳統路拌法長期在浙江紹興地區難以推廣,其中一個原因就是施作期短,并影響施作質量。
工業化生產的城市棄土資源化利用對策研究
  但是需要注意的是,工業化處置建筑渣土也存在不足之處需要改進。工業化生產穩定土其自身的特點,存在大量不可移動設施,產品運距不可控,且合理運距較短,廠區含水控制時間長,人機成本高于路拌法等缺點。
  2.3 經濟性分析
  穩定土工業化、商品化推廣與應用過程中,經濟效益是一個決定產業是否能夠推廣成敗的決定性因素。渣土作為原材料的穩定土的定位是代替傳統筑路宕渣,因此經濟性分析中以宕渣對比分析基礎。
  以浙江紹興為例。宕渣作為路基填筑材料定額預算價130元/m3 ,一般施工單位中標價115元/m3,F穩定土填料定額預算價122元/m3 ,一般施工單位中標價在100元/m3 左右。以紹興市鹿湖莊路試點工程為例,工業化穩定土與宕渣填料經濟性對比分析見表1。
工業化生產的城市棄土資源化利用對策研究
  分析表1可得:(1)宕渣填料基本上是以虧損的形式參與工程建設,或以其他項目整體平衡效益參與工程建設,這樣就對工程質量帶來了潛在的隱患;(2)穩定土填料具有良好經濟性,為推廣與應用提供了極為良好的基礎條件。另外,渣土穩定化填料還可以通過減少棄土場設置、節約填埋堆棄土的資源、減少礦山挖掘等帶來間接經濟效益,相比傳統路基填料塘渣保守估算產生的環境正效益為3.48元/t。
  3 結論與建議
  3.1 結論
  隨著國家對環境保護要求日趨嚴苛,宕渣等筑路填料礦的關停,宕渣、山皮石作為路基填料路基施工的成本越來越高,填料質量越來越差,與此同時極速城市建設中大量的城市棄土無處堆放,毀壞耕地,破壞環境,渣土的消納已經成為嚴重的社會問題。渣土改良資源化利用代替傳統的宕渣填料,既解決渣土消納問題,又解決筑路填料短缺問題,有著良好的社會、經濟、環保效益,在國家政策支持下,渣土的資源化利用必有極為廣闊的發展空間。
  3.2 建議
 。1)基礎設施建設大宗材料一般具有低附加值、運輸費用成本占比高的特性,因此一般基礎設施建設大宗材料多為就地取材、因地制宜的選則。渣土資源化利用更是受到低附加值和運輸成本影響,需要考慮臨界運輸距離。
 。2)依據渣土生產和消納的特點,結合基礎設施建設大宗材料的特性,合理的產業布局是渣土資源化利用的重要助推器。依據消納收入和土地、運輸成本分析,綜合考慮經濟效益、社會效益、環保效益的基礎上確定合理運距。經測算紹興地區合理運距為半徑25km。
(作者:劉靜靜等 編輯:admin)
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