論粉煤灰在高速公路路堤施工中的應(yīng)用

顧家菔

摘 要：目前，將粉煤灰作為填料已經(jīng)開始應(yīng)用于高速公路路堤工程中，文章將結(jié)合實(shí)際工程，詳細(xì)分析粉煤灰的特性以及擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)粉煤灰路堤施工工藝進(jìn)行探討，希望可以為此類工程提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；高速公路；路堤施工；施工工藝

1 工程簡(jiǎn)介

高速公路路堤工程的填筑高度較大，大多數(shù)情況下，都需要借土，本工程所在地為平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，高速公路沿線區(qū)域以耕地為主，工程需要的土方來源相對(duì)困難，為了解決這一問題，本工程決定將粉煤灰應(yīng)用到高速公路路堤施工中，經(jīng)過分析，確定高速公路路基橫斷面如圖1所示。

2 粉煤灰性質(zhì)研究

原煤經(jīng)過粉碎處理，并在高溫下進(jìn)行燃燒，粉末狀的原煤在融化、冷凝等一系列過程之后，形成的呈現(xiàn)玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)的燒結(jié)物。不同的電廠排除的粉煤灰的性質(zhì)也存在一定的差異，這是由于電廠的收集方式、煤粉粒徑、燃煤種類等條件的差別造成的。按照燃煤種類進(jìn)行劃分，粉煤灰主要有兩種形式，即硫鈣型粉煤灰和硅鋁型粉煤灰[1]。其中，硫鈣型粉煤灰的燃煤為褐煤，主要成分為硫、鈣等；硅鋁型粉煤灰是一種混合體，包含非結(jié)晶物質(zhì)和結(jié)晶物質(zhì)，鋁、硅的含量居多，硫、鈣的含量只占到很小的比例。一般來說，粉煤灰的化學(xué)成分主要為二氧化硅和三氧化二鋁，比粘土的密度要小，同時(shí)，粉煤灰本身有空心的顆粒，這就使得粉煤灰屬于一種輕質(zhì)材料，粉煤灰與粘性土、砂土的指標(biāo)參數(shù)對(duì)比如表1所示。

由于粉煤灰具有透水性能好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自身重量輕等性質(zhì)，在土體資源比較緊張的工程，或者軟土地基工程中，同時(shí)，粉煤灰的資源比較充足的情況下，可以使用粉煤灰作為填筑材料，有效的發(fā)揮粉煤灰的優(yōu)勢(shì)，降低高速公路路堤工程的自身重量，控制高速公路路基的沉降，提高地基的承載力[2]。不僅能夠節(jié)省土地資源，還能減少工程經(jīng)濟(jì)成本，具有經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙重價(jià)值。

3 確定擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

本工程中，主要采用硅鋁型低鈣粉煤灰，屬于濕排灰，研究顯示，粉煤灰的燒失量在8%左右，材質(zhì)的粒徑存在差異，取出一定量的樣本之后，再進(jìn)行篩分試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域、不同層次的粉煤灰試樣的指標(biāo)參數(shù)明顯不同，尤其是最佳含水量和最佳干密度[3]。為了確定粉煤灰的擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室的工作人員進(jìn)行了三組擊實(shí)試驗(yàn)，其樣本分別為中細(xì)混合、粗細(xì)混合以及粗中細(xì)混合，封存之后，作為參考，以便作為粉煤灰填筑壓實(shí)度的參照，確保填筑施工的質(zhì)量。

4 粉煤灰施工工藝分析

4.1 攤鋪厚度

粉煤灰的攤鋪厚度受兩方面因素的影響，即壓實(shí)機(jī)械和攤鋪方式，試驗(yàn)路段結(jié)果顯示，采用人工攤鋪方式時(shí)，可以在1.45～1.55的范圍內(nèi)選擇松鋪系數(shù)，控制壓實(shí)厚度在20公分以內(nèi)。采用人工攤鋪和機(jī)械攤鋪協(xié)作方式時(shí)，可以在1.1～1.3的范圍內(nèi)選擇松鋪系數(shù)，同時(shí)，壓實(shí)機(jī)械的噸位也會(huì)影響壓實(shí)厚度，比如，小噸位的振動(dòng)壓路機(jī)，壓實(shí)厚度取20公分即可，大噸位的振動(dòng)壓路機(jī)，壓實(shí)厚度需要控制在25公分以內(nèi)[4]。

4.2 含水量

填筑材料的含水量直接影響高速公路路堤的壓實(shí)度，只有將含水量控制在合理的范圍內(nèi)，才能保證壓實(shí)質(zhì)量。含水量過小的話，容易造成松散問題；反之，則容易造成起拱問題。粉煤灰在堆放過程中，水分流失比較嚴(yán)重，因此，施工之前，需要進(jìn)行灑水作業(yè)，調(diào)整含水量，一般情況下，補(bǔ)水量應(yīng)該超過最佳含水量的百分之三，此外，為避免施工過程的含水量降低的問題，應(yīng)該按照攤鋪、灑水、碾壓的流程進(jìn)行施工。

4.3 攤鋪過程

第一，攤鋪前要對(duì)路堤邊線進(jìn)行準(zhǔn)確的放樣，標(biāo)出路堤邊線，碾壓地基直到壓實(shí)度滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于特殊地段來說，為了降低地下水對(duì)攤鋪施工的影響，可以預(yù)鋪一層土工布，再攤鋪粉煤灰和包邊粘土。第二，粘土和粉煤灰都進(jìn)行水平分層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，確保攤鋪厚度滿足要求。其中，粘土的松鋪厚度應(yīng)該控制在30公分以內(nèi)，選擇路基兩側(cè)的掛線和控制樁作為參照物，攤鋪寬度應(yīng)該超出設(shè)計(jì)寬度20公分以上，為路基削坡做準(zhǔn)備[5]。第三，攤鋪機(jī)械采用平地機(jī)和推土機(jī)，部分區(qū)域采用人工作業(yè)方式，構(gòu)造完整的交界線。第四，按照攤鋪-壓實(shí)相結(jié)合的原則，確定攤鋪長(zhǎng)度。

4.4 壓實(shí)過程

第一，合理控制粘土壓實(shí)作業(yè)的含水量，保證其壓實(shí)度超過90%，首先，使用10～20噸的光輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓1～2遍，然后，使用18～20噸的光輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓4～6遍。需要注意的是，受限于工作面的寬度，盡量不適用三輪壓路機(jī)。第二，充分壓實(shí)粉煤灰和粘土的連接位置，最大限度的控制兩者的混合，碾壓過程中，利用推土機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓，再將振動(dòng)壓路機(jī)的速度控制在低速，靜壓1遍，然后，提高振動(dòng)壓路機(jī)的速度和頻率，碾壓4～8遍。以先低后高、先兩側(cè)后中間為原則，每次輪跡的重疊區(qū)域在30公分左右。第三，同時(shí)開展粉煤灰填筑碾壓和土質(zhì)護(hù)坡碾壓作業(yè)。第四，碾壓施工結(jié)束后，檢查各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，包括寬度、壓實(shí)度、標(biāo)高、橫坡以及平整度等，滿足要求之后，才能進(jìn)行下一階段的施工。

4.5 接頭處理

對(duì)于先填筑的路段來說，需要預(yù)留臺(tái)階，確保壓實(shí)層之間的搭接長(zhǎng)度不小于150公分，實(shí)際工程中，由于多方面因素的影響，可能出現(xiàn)施工脫節(jié)的問題，導(dǎo)致接頭位置粉煤灰含水量的下降，進(jìn)而造成臺(tái)階松散問題，這種情況下，就應(yīng)該進(jìn)行灑水作業(yè)，并適當(dāng)增加臺(tái)階長(zhǎng)度，保證壓實(shí)效果。

5 結(jié)束語

總之，作為高速公路填筑材料，粉煤灰具有透水性能好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自身重量輕等優(yōu)點(diǎn)，并且可以降低經(jīng)濟(jì)成本，節(jié)省土地資源，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，能夠明顯提高高速公路路堤工程的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]何森，丁武洋.DCP在滬寧高速公路擴(kuò)建工程中的應(yīng)用[C]//節(jié)能環(huán)保、和諧發(fā)展-2007中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（一），2007：1-5.

[2]馬廣青，廖濟(jì)押，管亞美.粉煤灰特性及其在石安高速公路工程中的效用[J].粉煤灰綜合利用，1999，（4）：14-16.

[3]劉華，張延京，張啟亮.粉煤灰在“開洛”高速公路路堤中的應(yīng)用與研究[J].中南公路工程，1993，（3）：28-34.