煤矸石試驗(yàn)檢測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制分析

賴震霖

遼寧馳通公路工程監(jiān)理事務(wù)所，遼寧沈陽(yáng) 110005

1 概述

遼陽(yáng)燈塔至沈陽(yáng)遼中高速公路地處北方平原地帶，沿線當(dāng)?shù)氐耐练椒浅＞o缺，征地取土非常困難，周邊有紅陽(yáng)一礦、紅陽(yáng)二礦、紅陽(yáng)三礦、到處都是堆成小山的廢渣煤矸石，根據(jù)這一特點(diǎn)并結(jié)合高速公路的土源緊缺的難題，項(xiàng)目部經(jīng)綜合考慮并經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)最終決定采用煤矸石進(jìn)行路基填筑。燈遼高速公路K29+581～K39+525 段采用煤矸石進(jìn)行路基填筑，我們受遼寧省高等級(jí)公路建設(shè)局委托對(duì)紅陽(yáng)三礦煤矸石各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，以保證路用材料各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求。

2 采用煤矸石填筑路基可行性

根據(jù)煤矸石調(diào)研結(jié)果及填筑路基煤矸石技術(shù)性能要求與《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》、沈大路《煤矸石填筑路基層施工技術(shù)操作規(guī)程》的經(jīng)驗(yàn)資料相結(jié)合，提出煤矸石材料必須如何以下要求：

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，在此基礎(chǔ)上我們將煤矸石用于路基填筑。

（1）所使用的沈煤集團(tuán)紅陽(yáng)三礦存放20 年以上并經(jīng)過(guò)充分自燃、性能穩(wěn)定的紅褐色煤矸石填筑路基，必須保證抗壓強(qiáng)度高風(fēng)化較慢，不宜自然風(fēng)化破碎，嚴(yán)禁使用抗壓強(qiáng)度低、易于風(fēng)化破碎、遇水易崩解、未燃或自燃不徹底、含固定碳及揮發(fā)成分較高。特別當(dāng)泥結(jié)煤矸石遭遇水之后，導(dǎo)致強(qiáng)度喪失，降低了路基承載能力，對(duì)公路使用性能具有直接影響；

（2）煤矸石應(yīng)選擇級(jí)配較好，對(duì)于級(jí)配良好煤矸石，通過(guò)輾壓之后，可形成致密結(jié)構(gòu)。有效防止基床翻漿，具有較好的透水性、承載力、穩(wěn)定性，若煤矸石含有大量大顆粒，且自然級(jí)配較差，不能直接作為路基填料，需經(jīng)過(guò)破碎改良處理之后，方可作為路基填料使用；

（3）煤矸石的穩(wěn)定性要求，因煤矸石存在膨脹性、潛在不穩(wěn)定性特定，當(dāng)作為路基填筑使用時(shí)，處于道路使用期內(nèi)會(huì)出現(xiàn)膨脹，引起面層開(kāi)裂。因此，按照路基填料規(guī)定，使用達(dá)標(biāo)膨脹土，與混合填料比例小于50%。當(dāng)摻用粉煤灰時(shí)，以粘土取代，控制好粘土塑性指數(shù)，數(shù)值為8～14 范圍內(nèi)，不能含有雜質(zhì)、腐植土，路基包邊土不得使用膨脹土。

3 均勻控制填料、最大顆粒

根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤矸石、壓實(shí)厚度的情況，工程指揮部要求：煤矸石只能作為臺(tái)后30m 之外路床頂面80cm以下填料，在填筑前必須填筑一層至少30cm 厚的粘土下封層，應(yīng)與其他填料交替進(jìn)行填筑，每個(gè)橫斷面內(nèi)煤矸石累計(jì)填筑厚度要小于3m?？刂坪?4 區(qū)的最大顆徑（等于20cm），小于2/3的壓實(shí)厚度，96 區(qū)最大顆粒小于10cm。因煤矸石存在超顆徑現(xiàn)象，在初平煤矸石面上卸下填料，接著利用推土機(jī)，向前推移攤鋪填料。同時(shí)，推移攤鋪時(shí)，選擇填料自動(dòng)填充于底層離析處，以實(shí)現(xiàn)密實(shí)，避免大顆粒煤矸石出現(xiàn)聚集離析問(wèn)題。通過(guò)初步的填平之后，選擇手動(dòng)與機(jī)械手段，揀出、破碎超顆粒填料。針對(duì)無(wú)法破碎的，可選擇裝載機(jī)清除場(chǎng)外，有效解決超粒徑缺陷。挑出超粒徑之后，平地機(jī)精平，通過(guò)“坑洼找補(bǔ)、嚴(yán)控標(biāo)高”的方式，實(shí)現(xiàn)表面平整。利用上述方法，可基本確保煤矸石填料能夠均勻攤鋪，達(dá)到規(guī)定的密實(shí)與粒徑要求。

4 控制布料松鋪

按照松鋪厚度要求，采用石灰粉以網(wǎng)格形式劃線為100mm×100mm 的方格，然后由推土機(jī)按照松鋪系數(shù)換算的每平米用量，對(duì)填料進(jìn)行平整與攤鋪，選擇平地機(jī)作縱向精平后，至兩側(cè)路中心進(jìn)行刮平，防治煤矸石和包邊土之間的骨料過(guò)于集中，接著選擇羊角碾，進(jìn)行4 遍碾壓。通過(guò)目測(cè)是否穩(wěn)定，待穩(wěn)定之后，選擇同樣方式給予第二層填筑。

5 控制填料含水量

按照煤矸石標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施擊實(shí)試驗(yàn)，填料中含水量直接影響了壓實(shí)質(zhì)量。因此，在施工過(guò)程中，需控制好煤矸石含水量，最佳含水量控制在±2%之間，根據(jù)氣候決定含水量的大小，以便于壓實(shí)。煤矸石表面不能有明顯輪跡，防止發(fā)生軟彈與翻漿問(wèn)題，確保板體表面的密實(shí)、光潔。

6 碾壓控制

因路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性、壓實(shí)度之間具有密切關(guān)系，煤矸石級(jí)配接近碎石，壓實(shí)特性是根據(jù)骨料細(xì)料、充滿程度決定。所以，采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行振壓，利用共振原理進(jìn)行壓實(shí)，降低顆粒空隙，增強(qiáng)密實(shí)度，按照由靜至動(dòng)、由邊至中、由輕至重、由慢至快的順序進(jìn)行壓實(shí)，控制碾壓速度，應(yīng)大于4km/h。待穩(wěn)定之后，碾壓應(yīng)輪跡互相搭接，利用縱向后輪與接縫接近。針對(duì)路堤的邊角地帶，利用沖擊打夯機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)，使碾壓達(dá)到壓實(shí)度要求。

7 控制壓實(shí)質(zhì)量

選擇沉降法、灌砂法，對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行控制，若填料中的細(xì)料比例較大，應(yīng)選擇灌砂法檢測(cè)。若填料中的粗料比例較多，難以實(shí)施灌砂法，可選擇沉降法控制。

7.1 灌砂法

在計(jì)算大干密度時(shí)，通過(guò)研究決定，選擇標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，利用修正公式修正超粒徑。對(duì)于煤矸石的試樣，根據(jù)5mm～40mm 顆粒，分別以20%～70%的標(biāo)準(zhǔn)，繪制擊實(shí)曲線。若試樣中，當(dāng)超顆粒含量比例為5%～30%時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)獲得的最佳含水量、最大干密度，給予校正。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，按照試坑內(nèi)煤矸石5mm～40mm 小于40mm 的含量，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)修正曲線，查找超粒徑、最大干密度的修正公式，計(jì)算煤矸石壓實(shí)度。通過(guò)壓實(shí)試驗(yàn)，待第四遍壓實(shí)之后，確保煤矸石處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，使壓實(shí)度滿足規(guī)定要求。對(duì)于壓實(shí)度的“超百”問(wèn)題，通過(guò)路基施工填料、擊實(shí)試樣取樣的差異，大于40mm 的填料粒徑含量石塊較多，選擇小于40mm 煤矸石進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，最大干密度比較低，使得個(gè)別點(diǎn)壓實(shí)度出現(xiàn)“超百”問(wèn)題。

7.2 沉降觀測(cè)法

按照沿路線方向，每隔20m 以縱向方式布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測(cè)，橫向以中樁與中樁距離8m 處、填筑斷面的1m 處，每個(gè)斷面設(shè)置5 個(gè)點(diǎn)，開(kāi)始虛鋪記錄之后，測(cè)量每遍的高程，若連續(xù)觀測(cè)兩次之后，高程仍無(wú)顯著變化，則表示完成壓實(shí)，選擇10×10×1cm 的鋼板埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。利用路基試驗(yàn)的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，證明沉降量和壓實(shí)度呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，選擇沉降觀測(cè)法，可有效控制路基壓實(shí)度。由于缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)，且同類(lèi)路基壓實(shí)資料較少，因此嚴(yán)格規(guī)定了控制指標(biāo)：94 區(qū)沉降量應(yīng)小于4.0mm，96 區(qū)沉降量應(yīng)小于3.0mm。

8 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)與施工相結(jié)合的方法，可以證明煤矸石用于路基填筑是就地取材、節(jié)省資源、減少投資同時(shí)對(duì)于路基而言與填石路基具有同樣的效果，不論是透水性還是穩(wěn)定性都是較好的路用材料。選擇合理的施工手段，確保煤矸石路基的穩(wěn)定性與整體性，均可滿足設(shè)計(jì)規(guī)定與要求。

[1]公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTJ033-95）.人民交通出版社，2000.

[2]高速公路土石混填施工技術(shù)與檢測(cè)方法研究.長(zhǎng)安大學(xué)出版社，2006.