煤矸石在高等級(jí)公路路基施工中的應(yīng)用

郭應(yīng)帥

摘 要 目前，如何解決煤矸石的有效利用問題已經(jīng)成為重要研究課題。公路工程路基填筑施工中，要求消耗大量土石資源，在路基填充時(shí)煤矸石的應(yīng)用，可降低毀田取土，還能消耗大量煤矸石，減少對(duì)土地的堆積占用，是煤矸石再利用的良好路徑。伴隨我國(guó)新一輪交通投資的發(fā)展，在高等級(jí)公路路基施工充分利用煤矸石應(yīng)用前景極為廣闊。

關(guān)鍵詞 高等級(jí)公路；路基施工；煤矸石

中圖分類號(hào) U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）08-0047-01

作為我國(guó)化石能源的重要類型，煤炭?jī)?chǔ)量極為豐富，且在我國(guó)一次能源消耗整體過程中，煤炭所占比例已超過70%。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，煤炭使用量也越來越多。隨著煤炭產(chǎn)量的逐年增加，煤矸石作為一種和煤伴生的巖石，其排放量也越來越大。煤矸石主要由開采及洗選加工煤炭時(shí)產(chǎn)生，大量存在于各個(gè)產(chǎn)煤礦區(qū)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，與原煤整體產(chǎn)量相比，我國(guó)現(xiàn)階段煤矸石排放量就高達(dá)20%左右。自1960年以來，我國(guó)煤矸石累計(jì)排放量就超過了90億噸，每年煤矸石新增量就達(dá)到了6億噸左右。我國(guó)大部分地區(qū)都存有煤矸石大量堆積現(xiàn)象，且無法合理利用及有效處理。煤矸石的大量堆積不僅會(huì)嚴(yán)重污染空氣，還會(huì)威脅到人們的生命安全。為此，近年來，國(guó)家對(duì)煤矸石廢物再利用越來越重視，并積極對(duì)煤矸石環(huán)保利用路徑進(jìn)行研究。伴隨公路工程建設(shè)取土填筑路基成本的不斷增加，將煤矸石用于公路工程建設(shè)，可有效解決上述問題，且具有良好路用性能。

1 高等級(jí)公路路基煤矸石參數(shù)設(shè)計(jì)

本文以某雙向四車道一級(jí)公路為例進(jìn)行，本路段設(shè)計(jì)時(shí)速為每小時(shí)100km，26m為其路基寬度。在本公路線路終點(diǎn)周圍設(shè)置煤矸石路基試驗(yàn)段。根據(jù)工程建設(shè)需求，可在該公路K32+520—K32+720段鋪設(shè)煤矸石路基試驗(yàn)段，200m為試驗(yàn)段長(zhǎng)度。按照施工流程，現(xiàn)場(chǎng)攤鋪試驗(yàn)段的主要目的就是對(duì)松鋪厚度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)的準(zhǔn)確確定，且以此指導(dǎo)施工。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)碾壓沉降試驗(yàn)

根據(jù)網(wǎng)格路基填料可均勻攤鋪到工作面上，隨后碾壓松鋪的填料，保證其壓實(shí)度及承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。本工程選取振動(dòng)壓路機(jī)（22t）進(jìn)行施工，按照“靜壓1遍+振壓6遍”的碾壓組合，分別在靜壓1遍+振壓3遍、靜壓1遍+振壓4遍、靜壓1遍+振壓5遍、靜壓1遍+振壓6遍后，對(duì)路基碾壓層面指定點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，且對(duì)相應(yīng)沉降量進(jìn)行計(jì)算。在結(jié)束碾壓作業(yè)后，可根據(jù)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行點(diǎn)位合理化選取，并實(shí)行干密度試驗(yàn)，對(duì)壓實(shí)度的合格性進(jìn)行檢驗(yàn)。

相隔20m順著路基中線進(jìn)行一個(gè)沉降觀測(cè)橫斷面的選取，要求將5個(gè)標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置到各個(gè)橫斷面上，以此觀測(cè)碾壓沉降。選取路基埋入鋼球的方式對(duì)標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)高則選取水準(zhǔn)儀測(cè)定。完成碾壓作業(yè)后，可選取灌砂法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)干密度試驗(yàn)，以此取得準(zhǔn)確的壓實(shí)度數(shù)據(jù)。具體碾壓沉降量如表1所示。

煤矸石層完成以上碾壓工序后，需在進(jìn)行1遍靜壓收光。隨后按照規(guī)范規(guī)定在試驗(yàn)段內(nèi)選點(diǎn)，進(jìn)行壓實(shí)度測(cè)定。樁號(hào)K32+560壓實(shí)度為96.5%；樁號(hào)K32+580壓實(shí)度為97.1%；樁號(hào)K32+600壓實(shí)度為97.2%；樁號(hào)K32+620壓實(shí)度為96.7%；平均壓實(shí)度為96.9%。松鋪煤矸石層為35cm，應(yīng)保證振壓沉降差在2mm以下。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

伴隨振壓次數(shù)的不斷增加，路基沉降速率將逐步降低，個(gè)別點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，其主要原因在于振動(dòng)壓實(shí)對(duì)相應(yīng)深度的土體壓實(shí)作用較大，但對(duì)表層土體具有松動(dòng)功能，能夠?qū)е侣坊韺油馏w剪漲，因煤矸石具有極為松散的顆粒，在結(jié)束振壓作業(yè)后，需對(duì)路基進(jìn)行靜壓收光處理，遍數(shù)為1到2遍。由表2可見，96.9%為平均壓實(shí)度，與本工程壓實(shí)度要求相符。

1.3 松鋪系數(shù)的確定

作為重要技術(shù)參數(shù)，松鋪系數(shù)對(duì)煤矸石壓實(shí)影響較大。施工中松鋪系數(shù)選取應(yīng)具合理化。公式為：

其中，松鋪系數(shù)由K表示；

煤矸石層松鋪厚度可由h松鋪表示；

煤矸石層壓實(shí)厚度可由h壓實(shí)表示。

由此得出，煤矸石層35cm松鋪系數(shù)為1.10。

2 高等級(jí)公路路基施工中煤矸石施工工藝

2.1 人員及機(jī)械配置

工程施工前，應(yīng)保證施工組織管理機(jī)構(gòu)完善，并進(jìn)行質(zhì)量保證、安全管理及環(huán)境保護(hù)體系的建立與健全。工程施工相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)場(chǎng)，并向監(jiān)理單位上報(bào)。施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)后，需做好調(diào)試工作。本工程機(jī)械配置情況如表2所示。

2.2 原土地面處理

按照相關(guān)施工規(guī)范規(guī)定，施工前必須清理干凈路基場(chǎng)地，且做好平整工作。要求清理干凈原地面植被、雜物、積水等。同時(shí)選取機(jī)械壓實(shí)基底，保證其與施工設(shè)計(jì)要求相符。如路段土質(zhì)較為干燥，并具有良好水文情況，便于排水，則可直接進(jìn)行整平碾壓施工，當(dāng)其壓實(shí)度、平整度滿足設(shè)計(jì)要求后，即可在路基表面選取粘土進(jìn)行路拱設(shè)置，其坡度為3%左右，這樣為降雨排水極為有利，能夠降低對(duì)壓實(shí)煤矸石路基的影響。如路段土質(zhì)含水量過多，一般情況下進(jìn)行翻曬即可，但特殊情況下，需挖除原土，換填煤矸石塊處理。

2.3 施工測(cè)量

施工前需復(fù)測(cè)公路沿線導(dǎo)線點(diǎn)與水準(zhǔn)控制點(diǎn)，向施工場(chǎng)地周圍引水準(zhǔn)標(biāo)高，且做好埋設(shè)工作。隨后進(jìn)行道路中樁恢復(fù)，及時(shí)將邊線控制樁拉出。

2.4 攤鋪

清理及平整場(chǎng)地后，相隔20cm沿線進(jìn)行控制樁設(shè)置，選取的設(shè)備為全站儀。橫斷面高程可選取水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)定，并將邊樁準(zhǔn)確定出，進(jìn)而將煤矸石與包邊土施工范圍確定出來。順著路基邊緣按照松鋪厚度縱向定樁掛線施工，且保證豎直定樁、平順掛線。按照網(wǎng)格在攤鋪施工作業(yè)時(shí)進(jìn)行布料施工，根據(jù)掛線高度通過推土機(jī)攤鋪平整煤矸石。

選取水平分層法進(jìn)行路基填筑，碾壓施工前，如煤矸石顆粒粒徑在15cm以上可剔出，可破碎，且選取平地機(jī)做好整平作業(yè)。矸石在碾壓環(huán)節(jié)如形成支點(diǎn)應(yīng)立即做好處理工作，避免對(duì)壓實(shí)度造成任何影響。如局部大顆粒出現(xiàn)堆積情況，需及時(shí)進(jìn)行細(xì)顆粒補(bǔ)充及級(jí)配改善，避免出現(xiàn)粗集料窩，導(dǎo)致碾壓板結(jié)無法成型，此時(shí)需選用挖除換填施工方式進(jìn)行作業(yè)。和包邊土結(jié)合位置，應(yīng)加大施工質(zhì)量重視程度，避免出現(xiàn)壓實(shí)度不符現(xiàn)象。

2.5 碾壓施工

松鋪厚度合格后才可進(jìn)行碾壓施工，與最佳含水率相比，煤矸石含水率應(yīng)多出1%～2%左右。要求按照“低—高、慢—快、靜壓—振壓、弱振—強(qiáng)振”原則進(jìn)行碾壓作業(yè)。要求前后兩臺(tái)壓路機(jī)配合施工，相近路段需做好搭接作業(yè)，每小時(shí)壓路機(jī)行駛速度需控制在2～4km之間。如大型碾壓機(jī)械局部無法壓實(shí)，可選取小型機(jī)械或人工方式進(jìn)行補(bǔ)壓。為避免水分蒸發(fā)，對(duì)壓實(shí)效果造成嚴(yán)重影響，需做到攤鋪與碾壓同一天施工。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的不斷攀升，公路工程所承擔(dān)的交通壓力也在進(jìn)一步增加，必須要不斷提高施工質(zhì)量以適應(yīng)新的時(shí)代需求。煤矸石作為高等級(jí)公路路基施工的新材料，提高施工技術(shù)水平，規(guī)范施工流程，才能有效提高路基承載力，提高公路使用性能。

參考文獻(xiàn)

[1]徐琳.煤矸石的物理化學(xué)性能與煤矸石燒結(jié)磚的產(chǎn)品質(zhì)量[J].磚瓦，2010（2）：28-30.

[2]孫筠，項(xiàng)貽強(qiáng)，唐國(guó)斌，等.軟土地基臺(tái)后回填EPS輕質(zhì)混凝土沉降分析[J].公路交通科技，2010，27（7）：46-51.