淺談煤礦采空區(qū)煤矸石路基施工工藝

周艦航

(黑龍江省龍建路橋第六工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

雞西地區(qū)是重要的煤炭生產(chǎn)地，廢棄煤矸石資源豐富，煤矸石是在采煤過(guò)程中和洗煤時(shí)產(chǎn)生的廢棄產(chǎn)物，目前已成為中國(guó)產(chǎn)生和排放最大的固體工業(yè)廢棄之一。煤矸石堆積，造成我國(guó)土地資源嚴(yán)重浪費(fèi)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。隨著公路綠色施工理念的不斷提高，筑路材料選擇方面，既要求最大限度地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，又要求融合綠色建設(shè)理念，利用符合技術(shù)指標(biāo)的煤矸石作為公路工程填筑材料，應(yīng)用前景廣闊。

1 工程概況

工程項(xiàng)目所在地區(qū)為嚴(yán)寒區(qū)域，施工線路處于山嶺交匯區(qū)，屬低山至河谷過(guò)渡帶。由于雞西市地貌高低相間，路線起伏較大，多在山谷中伴隨著穆棱河的支流，局部地表上常年或季節(jié)積水，造成該項(xiàng)目在特殊的地基建設(shè)中面臨著季節(jié)性凍土，濕地，水田，溝渠淤泥和采空區(qū)。

2 工藝原理

所謂煤矸石處理特殊地基就是利用過(guò)火煤矸石和砂礫的透水性、水穩(wěn)定性和材料強(qiáng)度，采取置換工藝進(jìn)行特殊地基處理的方法。本技術(shù)采取過(guò)火煤矸石和砂礫交替回填，通過(guò)利用過(guò)火煤矸石替代砂礫處理特殊地基，采用砂礫作為隔離層與排水墊層，隔絕空氣與換填煤矸石的接觸，利用其透水性和水穩(wěn)定性的同時(shí)，降低其氧化的過(guò)程，使處理后的地基成為路基填筑堅(jiān)實(shí)和穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

本工藝適用于季節(jié)性凍土、濕地、水田及水溝淤泥質(zhì)粘土的特殊地基施工。

3 施工工藝操作要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)采空區(qū)注漿處理采空位置。路基下方加設(shè)土工格柵，加強(qiáng)路基的整體性，然后采用強(qiáng)夯對(duì)路段進(jìn)行夯擊，直至滿足設(shè)計(jì)要求為止。

(2)試驗(yàn)室采用水中重法確定不同粒級(jí)的煤矸石密度曲線，以確定現(xiàn)場(chǎng)煤矸石孔隙率標(biāo)準(zhǔn)密度。將樣品篩分，分別做粗細(xì)集料的凍融循環(huán)試驗(yàn)以及燒矢量試驗(yàn)。試驗(yàn)室對(duì)樣品檢測(cè)顆粒分析、塑性指數(shù)、強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)原材料指標(biāo)是否滿足要求。

3.2 施工測(cè)量

測(cè)量人員按施工圖紙要求放樣基槽寬度和深度。

3.3 修建便道及臨時(shí)排水溝

在路基外側(cè)坡腳及占地界內(nèi)，利用機(jī)械修建汽車便道及臨時(shí)排水溝。

3.4 基槽開(kāi)挖

基槽采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，待機(jī)械挖槽結(jié)束后，由人工進(jìn)行基槽基底清理，并對(duì)基底含水率進(jìn)行檢測(cè)。

3.5 填筑

填筑預(yù)置厚度煤矸石：基底檢測(cè)合格后，分層填筑預(yù)置厚度的煤矸石，填筑前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)段施工，得出數(shù)據(jù)，正式施工時(shí)以試驗(yàn)段為準(zhǔn)，分層填筑的總厚度應(yīng)不大于60 cm。

3.6 碾壓

分層填筑、壓實(shí)每一層，并且嚴(yán)格按照“先靜后動(dòng)，先輕后重、先邊后中、先慢后快、由弱振到強(qiáng)振”原則進(jìn)行碾壓，避免現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生漏壓情況，壓實(shí)遍數(shù)按照試驗(yàn)段數(shù)據(jù)確定。因煤矸石與碎石級(jí)配相近，因此適用于以振動(dòng)壓路機(jī)振壓為主要碾壓方式。

3.7 壓實(shí)檢測(cè)

當(dāng)進(jìn)行填筑作業(yè)時(shí)，如多為粗集料，采用檢測(cè)沉降法控制每層的壓實(shí)質(zhì)量(粗集料過(guò)多不宜使用灌砂法)。即為沿路線方向縱向每隔20 m布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，分別在道路中樁、距道路中樁8 m點(diǎn)、距填筑斷面邊1 m處，每斷面布設(shè)5點(diǎn)，從虛鋪記錄開(kāi)始測(cè)量每遍碾壓高程變化，連續(xù)兩次觀測(cè)高程無(wú)明顯變化視為壓實(shí)完畢。如多為細(xì)集料，應(yīng)采取灌砂法檢測(cè)，每層檢測(cè)8個(gè)點(diǎn)。

3.8 排水砂礫墊層施工

當(dāng)特殊路基的換填厚度不到60 cm， 過(guò)火的煤矸石填入原地標(biāo)高，排水沙礫墊層設(shè)于上層；當(dāng)特殊路基的換填厚度超過(guò)60 cm時(shí)，每一個(gè)填筑階段的厚度都不大于60 cm，相鄰的過(guò)火煤矸石填土之間設(shè)置沙礫隔離層，厚度為20 cm，將煤矸石按照原地標(biāo)高填筑，分層填筑、壓實(shí)砂礫隔離層和排水沙礫墊層，分層厚度為10～20 mm，其中排水沙礫墊層設(shè)置在上層。

3.9 碾壓同3.2.6。3.10 壓實(shí)度檢測(cè)

分層填筑、壓實(shí)砂礫隔離層和排水沙礫墊層，砂礫隔離層及排水砂礫墊層，每層都要進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)(灌砂法)。

3.11 淤泥反壓護(hù)坡道施工

排水砂礫墊層鋪筑完成后，在其兩側(cè)進(jìn)行反壓護(hù)坡道施工，反壓護(hù)坡道施工寬度與厚度需要大于1.5 m，護(hù)坡道位置應(yīng)與路基坡腳緊密結(jié)合。

4 結(jié) 語(yǔ)

相較傳統(tǒng)的砂礫換填，在煤礦產(chǎn)區(qū)(及周邊)采用煤矸石作為填筑材料，其具有獲取容易及運(yùn)輸費(fèi)用均低于砂礫，因此降低了工程成本。煤矸石每層最大填筑厚度及工作面的穩(wěn)定度均優(yōu)于砂礫填筑相關(guān)參數(shù)，因此填筑效率提高，因此降低施工成本。

作為一種特殊的地基處理材料，利用煤矸石的透水性替代砂礫進(jìn)行換填處理，將廢棄物轉(zhuǎn)化為可利用資源，能夠大幅度減少砂礫的用量，減少河道采砂對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞，并解決了以往其作為廢渣堆放產(chǎn)生的污染，從而減少固體廢棄物堆放污染及揚(yáng)塵造成的環(huán)境危害。展示了節(jié)材、節(jié)地、節(jié)能及環(huán)保的綠色施工理念。