鋼渣作為路基填料的工程特性及應(yīng)用

劉克輝

（河北遷曹高速公路開發(fā)有限公司，河北 唐山 063200 ）

一、鋼渣的工程特性

參照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）、《道路用鋼渣》（GB/T 25824-2010）和《鋼渣穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》（GB/T 24175-2009）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程開展試驗(yàn)。結(jié)果表明，東海鋼渣級(jí)配良好，表觀密度3.256g/cm3，含鐵量0.9%，含水率2.66%，壓碎值19.26%（小于規(guī)范要求的26%），游離氧化鈣0.86%（小于規(guī)范要求的3%），天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40放射性和浸水膨脹率滿足規(guī)范要求。

二、鋼渣的力學(xué)性能

根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40-2007），開展鋼渣力學(xué)性能試驗(yàn)。結(jié)果表明，東海鋼渣最大干密度2.62g/cm3，最佳含水率為11.80%；試驗(yàn)并計(jì)算可知，鋼渣貫入量2.5mm時(shí)CBR值為43%，貫入量5mm時(shí)CBR值為55%，鋼渣的承載力滿足規(guī)范“高速公路CBR大于4%”的要求；鋼渣作為路基填料的回彈模量符合一般規(guī)律，其回彈模量值介于100MPa～150MPa之間，高于黏土回彈模量值，與砂礫相當(dāng)。

三、路基填筑施工技術(shù)

（一）路基填料要求

根據(jù)《路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610-2019）要求，鋼渣、粉煤灰等材料，可用作路堤填料，工業(yè)廢渣在使用前應(yīng)開展有害物的含量試驗(yàn)，避免有害物質(zhì)超標(biāo)，污染環(huán)境。東海鋼渣的粒徑、放射性、膨脹性和力學(xué)性能等指標(biāo)滿足路基施工要求。

（二）施工工藝

1.路基填筑方法

鋼渣路基施工應(yīng)分層填筑、分層壓實(shí)。根據(jù)每車方量，上料前打格劃線，同時(shí)采用標(biāo)尺工具控制填筑厚度。鋼渣路基填筑寬度，每側(cè)要寬于填層設(shè)計(jì)，寬度不小于50cm，超寬部分壓實(shí)質(zhì)量必須滿足填層壓實(shí)質(zhì)量要求，不能滿足時(shí)，應(yīng)在此基礎(chǔ)上適當(dāng)增加寬度，以保證超寬范圍30cm范圍內(nèi)壓實(shí)質(zhì)量合格，路基完成后削坡。

2.路基攤鋪方法

鋼渣路基松鋪厚度為50cm。運(yùn)料車在已壓實(shí)的下承層按網(wǎng)格進(jìn)行逐車卸料，由裝載機(jī)配合推土機(jī)進(jìn)行粗平，粗平順序?yàn)椤跋戎虚g、后兩邊”。粗平過程中，由測(cè)量員根據(jù)高程控制松鋪厚度。粗平完成后，采用26T壓路機(jī)靜壓一遍，然后采用平地機(jī)精平，使平整度達(dá)到規(guī)范要求，精平完成后進(jìn)行振動(dòng)碾壓。

3.路基碾壓方法

碾壓采用光輪振動(dòng)壓路機(jī)和羊角碾配合進(jìn)行。碾壓原則為先輕后重、先穩(wěn)后振，直線段由兩邊向中間，小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)縱向進(jìn)退式實(shí)施，橫向輪跡重疊1/3。前后相鄰段落縱向重疊不小于5m碾壓，碾壓過程中灑水車視現(xiàn)場(chǎng)情況補(bǔ)灑水，控制含水量。碾壓方法為先用26t壓路機(jī)進(jìn)行靜壓一遍，不平整部分采用平地機(jī)及時(shí)整平，然后采用羊角碾進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)3遍，檢測(cè)壓實(shí)度，平地機(jī)整平，再用26t光輪振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)3遍，檢測(cè)沉降值、壓實(shí)度，直至兩個(gè)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范要求，最后采用光輪壓路機(jī)靜壓，達(dá)到無(wú)明顯輪跡。

（三）檢測(cè)結(jié)果

1.壓沉值檢測(cè)

按照沿路線縱向每40m檢測(cè)一斷面，每斷面均衡設(shè)置5個(gè)沉降觀測(cè)法點(diǎn)位。路段碾壓結(jié)束后，測(cè)量布置點(diǎn)高程，然后用20t壓路機(jī)沿路線縱向?qū)Σ贾命c(diǎn)處理碾壓一個(gè)來回，再測(cè)量布置點(diǎn)高程，兩次高程差即為該點(diǎn)沉降值。壓沉值檢測(cè)從振動(dòng)第4遍開始，后續(xù)光輪振動(dòng)軋路機(jī)每振動(dòng)1遍開展沉降值檢測(cè)，每40m測(cè)1個(gè)斷面，每個(gè)斷面檢測(cè)5個(gè)，k45+970～k46+120段（50cm）振壓4遍后檢測(cè)壓沉值為3.92mm，壓實(shí)度為96.3%，振壓5遍后檢測(cè)壓沉值平均為3.02mm，壓實(shí)度為97.1%，振壓6遍后檢測(cè)壓沉值平均為1.96mm，壓實(shí)度為98.9%。

2.壓實(shí)度

路基壓實(shí)效果的好壞直接關(guān)系到路基的整體強(qiáng)度，定量測(cè)定壓實(shí)度在鋼渣路基的施工中至關(guān)重要。混合鋼渣中細(xì)顆粒含量較少（尤其是粒徑小于0.074mm的顆粒）。孔隙率比較大，水分蒸發(fā)較快，相對(duì)于普通填土路基壓實(shí)度檢測(cè)較困難。碾壓結(jié)束后及時(shí)檢測(cè)壓實(shí)。采用直徑150mm灌砂筒檢測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)用砂應(yīng)與標(biāo)定砂密度用砂要求一致?，F(xiàn)場(chǎng)采用灌砂法，每碾壓1遍檢測(cè)1次，經(jīng)檢測(cè)，第6遍達(dá)到98.9%，符合要求。檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

3.路基彎沉值檢測(cè)

彎沉值可反映路基或路面的綜合承載能力。鋼渣路基彎沉檢測(cè)采用BZZ-100軸載貝克曼梁法檢測(cè)。彎沉檢測(cè)結(jié)果如圖1所示。測(cè)點(diǎn)數(shù)64個(gè)，平均回彈彎沉值為137.66（0.01mm），標(biāo)準(zhǔn)差為42.93（0.01mm），彎沉代表值為208.28（0.01mm)。

圖1 鋼渣路基回彈彎沉分布

4.現(xiàn)場(chǎng)回彈模量檢測(cè)

采用承載板法測(cè)定鋼渣路基回彈模量。該方法通過承載板對(duì)鋼渣路基逐級(jí)加載、卸載，測(cè)出每級(jí)荷載下相應(yīng)的鋼渣路基回彈變形值，計(jì)算求得鋼渣路基回彈模量[11]。承載板直徑30cm，千斤頂10t。承載板壓力與回彈模量的關(guān)系曲線如圖2所示。由現(xiàn)場(chǎng)鋼渣路基填筑試驗(yàn)路回彈模量測(cè)試結(jié)果可知，鋼渣路基回彈模量介于210MPa～280MPa。

圖2 承載板壓力與回彈模量的關(guān)系曲線

四、結(jié)語(yǔ)

廢棄鋼渣具有良好的工程特性和環(huán)保要求，能夠作為路基填料應(yīng)用于高速公路建設(shè)。陳放一年以上的東鋼鋼渣浸水膨脹率介于1.2%～1.7%之間，滿足規(guī)范要求。室內(nèi)CBR試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼渣路基填料承載力滿足規(guī)范要求?；貜椖Ａ拷橛?00MPa～150MPa之間。本文依托試驗(yàn)段，提出了鋼渣路基填筑的施工工藝和以壓實(shí)度和沉降值雙控的質(zhì)量控制方法?，F(xiàn)場(chǎng)鋼渣路基檢測(cè)結(jié)果表明，鋼渣路基具有良好的承載能力。