粉煤灰材料在公路路基施工中的應用

晏青

（贛州市公路發(fā)展中心南康分中心，江西贛州 341000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和交通運輸量的不斷增長，公路路基工程建設面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。尋找一種經(jīng)濟、環(huán)保、可持續(xù)的路基材料成為當務之急。粉煤灰是燃煤過程中產(chǎn)生的一種工業(yè)廢棄物，有較高的細度和活性，適合在公路路基工程中應用。粉煤灰材料具備多種優(yōu)勢，包括來源豐富、環(huán)境友好、成本低廉等，在公路路基工程中有巨大的潛在應用價值。因此，對粉煤灰材料在公路路基工程中的應用進行深入研究和探討有重要意義。

1 粉煤灰材料概述

粉煤灰材料是一種在燃煤過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物。煤炭在燃燒過程中，其中的不可燃物質(zhì)會通過煤炭燃燒設備的過濾系統(tǒng)被捕捉和收集起來，形成灰渣?；以?jīng)過處理和粉碎，得到的細粉末狀物質(zhì)就是粉煤灰，粉煤灰主要由硅酸鹽、鋁酸鹽和氧化物等組成。根據(jù)燃燒過程中的不同階段，粉煤灰可分為三種類型：飛灰、爐渣和底渣。

飛灰是燃燒過程中懸浮在煙氣中的細小顆粒，爐渣是煤炭燃燒設備中的渣滓，底渣是在燃燒設備底部形成的較重的渣滓。

爐渣是在冶煉鐵和鋼的高爐中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。爐渣主要由硅酸鹽、氧化鈣和氧化鎂等成分組成，具有顆粒狀和玻璃質(zhì)的特點，常用于水泥和混凝土中，可以增強材料的耐久性、減少熱裂紋和提高抗腐蝕性能。

底渣是從燃煤鍋爐的底部收集的殘渣，通過去污等處理可以用作骨料。

根據(jù)粉煤灰的性質(zhì)和用途，可以將其分為兩種主要類型：活性粉煤灰和非活性粉煤灰。活性粉煤灰具有較高的細度和活性，其反應性較強，能與水和氫氧化鈣等化學物質(zhì)發(fā)生反應，形成膠凝物質(zhì)，具備類似水泥的硬化性能。非活性粉煤灰則主要用作填充料，用于改善混凝土的工作性能和強度。

粉煤灰材料在公路路基施工中應用廣泛，可以用作填充料或改性劑，加入瀝青混合料中，用于提高路基的強度、耐久性和抗裂性能。

粉煤灰還可以用于制備水泥穩(wěn)定碎石料和應用于混凝土路基，提高路基的承載能力和耐久性。此外，粉煤灰還可以用于土壤穩(wěn)定和路基加固，提高路基的穩(wěn)定性和抗沉降能力[1]。

總之，粉煤灰材料是一種具有多種優(yōu)勢的工業(yè)廢棄物，可以在公路路基施工中發(fā)揮重要作用。通過合理的處理和應用，粉煤灰可以提高路基工程的性能和質(zhì)量，同時實現(xiàn)資源的有效利用和環(huán)境保護。

2 粉煤灰路基填筑施工技術(shù)

2.1 工程概況

某高速公路項目建設長度為150km，設計為雙向四車道，路基結(jié)構(gòu)寬度為28m。在項目設計中，從經(jīng)濟、環(huán)保等角度出發(fā)，分析路基填筑作業(yè)施工要求，選擇粉煤灰作為填筑施工材料，并采取必要的措施提升粉煤灰材料的強度性能，各項工作順利完成，整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量合格。

2.2 碾壓方案

施工開始之前，需要選擇試驗路段進行參數(shù)驗證，確定現(xiàn)場施工的松鋪系數(shù)、壓實厚度、碾壓機械、壓實遍數(shù)等相關(guān)信息，進而提高施工效果，確保路基的性能合格。綜合考慮工程施工需要，結(jié)合粉煤灰的性質(zhì)選擇最佳的碾壓機械，盡量使用重型壓路機械，其激振力超過260kN，最好采用輪胎壓路機。

在該公路項目施工中，施工單位根據(jù)現(xiàn)場情況，選擇如下設備組合方式：

首先，應用18t 壓路機進行2 遍靜壓、1 遍弱振壓實、1 遍強振壓實。

其次，應用22t 壓路機弱振壓實1 遍。

最后，應用26t 壓路機進行2 遍碾壓施工，總計碾壓7 遍。

對該組合方式碾壓效果進行分析，壓實度性能合格，將該方式確定為最終碾壓方案，以達到結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量標準[2]。

2.3 壓實厚度

在公路路面施工中，壓實厚度的確定和選擇合適的壓實機械均是極為重要的步驟。因此，為滿足工程建設需要，必須確保對壓實效果的控制。對粉煤灰路基結(jié)構(gòu)而言，最佳的壓實厚度一般為20～30cm。在振動壓實施工中，建議選擇20～30t 級的壓路機，以確保每層結(jié)構(gòu)的壓實厚度在30cm 以上。在現(xiàn)場施工過程中，在粉煤灰路基填筑環(huán)節(jié)，一般將壓實厚度控制在20cm。

為確保路基結(jié)構(gòu)的性能，可采用灌砂法進行現(xiàn)場檢測作業(yè)。通過在路基上進行砂漿灌注和壓實處理，評估壓實效果和路基密實度，進而及時調(diào)整路基的壓實厚度，以滿足公路建設和運營的基礎要求。

2.4 松鋪系數(shù)

松鋪系數(shù)的設定十分重要，必須經(jīng)過試驗檢測以確定該參數(shù)。進行粉煤灰路基攤鋪時，根據(jù)施工方式選擇最佳松鋪系數(shù)，具體如下：人工攤鋪1.5～1.7；推土機1.2～1.3；平地機1.1～1.2。在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，選用推土機攤鋪方式，進行標高檢測后確定松鋪系數(shù)。結(jié)合該工程項目的情況，確定松鋪系數(shù)為1.2。若是施工材料發(fā)生變化應及時進行松鋪系數(shù)調(diào)整，結(jié)合實際測量結(jié)果進行優(yōu)化，以滿足路基性能標準。

3 粉煤灰路基施工控制要點

3.1 施工準備工作

在粉煤灰路基施工準備階段，應做好下述幾方面工作：

第一，準備合格的原材料。在粉煤灰材料選擇和制作中，需加強粉煤灰燒失量控制，應在20%以內(nèi)，粒徑設定在0.001～1.18mm 之間，0.075mm 以下的材料占比控制在45%以上。在材料選擇環(huán)節(jié)，加強材料性能檢測，并確?；叶褍?nèi)的雜質(zhì)得到有效清除，沒有結(jié)團、腐殖質(zhì)及其他有害物質(zhì)，材料的各方面性能均符合要求。加強粉煤灰材料含水量控制，合格后運輸?shù)浆F(xiàn)場開始攤鋪、碾壓施工。如果經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)粉煤灰的含水量超出標準，要及時進行調(diào)整，如采用晾曬等方式；如果粉煤灰含水量不足，應及時加入指標合格的水，達到濕潤效果。含水量調(diào)整工作結(jié)束后及時進行覆蓋處理，以免發(fā)生水分流失問題。

第二，準備施工機械。在粉煤灰公路路基施工過程中，機械設備的選擇和性能發(fā)揮直接影響工程質(zhì)量和效率。因此，合理選用和精確操作施工機械，是確保公路路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

首先，在粉煤灰公路路基施工中，各種機械設備的選擇至關(guān)重要。裝載機、平地機、路拌機和灑水車等設備在施工中扮演著重要角色。裝載機用于裝載和運輸材料，平地機用于路基的平整，路拌機用于拌和路基材料，灑水車用于濕潤工作面，保證施工順利進行。因此，選擇這些機械設備時，應充分考慮工程需要、設備性能以及施工現(xiàn)場的實際情況。

其次，選用機械設備前應進行性能檢測。對于裝載機和平地機等設備，應檢測其動力性能、作業(yè)效率和平整度等指標；對于路拌機，應檢測其拌和均勻度和拌和效果；對于灑水車，應檢測其噴水均勻性和濕潤效果等。只有通過性能檢測，確保設備達到要求，才能投入實際施工。

最后，在使用過程中，要精確操作施工機械。操作人員應經(jīng)過專業(yè)培訓，熟悉設備的操作原理和技巧，能夠合理調(diào)整各項參數(shù)，保證機械設備處于最佳性能。例如，在使用裝載機時，操作員應準確控制鏟斗的傾角，確保裝載材料的均勻和穩(wěn)定；在平地機操作中，應根據(jù)地形調(diào)整刀頭的角度，保證路基的平整度。

第三，運輸環(huán)節(jié)管理。粉煤灰材料制作完畢且經(jīng)檢測合格后，組織車輛和人員開始材料運輸作業(yè)，在運輸環(huán)節(jié)，環(huán)境因素影響較大，因此必須采取必要的覆蓋處理措施。同時，需要合理優(yōu)化運輸路線，防止路線設定不當而影響運輸效率或材料性能。將粉煤灰材料運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，需要存放在合理的位置，并加強含水率檢測，達到工程標準才能投入使用。此外，現(xiàn)場存放區(qū)域應設置必要的排水設施，以免降雨造成材料性能變化。不同類型的材料必須分開存放，中間設置間隔設施，防止不同材料混合，影響材料性能。

3.2 施工作業(yè)

3.2.1 攤鋪和整形

第一，先進行包邊土攤鋪施工，然后進行粉煤灰攤鋪施工。在包邊土攤鋪環(huán)節(jié)，根據(jù)設計方案向外延伸30～50cm 寬度，確保削坡后結(jié)構(gòu)的凈寬能夠滿足工程需要。在粉煤灰、包邊土攤鋪作業(yè)中，需要將含水量調(diào)整至最佳含水量范圍內(nèi)，并加強攤鋪長度控制。在攤鋪施工中，粉煤灰材料卸載之后，應用平地機、推土機進行攤鋪，局部采用人工方式修補處理，曲線段采取從內(nèi)到外的順序進行。并且，攤鋪應分兩次開展，且攤鋪設備不能中途調(diào)頭、高速行駛、急剎車等，避免產(chǎn)生松散問題[3]。

第二，在新一層結(jié)構(gòu)攤鋪開始之前，需要對下承層結(jié)構(gòu)的含水量進行全面檢查，處于最佳含水量的1～1.1 倍最為適宜。如果含水量比較低，容易出現(xiàn)松散的問題，此時應適當噴水，使含水量符合要求，并應用20t 膠輪壓路機碾壓2 遍后再進行攤鋪作業(yè)，同時使用平地機進行找平處理，將表面的松散施工材料清理干凈，沿直線方向進行刮平處理，保證結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量合格。刮平結(jié)束后，制作2%的橫坡，以達到良好的排水效果。

第三，攤鋪施工時應合理預留臺階，使每一層都有足夠的搭接尺寸，重疊搭接施工長度應在150cm 以上，確保相鄰結(jié)構(gòu)部位的接頭質(zhì)量合格，形成整體結(jié)構(gòu)。如果檢查發(fā)現(xiàn)搭接長度或者寬度不符合要求，需要及時采取調(diào)整措施，盡快恢復到最佳狀態(tài)，防止產(chǎn)生質(zhì)量問題。

3.2.2 壓實

粉煤灰攤鋪工作全部完成后，立即組織開展碾壓施工，以充分發(fā)揮材料性能，提高結(jié)構(gòu)性能，滿足路基結(jié)構(gòu)的使用標準。一般需要采用分層填筑、碾壓的施工方式，單層結(jié)構(gòu)的碾壓施工厚度應不超過30cm，碾壓3～4 遍即可滿足要求。在碾壓施工環(huán)節(jié)，速度控制極為重要，如果選用振動壓路機，速度一般設定在2～2.5km/h，且遵循“先輕后重”的基本原則。

公路工程的粉煤灰路基在施工中，各個環(huán)節(jié)應處于監(jiān)督管理之下，避免產(chǎn)生嚴重的質(zhì)量問題或者缺陷。通常來說，應用壓路機碾壓3～4 遍，結(jié)束后及時組織人員進行壓實度的檢測，壓實度符合工程技術(shù)標準后才能進入下一環(huán)節(jié)的施工，否則需要進行返工處理[4-5]。

3.2.3 養(yǎng)護

第一，在粉煤灰路基的養(yǎng)護過程中，工作人員需時刻關(guān)注天氣變化，避免陰雨天氣給粉煤灰路基施工造成不利影響。如果遇到陰雨天氣，應在現(xiàn)場設置3%的橫坡，且需在現(xiàn)場設置臨時攔水壩與集流槽，及時將表面積水排出，防止給結(jié)構(gòu)上層施工帶來不利影響，同時在表面覆蓋一層彩條布。

第二，養(yǎng)護期間禁止任何車輛駛?cè)氍F(xiàn)場，并進行灑水保濕處理，預防出現(xiàn)干燥松散的問題，表面覆蓋彩條布。

4 結(jié)語

綜上所述，在公路路基工程施工中應用粉煤灰材料，需要結(jié)合路基工程的施工要求，對粉煤灰材料進行深入分析，做好材料配比以及各方面的控制，同時注重對粉煤灰材料施工過程的管理，確保各方面施工參數(shù)滿足施工需求，能夠為路基工程的順利開展提供保障，提高路基工程的穩(wěn)定性。