煤矸石在高等級公路路基施工中的應(yīng)用

1、    煤矸石在高等級公路路基施工中的應(yīng)用    祝傳魁+陸芳摘 要： 煤矸石是各種工業(yè)廢渣中排放量最大、占地最多、污染環(huán)境較為嚴(yán)重的固體廢棄物，嚴(yán)重影響人們的生活、生產(chǎn)和身心健康。在煤矸石綜合利用的途徑中，將煤矸石用作路基填料，能夠減少筑路征地費(fèi)用，改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。但是目前路基規(guī)范中并沒有相應(yīng)的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范煤矸石的應(yīng)用。因此，對高等級公路煤矸石填筑路基施工技術(shù)進(jìn)行研究，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞： 煤矸石；高等級公路；路基施工我國是一個(gè)煤炭生產(chǎn)大國，是一個(gè)以煤炭為主要能源的發(fā)展中國家，當(dāng)煤炭在為我國快速增長的經(jīng)濟(jì)提供源源不斷能

2、源的同時(shí)，也制造了相當(dāng)嚴(yán)重的空氣污染和固體污染，煤矸石就是其中一種較為嚴(yán)重的固體污染物。煤矸石是一種與煤層伴生的巖石，在煤炭的開采和洗選加工等過程中被分離出來，成為廢棄物。伴隨著煤炭的開采，大量的煤矸石由于利用率較低被堆積在礦區(qū)周圍，形成矸石山。露天堆放的煤矸石占用土地，容易發(fā)生自燃產(chǎn)生有害氣體，當(dāng)其受到雨水的淋濾作用，還會釋放出重金屬元素污染土壤和地表水。另一方面，高等級公路修筑路基需要大量的填充材料，將煤矸石用于修筑路基可以減少矸石山的堆積，節(jié)約土地，減輕對環(huán)境的污染，降低工程建設(shè)的成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。一、煤矸石材料的性能分析煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一

3、種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。1、化學(xué)性質(zhì)。煤矸石的化學(xué)成份隨著煤層地質(zhì)年代的不同而有所波動，但其化學(xué)成份主要有sio2、ai2 o3 、fe2o3 及少量的cao、mgo、so3 。氧化硅和氧化鋁含量之和在70%以上。煤矸石填筑高等級公路路堤主要考慮其燒失量、顆粒粘聚力與活性有關(guān)的成份。完全燃燒的煤矸石其燒失量約10%以下，沒有完全燃燒的煤矸石燒失量稍大，應(yīng)慎重考慮選用。2、物理性質(zhì)。煤矸石經(jīng)過粉碎，通過0.5毫米的篩，按照土的液限、塑限試驗(yàn)法進(jìn)行可塑性界限試驗(yàn)，塑性指數(shù)較低，屬低塑性材料。由于煤矸石的毛體積密度較小，以致最大干密度接近或超過土的最大干密度。

4、同時(shí)，煤矸石的滲透性能壓縮系數(shù)及毛細(xì)水高度等路用指標(biāo)均優(yōu)于土的路用性能。3、力學(xué)性質(zhì)。經(jīng)過對煤矸石的反復(fù)試驗(yàn)，煤矸石的cbr值與飽水的回彈模量均高于土的相應(yīng)指標(biāo)。而非飽水的土的回彈模量又高于煤矸石的相應(yīng)標(biāo)，這表明煤矸石的水穩(wěn)定性較好。煤矸石的抗凍性能在山東省內(nèi)可不予以考慮。同時(shí)煤矸石的摩擦角與壓縮性指標(biāo)均優(yōu)于土的相應(yīng)指標(biāo)。但其粘結(jié)力低于土的指標(biāo)。通過對煤矸石的化學(xué)、物理、力學(xué)和水理性質(zhì)的試驗(yàn)和對填筑高等級公路路堤的應(yīng)用技術(shù)分析，證明自燃的煤矸石填筑高等級公路路堤的各項(xiàng)路用指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求，而煤矸石的容重較小，相對含水量較低，受季節(jié)施工影響較小，便于裝運(yùn)和壓實(shí)，又可縮短工期。二、工程概況本文

5、以某雙向四車道一級公路為例進(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+520k32+720段鋪設(shè)煤矸石路基試驗(yàn)段，200m為試驗(yàn)段長度。按照施工流程，現(xiàn)場攤鋪試驗(yàn)段的主要目的就是對松鋪厚度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)的準(zhǔn)確確定，且以此指導(dǎo)施工。三、高等級公路路基施工中煤矸石施工工藝1、施工準(zhǔn)備工程施工前，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，并向監(jiān)理單位上報(bào)。施工機(jī)械進(jìn)場后，需做好調(diào)試工作。本工程機(jī)械配置情況如下：1臺t160推土機(jī)、1臺徐工2

6、2t振動壓路機(jī)、18t鐵三輪、卡特320挖掘機(jī)、johanna-602全站儀等。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。3、施工測量施工前需復(fù)測公路沿線導(dǎo)線點(diǎn)與水

7、準(zhǔn)控制點(diǎn)，向施工場地周圍引水準(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。4、攤鋪清理及平整場地后，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，避免對壓實(shí)度造成任何影響。如局部大顆粒

8、出現(xiàn)堆積情況，需及時(shí)進(jìn)行細(xì)顆粒補(bǔ)充及級配改善，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。為確保包邊土壓實(shí)度，需把包邊土進(jìn)行分層施工，根據(jù)工程實(shí)際情況，可分為2層。第一層施工需根據(jù)煤矸石層厚度50%進(jìn)行攤鋪碾壓施工，完成碾壓施工作業(yè)后，需對其壓實(shí)度進(jìn)行詳細(xì)檢測；第二層施工需根據(jù)網(wǎng)格布料一起施工。于煤矸石填筑速度而言，包邊土施工速度影響較大，應(yīng)選取機(jī)械+人工方式進(jìn)行整形施工。為避免包邊土與煤矸石施工后高程出現(xiàn)較大差異，應(yīng)對兩者松鋪厚度差值進(jìn)行綜合考慮，與煤矸石松鋪系數(shù)相比，包邊土應(yīng)大一些，比例為10

9、到15%。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%到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到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。四、結(jié)束語綜上所述，伴隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，煤炭消耗量也逐步增多，大量堆積的煤矸石也給全球各國國家?guī)砹酥T多問題。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，減少對土地的堆積占用，是煤矸石再利用的良好路徑。伴隨我國新一輪交通投資的發(fā)展，在高等級公路路基施工充分利用煤矸石應(yīng)用前景極為廣闊。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（02）.2 孫筠，項(xiàng)貽強(qiáng)，唐國斌，張婷婷.軟土地基臺后回填eps輕質(zhì)混凝土沉降分析j. 公路交通科技. 2010（07）.3 王蕾.公路工程質(zhì)量控制中數(shù)據(jù)統(tǒng)