常榮亮

(清徐縣交通運(yùn)輸局，山西太原 030400)

國道307清徐段改線工程承擔(dān)著連接太原市與呂梁市的重要作用，在清徐境內(nèi)長17 km。隨著清徐縣城城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，已有12 km完全進(jìn)入民營經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，成為城市道路的組成部分。該路段混合交通十分嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響到一級(jí)公路的通行能力和服務(wù)質(zhì)量，為此計(jì)劃將該路改線。改線工程全長15.534 km。一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度60 km/h。路基寬23 m。全線共需填方64.8萬 m3。

清徐縣是我省煤炭深加工的大縣，存置有豐富的煤矸石，占用大量的土地，而且污染大氣、農(nóng)田和水體，對(duì)社會(huì)和環(huán)境造成大的污染。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，通過對(duì)這些煤矸石的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場檢測，確定采用當(dāng)?shù)刎S富的煤矸石作為附近路段路基填料，并提出煤矸石路基施工的具體施工工藝及檢測方法。通過利用當(dāng)?shù)孛喉肥?，不僅解決了工業(yè)廢料長期堆放造成的環(huán)境污染，而且減少了取土占地，節(jié)約了大量的土地資源，也實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。

1 煤矸石路堤

煤矸石是在煤礦建設(shè)、煤炭開采和加工過程中排放出的廢棄物。2003年，吉林省交通科學(xué)研究所通過室內(nèi)試驗(yàn)，掌握了煤矸石的級(jí)配組成，物理、化學(xué)、工程力學(xué)等性質(zhì);通過試驗(yàn)路段的鋪筑，驗(yàn)證了煤矸石作為道路建筑材料是可行的，其強(qiáng)度明顯優(yōu)于土。

2 填料選擇

選擇填筑路基的煤矸石不得含泥塊、樹根、建筑垃圾等。

1)承載力和穩(wěn)定性:應(yīng)采用硬質(zhì)煤矸石，禁止使用泥結(jié)煤矸石。

2)力學(xué)指標(biāo):據(jù)路基規(guī)范中對(duì)填石路基壓碎值要求，煤矸石路基壓碎值宜不大于30%，石料單軸抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于15 MPa。

3)穩(wěn)定性:煤矸石中氧化硅、氧化鋁、氧化鐵等氧化物總含量要大于80%，氧化物含量較多，其剩余氧化反應(yīng)才不會(huì)對(duì)路基產(chǎn)生較大影響。煤矸石燒失量應(yīng)小于20%。填筑路基煤矸石使用已經(jīng)燃燒過，紅色與黃色煤矸石的效果最佳，灰褐色煤矸石次之。

4)《路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定有機(jī)質(zhì)含量超過25%的土不得用于路基填筑，對(duì)于煤矸石，對(duì)路基穩(wěn)定不利的有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)當(dāng)更嚴(yán)格要求，應(yīng)不超過15%。

3 施工工藝

煤矸石填筑路基的工藝流程為:基底處理、包邊土施工、煤矸石儲(chǔ)運(yùn)、攤鋪碾壓、效果檢測。

3.1 基底處理

路基施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)TG F10-2007公路路基施工技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，確保路基穩(wěn)定性。填方路基在填前碾壓前，應(yīng)將表層30 cm厚腐殖土清除，填前碾壓寬度為左右側(cè)坡腳線以內(nèi)，并用砂性土將路堤填筑范圍內(nèi)的坑穴填平。為確保路基邊緣壓實(shí)度，路基兩側(cè)應(yīng)超填30 cm，待刷坡時(shí)，再予以清除。

遇地下水位較高，或有軟弱地基應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行處理。在煤矸石進(jìn)料前，應(yīng)對(duì)原地面整平、碾壓，并在壓實(shí)后的原地面上填筑2%～3%的土質(zhì)路拱，以利在施工過程中排除雨水和地表水，為煤矸石路堤的填筑提供便利條件。

3.2 包邊土的填筑

包邊土的作用主要是防止雨水和地表水侵入路基內(nèi)部使煤矸石中的煤粉與水和空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳等有害氣體，污染環(huán)境;其次是有利于種植花草樹木，消除黑灰色對(duì)人的視覺的影響。

在煤矸石攤鋪前應(yīng)首先培好護(hù)肩土并進(jìn)行預(yù)壓，使其較同層煤矸石預(yù)定的松鋪厚度高出5 cm～8 cm。每層煤矸石與護(hù)肩土要同步壓實(shí)并考慮松鋪厚度的不同，以增強(qiáng)路基中矸石和土邊坡的整體性。護(hù)坡土寬度為垂直邊坡方向不小于1.0 m，護(hù)坡土部分每25 m設(shè)置橫向盲溝一道，斷面尺寸為30 cm×40 cm×150 cm，兩側(cè)盲溝交錯(cuò)布置，內(nèi)填碎石、砂礫或透水性良好的級(jí)配材料，予以夯實(shí)，以利排水。

3.3 煤矸石運(yùn)輸

運(yùn)輸煤矸石時(shí)應(yīng)盡量利用機(jī)械裝車，大噸位汽車運(yùn)輸，并采取防止揚(yáng)塵措施，做好環(huán)境保護(hù)。

3.4 煤矸石攤鋪及整型

煤矸石應(yīng)按水平分層法填筑，即按橫斷面全寬水平分層填筑，現(xiàn)場倒料時(shí)應(yīng)盡量倒在同一斷面。在路堤中心、邊緣等處設(shè)厚度控制樁，攤鋪厚度不應(yīng)超過35 cm。攤鋪過程中，應(yīng)對(duì)超過15 cm的大塊煤矸石進(jìn)行破碎或移除至路基外。對(duì)于較大塊煤矸石集中處和與包邊土結(jié)合處，應(yīng)補(bǔ)充細(xì)料填充，確保級(jí)配良好。采用平地機(jī)配合推土機(jī)整型，先用推土機(jī)粗平后穩(wěn)壓，平地機(jī)精平縱向從路兩側(cè)向中心刮平，刮平時(shí)要不斷測放高程，以達(dá)到設(shè)計(jì)高程。

3.5 灑水

攤鋪后應(yīng)檢測煤矸石含水量，若超出最佳含水量±2%的范圍，應(yīng)進(jìn)行晾曬或?yàn)⑺?。加水量可按如下公式?jì)算:

其中，W0為煤矸石原始含水量，%;W為煤矸石要求達(dá)到的含水量，%;Q為需要加水量，kg;L為攤鋪長度，m;B為攤鋪寬度，m;H為松鋪厚度，m;ρ為松鋪濕密度，kg/m。

3.6 煤矸石路基壓實(shí)

正確的壓實(shí)方法是保證煤矸石路基壓實(shí)度的一個(gè)重要條件，包括壓實(shí)厚度、壓實(shí)機(jī)具、碾壓速度和遍數(shù)。煤矸石壓實(shí)應(yīng)遵循:先靜后動(dòng)，先輕后重，先慢后快，先邊后中，先低后高的原則。直線地段由邊坡向路基中心碾壓，曲線段由曲線內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓。碾壓速度不大于4 km/h，穩(wěn)壓時(shí)碾壓輪跡橫向應(yīng)相互搭接，縱向后輪必須超過相鄰段的接縫，達(dá)到無漏壓、無死角，以確保碾壓均勻。

通過試驗(yàn)段的填筑，檢驗(yàn)施工機(jī)械功能、機(jī)械組合、人員配置是否合理，是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確定煤矸石填筑路基的松鋪厚度、壓實(shí)速度、壓實(shí)遍數(shù)等工藝參數(shù)，以利指導(dǎo)大規(guī)模施工。

碾壓現(xiàn)場施工順序:

1)靜壓。將1臺(tái)30 t振動(dòng)壓路機(jī)從路面兩邊往中間靜壓1遍，輪跡與上一次重疊40 cm以上，速度控制在2 km/h～3 km/h。2)穩(wěn)壓。開弱振碾壓1遍，輪跡重疊1/2，速度為3 km/h～4 km/h。3)強(qiáng)振。開強(qiáng)振碾壓4遍，輪跡重疊2/3，速度為3 km/h～4 km/h。4)消痕和局部處理。靜壓多次進(jìn)行消痕，速度為2 km/h～3 km/h。

施工過程中注意揀除超過10 cm粒徑的煤矸石及雜物，對(duì)于局部邊角地帶，應(yīng)人工配合小型手扶式振動(dòng)壓路機(jī)或蛙式打夯機(jī)壓實(shí)到要求的壓實(shí)度。

攤鋪后的煤矸石必須及時(shí)碾壓，做到當(dāng)天攤鋪，當(dāng)天完成碾壓，以防止水分蒸發(fā)影響壓實(shí)效果。

3.7 壓實(shí)度

路基壓實(shí)度決定了路基的水穩(wěn)定性、強(qiáng)度和沉降量。

碾壓密實(shí)后，用灌砂法檢測煤矸石的壓實(shí)度。施工過程中的每一壓實(shí)層，可用試驗(yàn)路段確定的工藝流程和工藝參數(shù)，控制壓實(shí)過程?，F(xiàn)場可采用沉降量法進(jìn)行控制。

沉降量觀測標(biāo)高時(shí)需測原地面、虛鋪和壓實(shí)后高程，計(jì)算每遍高程變化，連續(xù)兩次高程無明顯變化即為壓實(shí)完畢。施工時(shí)宜采用較小塊的鋼板作為沉降觀測點(diǎn)。實(shí)際施工中，碾壓遍數(shù)確定以后，對(duì)于前幾次碾壓可不進(jìn)行觀測，當(dāng)碾壓到最后兩三遍，再進(jìn)行測量。此法采用儀器簡單，易于現(xiàn)場施工人員掌握。

3.8 養(yǎng)護(hù)

成型后的路基要進(jìn)行密實(shí)度檢測;若不能及時(shí)施工上層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)灑水，以免表層干燥揚(yáng)塵。養(yǎng)生期內(nèi)應(yīng)封閉交通。達(dá)到路堤封層部位應(yīng)及時(shí)按設(shè)計(jì)要求用粘土進(jìn)行封層處理。

3.9 效果檢測

在煤矸石填筑效果檢測中，除一般的標(biāo)高、寬度、橫坡等項(xiàng)目外，需特別重視壓實(shí)度和彎沉檢測。施工單位可以采用貝克曼梁法來檢測彎沉。彎沉只在路基頂面檢測，若彎沉值合格，則說明整體強(qiáng)度已經(jīng)滿足要求，反之，則說明整體鋪筑效果不良。

4 結(jié)語

煤矸石作為路基填筑材料，在國道307清徐段改線工程施工中的應(yīng)用，解決了路基填料問題。通過現(xiàn)場質(zhì)量控制，提高了路基質(zhì)量。通過廢物利用，對(duì)減少廢料占地，減少環(huán)境污染，建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)等具有深遠(yuǎn)的意義。

［1］JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］鄧學(xué)鈞.路基路面工程［M］.北京：人民交通出版社，2002.