顧家菔
摘 要:目前,將粉煤灰作為填料已經(jīng)開始應用于高速公路路堤工程中,文章將結(jié)合實際工程,詳細分析粉煤灰的特性以及擊實標準,并對粉煤灰路堤施工工藝進行探討,希望可以為此類工程提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞:粉煤灰;高速公路;路堤施工;施工工藝
1 工程簡介
高速公路路堤工程的填筑高度較大,大多數(shù)情況下,都需要借土,本工程所在地為平原地區(qū),地勢平坦,高速公路沿線區(qū)域以耕地為主,工程需要的土方來源相對困難,為了解決這一問題,本工程決定將粉煤灰應用到高速公路路堤施工中,經(jīng)過分析,確定高速公路路基橫斷面如圖1所示。
2 粉煤灰性質(zhì)研究
原煤經(jīng)過粉碎處理,并在高溫下進行燃燒,粉末狀的原煤在融化、冷凝等一系列過程之后,形成的呈現(xiàn)玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)的燒結(jié)物。不同的電廠排除的粉煤灰的性質(zhì)也存在一定的差異,這是由于電廠的收集方式、煤粉粒徑、燃煤種類等條件的差別造成的。按照燃煤種類進行劃分,粉煤灰主要有兩種形式,即硫鈣型粉煤灰和硅鋁型粉煤灰[1]。其中,硫鈣型粉煤灰的燃煤為褐煤,主要成分為硫、鈣等;硅鋁型粉煤灰是一種混合體,包含非結(jié)晶物質(zhì)和結(jié)晶物質(zhì),鋁、硅的含量居多,硫、鈣的含量只占到很小的比例。一般來說,粉煤灰的化學成分主要為二氧化硅和三氧化二鋁,比粘土的密度要小,同時,粉煤灰本身有空心的顆粒,這就使得粉煤灰屬于一種輕質(zhì)材料,粉煤灰與粘性土、砂土的指標參數(shù)對比如表1所示。
由于粉煤灰具有透水性能好、結(jié)構(gòu)強度高、自身重量輕等性質(zhì),在土體資源比較緊張的工程,或者軟土地基工程中,同時,粉煤灰的資源比較充足的情況下,可以使用粉煤灰作為填筑材料,有效的發(fā)揮粉煤灰的優(yōu)勢,降低高速公路路堤工程的自身重量,控制高速公路路基的沉降,提高地基的承載力[2]。不僅能夠節(jié)省土地資源,還能減少工程經(jīng)濟成本,具有經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的雙重價值。
3 確定擊實標準
本工程中,主要采用硅鋁型低鈣粉煤灰,屬于濕排灰,研究顯示,粉煤灰的燒失量在8%左右,材質(zhì)的粒徑存在差異,取出一定量的樣本之后,再進行篩分試驗,可以發(fā)現(xiàn),不同區(qū)域、不同層次的粉煤灰試樣的指標參數(shù)明顯不同,尤其是最佳含水量和最佳干密度[3]。為了確定粉煤灰的擊實標準,現(xiàn)場試驗室的工作人員進行了三組擊實試驗,其樣本分別為中細混合、粗細混合以及粗中細混合,封存之后,作為參考,以便作為粉煤灰填筑壓實度的參照,確保填筑施工的質(zhì)量。
4 粉煤灰施工工藝分析
4.1 攤鋪厚度
粉煤灰的攤鋪厚度受兩方面因素的影響,即壓實機械和攤鋪方式,試驗路段結(jié)果顯示,采用人工攤鋪方式時,可以在1.45~1.55的范圍內(nèi)選擇松鋪系數(shù),控制壓實厚度在20公分以內(nèi)。采用人工攤鋪和機械攤鋪協(xié)作方式時,可以在1.1~1.3的范圍內(nèi)選擇松鋪系數(shù),同時,壓實機械的噸位也會影響壓實厚度,比如,小噸位的振動壓路機,壓實厚度取20公分即可,大噸位的振動壓路機,壓實厚度需要控制在25公分以內(nèi)[4]。
4.2 含水量
填筑材料的含水量直接影響高速公路路堤的壓實度,只有將含水量控制在合理的范圍內(nèi),才能保證壓實質(zhì)量。含水量過小的話,容易造成松散問題;反之,則容易造成起拱問題。粉煤灰在堆放過程中,水分流失比較嚴重,因此,施工之前,需要進行灑水作業(yè),調(diào)整含水量,一般情況下,補水量應該超過最佳含水量的百分之三,此外,為避免施工過程的含水量降低的問題,應該按照攤鋪、灑水、碾壓的流程進行施工。
4.3 攤鋪過程
第一,攤鋪前要對路堤邊線進行準確的放樣,標出路堤邊線,碾壓地基直到壓實度滿足相關(guān)標準,對于特殊地段來說,為了降低地下水對攤鋪施工的影響,可以預鋪一層土工布,再攤鋪粉煤灰和包邊粘土。第二,粘土和粉煤灰都進行水平分層攤鋪作業(yè),確保攤鋪厚度滿足要求。其中,粘土的松鋪厚度應該控制在30公分以內(nèi),選擇路基兩側(cè)的掛線和控制樁作為參照物,攤鋪寬度應該超出設計寬度20公分以上,為路基削坡做準備[5]。第三,攤鋪機械采用平地機和推土機,部分區(qū)域采用人工作業(yè)方式,構(gòu)造完整的交界線。第四,按照攤鋪-壓實相結(jié)合的原則,確定攤鋪長度。
4.4 壓實過程
第一,合理控制粘土壓實作業(yè)的含水量,保證其壓實度超過90%,首先,使用10~20噸的光輪壓路機進行碾壓,碾壓1~2遍,然后,使用18~20噸的光輪壓路機進行碾壓,碾壓4~6遍。需要注意的是,受限于工作面的寬度,盡量不適用三輪壓路機。第二,充分壓實粉煤灰和粘土的連接位置,最大限度的控制兩者的混合,碾壓過程中,利用推土機進行穩(wěn)壓,再將振動壓路機的速度控制在低速,靜壓1遍,然后,提高振動壓路機的速度和頻率,碾壓4~8遍。以先低后高、先兩側(cè)后中間為原則,每次輪跡的重疊區(qū)域在30公分左右。第三,同時開展粉煤灰填筑碾壓和土質(zhì)護坡碾壓作業(yè)。第四,碾壓施工結(jié)束后,檢查各項指標參數(shù),包括寬度、壓實度、標高、橫坡以及平整度等,滿足要求之后,才能進行下一階段的施工。
4.5 接頭處理
對于先填筑的路段來說,需要預留臺階,確保壓實層之間的搭接長度不小于150公分,實際工程中,由于多方面因素的影響,可能出現(xiàn)施工脫節(jié)的問題,導致接頭位置粉煤灰含水量的下降,進而造成臺階松散問題,這種情況下,就應該進行灑水作業(yè),并適當增加臺階長度,保證壓實效果。
5 結(jié)束語
總之,作為高速公路填筑材料,粉煤灰具有透水性能好、結(jié)構(gòu)強度高、自身重量輕等優(yōu)點,并且可以降低經(jīng)濟成本,節(jié)省土地資源,經(jīng)濟效益和社會效益顯著,能夠明顯提高高速公路路堤工程的質(zhì)量。
參考文獻
[1]何森,丁武洋.DCP在滬寧高速公路擴建工程中的應用[C]//節(jié)能環(huán)保、和諧發(fā)展-2007中國科協(xié)年會論文集(一),2007:1-5.
[2]馬廣青,廖濟押,管亞美.粉煤灰特性及其在石安高速公路工程中的效用[J].粉煤灰綜合利用,1999,(4):14-16.
[3]劉華,張延京,張啟亮.粉煤灰在“開洛”高速公路路堤中的應用與研究[J].中南公路工程,1993,(3):28-34.