戴江濤

（邢臺市公路工程管理中心，河北邢臺 054000）

0 引言

煤矸石是煤礦開采過程中產(chǎn)生的廢棄物，煤矸石利用率偏低，遇到雨水、大風(fēng)天氣會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。在公路路基施工中，可以將煤矸石作為路基填筑材料，實現(xiàn)對煤矸石廢棄資源的有效利用，使公路工程建設(shè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 工程概況

某高速公路主線全長84.329km，采用雙向四車道，設(shè)計速度100km/h，路基寬度28m。高速公路項目沿線分布煤礦，煤矸石儲量豐富，高達(dá)200萬方左右，且大部分煤矸石已經(jīng)充分自燃。高速公路項目L1和L2路基合同段采用煤矸石填筑路基，需用煤矸石160萬方左右。為保證煤矸石路基的施工質(zhì)量，本合同段試驗檢測煤矸石的路用性能，制定煤矸石路基填筑施工方案，加強對煤矸石路基的質(zhì)量控制。

2 公路路基填筑施工中煤矸石的應(yīng)用

2.1 煤矸石材料質(zhì)量控制

2.1.1 材料處理

選用粒度適宜的煤矸石，采用機(jī)械粉碎方式處理大塊煤矸石，將其粉碎成小塊，以達(dá)到路基級配粒徑要求，保證路基壓實度符合質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2.1.2 煤矸石運輸

本工程所在地與煤矸石材料產(chǎn)地相距15km以內(nèi)，運輸距離較短，能夠滿足路基施工中及時供料需求；采用自卸汽車運輸煤矸石，在石料上加蓋防塵布，避免對周圍環(huán)境造成粉塵污染。

2.1.3 材料試驗檢測

煤矸石運至現(xiàn)場后開展試驗檢測，檢測煤矸石的路用性能，檢測項目包括顆粒組成、最大干密度、最佳含水量、承載比、壓碎值、浸水膨脹量[2]。

（1）顆粒組成試驗。根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）要求取樣，取樣質(zhì)量為5kg，開展篩分試驗。檢測結(jié)果顯示，小于2mm的顆粒占樣本總質(zhì)量的14.2%，顆粒級配曲線系數(shù)為2.9，不均勻系數(shù)為21.2，表明煤矸石顆粒級配良好。

（2）最大干密度。采用重型擊實試驗測定煤矸石最大干密度，粒徑大于5mm的煤矸石顆粒含量為60%、70%、75%、85%時，試驗檢測的最佳含水量分別為5.5%、5.3%、5.2%、4.6%，最大干密度分別為2.19g/cm3、2.19g/cm3、2.19g/cm3、2.18g/cm3。

（3）壓碎值。根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42—2005）規(guī)程要求取樣試驗，共取三份試樣，每份2 670g。檢測結(jié)果顯示，2 670g試樣在試驗后通過2.36mm篩的細(xì)料質(zhì)量平均值為591g，壓碎值平均值為22.1%，小于規(guī)范要求的30%，表明煤矸石材料能夠達(dá)到強度要求[3]。

（4）承載比。選取不同級配的煤矸石材料作為試驗對象，分別測試不同級配的煤矸石CBR值，按照煤矸石的最佳含水量加水擊實成型。檢測結(jié)果顯示，試樣承載比平均值為25%，滿足高速公路上路堤承載比不低于4%的要求。

（5）浸水膨脹量。選取不同級配的煤矸石材料作為試驗對象，按照最佳含水量加水擊實，檢測浸水膨脹量。檢驗結(jié)果顯示，不同級配煤矸石的浸水膨脹量在0.06%～0.15%范圍內(nèi)，滿足高速公路路基填筑對填料浸水膨脹量不超過0.7%的要求。

2.2 煤矸石填筑施工技術(shù)

2.2.1 底面處理

路基底面平整壓實，質(zhì)量驗收合格后，在地面上鋪筑一層砂礫層，厚約30～40cm；碾壓砂礫層，保證砂礫層平整壓實，根據(jù)的設(shè)計要求做包邊土填筑煤矸石[4]。

2.2.2 攤鋪

（1）清理場地，根據(jù)設(shè)計圖紙測量放樣，在路基兩側(cè)、中心處作出標(biāo)記，用水準(zhǔn)儀測量地面高程，斷面每間隔10m設(shè)置一個測點；在測量放樣時，實際放樣值要大于設(shè)計要求30cm。

（2）布設(shè)卸料網(wǎng)格，用白灰標(biāo)出填筑邊線，要求自卸汽車將煤矸石卸在網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)；綜合考慮自卸汽車方量、松鋪厚度等因素，確定網(wǎng)格的規(guī)格尺寸，在卸料時由專人負(fù)責(zé)指揮，按照順序卸料[5]。

（3）卸料后檢測煤矸石的含水量，若煤矸石的含水量較高，則用推土機(jī)翻松填料，晾曬一段時間降低其含水量。若煤矸石含水量偏低，則在攤鋪前2～3d，向煤矸石灑水潤濕。

（4）填料攤鋪過程中要人工剔除雜質(zhì)，對超大粒徑的煤矸石粉碎處理，最大粒徑超過350mm；機(jī)械攤鋪后采用人工作業(yè)方式局部找平，用水準(zhǔn)儀測量松鋪厚度。

2.2.3 整平

攤鋪后采用推土機(jī)粗平，保證填料厚度均勻，用水準(zhǔn)儀監(jiān)測定點檢測粗平后的填料厚度；粗平后采用人工作業(yè)方式精平表面，及時清除粗集料較為集中的部位，將級配好的細(xì)集料填補進(jìn)去，再用推土機(jī)精平，測量填料平整度，不得超過20mm[6]。

2.2.4 碾壓

（1）在煤矸石填料碾壓時，每層填料厚度控制在20～30cm范圍內(nèi)，遵循先輕后重、先邊后中的順序碾壓，煤矸石碾壓時的含水量控制在最佳含水量的±2%，碾壓過程中適當(dāng)補水[7]。

（2）碾壓流程為：靜壓，采用小型壓路機(jī)靜壓1～2遍，行駛速度為2.5km/h；復(fù)壓，采用20t振動壓路機(jī)，要求振力超過400kN，振壓4～6遍，行駛速度為3km/h；終壓，采用壓路機(jī)靜壓1遍，行駛速度為2.5km/h。

（3）在碾壓過程中，要保證壓路機(jī)前后幅的輪跡重合，保證壓實均勻；對包邊土與路基結(jié)合的部位，可采用小型振動壓路機(jī)械設(shè)備人工補壓。

2.2.5 沖壓補強

本合同段施工采用沖擊碾壓方式進(jìn)行補強壓實，沖壓施工機(jī)械為18t拖式振動5邊凸塊壓路機(jī)。沖壓機(jī)第一遍的沖壓速度為8km/h，之后遍數(shù)的沖壓速度逐步提升到12km/h；沖壓時采用錯輪沖壓方式，保證輪跡覆蓋到全部路基表層；沖壓后靜壓1遍，避免路基表層土體出現(xiàn)松動[8]。

2.3 施工注意事項

2.3.1 雨季施工

煤矸石在浸泡后會發(fā)生復(fù)雜的物化反應(yīng)，摻入煤矸石雜質(zhì)的污水流入地下水或土壤中，會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。為此，必須加強路基施工現(xiàn)場環(huán)境保護(hù)，實施文明施工方案。

（1）在雨季施工中，在路基兩側(cè)修筑排水溝，及時做好排水工作，不允許在煤矸石填料堆積處積存大量雨水；對雨水浸泡后產(chǎn)生的填料污水，必須收集到沉淀池內(nèi)濾除雜質(zhì)，之后才能排放。

（2）根據(jù)施工要求，在包邊土施工后立即填筑煤矸石，填筑過程中不得出現(xiàn)兩邊高、中間低的問題，避免降雨時雨水積存在中間低洼處，無法及時排除；在包邊土施工中每間隔15m設(shè)置一個出水口，由于本工程路基填筑施工橫跨雨季時間段，所以要適當(dāng)提高路基橫坡度，使雨水快速排出路基。

2.3.2 壓實度控制

本工程中，實測煤矸石路基碾壓后干密度超過實驗室檢測得出的最大干密度，這是因為現(xiàn)場煤矸石的大部分顆粒粒徑超過40mm，還有小部分粒徑會超過200mm，受實際填料粒徑與試驗環(huán)境下樣品粒徑差異的影響，導(dǎo)致現(xiàn)場與試驗壓實結(jié)果不同。為解決這一問題，要對超尺寸含量的煤矸石試驗檢測結(jié)果進(jìn)行校正，適當(dāng)提高最大干密度值，根據(jù)校正后的性能指標(biāo)檢測施工現(xiàn)場壓實度。

2.3.3 表面平整度控制

本工程局部路段的路基出現(xiàn)粗細(xì)料，比例不均勻，造成路基表面不平整。為解決這一問題，采取以下控制措施：選用級配好的煤矸石材料，通過人工篩選方式和機(jī)械破碎方式破碎超粒徑的煤矸石，要求最大粒徑不得超過填料層厚度的2/3；重視煤矸石含水量控制，當(dāng)現(xiàn)場填料含水量偏小時，采用灑水車灑水，使填料接近最佳含水量。

3 結(jié)語

在公路路基填筑施工中使用煤矸石作為填料，能夠保證路基壓實度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及沉降差達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求。在煤矸石路基施工中，要做好填料性能試驗檢測工作，按照施工工藝流程控制底面處理、攤鋪、整平、碾壓、沖壓補強等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，從而保證煤矸石路基的整體施工質(zhì)量。