關于煤矸石路基填筑施工技術的探討

摘要：本文介紹黑龍江省鶴崗市城市道路路基施工中煤矸石的施工情況，對煤矸石特性及其填筑的施工工藝、方案等進行論述。

關鍵詞：煤矸石；路基填筑；施工技術

1 前言

黑龍江省鶴崗市是典型的煤礦工業城市，隨著煤炭的開采，產生了大量的煤矸石。按照國家關于煤矸石綜合利用的精神和我市的具體情況，近年來，我市廣泛采用煤矸石作為路基填筑的原材料。但是，用煤矸石填筑路基的施工工藝、檢測方法、壓實標準、干密度的測定，機械組合及質量控制等技術問題，目前均無成熟、完善的規范和標準，在多年的施工管理實踐中，我們對煤矸石路基填筑施工動技術進行了有益的研究與探索。

2 煤矸石的材質特性

煤矸石是煤在形成過程中與煤伴生或共生的一種堅硬巖石，是煤炭開采生產過程中的副產品。煤矸石主要屬于沉積巖，分頁巖、泥巖、砂巖3類，3類基本同時存在。煤矸石中含有較低的碳，主要礦物成分是伊利石、高嶺石等粘土礦物經及石英、云母石、長石和少量的碳酸鹽和硫鐵礦等，從總體上說煤矸石屬于黏土質原材料。此外，它伴有許多開采附屬物如煤、其他雜物等。煤矸石呈黑、褐色，層狀結構，油脂光澤，較易粉碎，路基成型后，其表面平整，密實。在暴露淋雨、浸水情況下，極小部分粗顆粒自然碎裂成粉狀或片狀。矸石常見自然現象，顯現在存放時間長的矸石山，自然后的煤矸石呈暗紅色。

在煤矸石進場之前，必須對擬采用的材料進行室內試驗，具體試驗項目有級配分析、含水量、液塑限、擊實試驗、自由膨脹率、壓碎值及承載比等。

粒徑>40mm的占5％以下連續級配的煤矸矸石，可作為路基填料使用。煤矸石的壓碎值偏大，一般在20％—30％之間。承載比值較高，一般可達到15％—25％。試驗數據表明煤矸石的各項主要指標都符合路基填料的要求。煤矸石的壓縮系數較小，壓縮模量較高，路基強度遠高于土路基，具有良好的力學性能。煤矸石的強度和變形性對其含水量的變化較為敏感，主要是因為煤矸石中的軟巖石、殘留煤、有機質等物質的穩定性較差，煤及有機質的灰化、硫分的分解或氧化會影響煤矸石的密度和結構狀態，導致變形和強度降低，但強制壓實后水穩性會大大改善。

3 施工準備工作

煤矸石填筑前，路基填前碾壓工作已經完成，且盡量將路基橫坡做好。煤矸石路基采用機械填筑，機具主要有自卸汽車、推土機、平地機、灑水車、中重型振動壓路機，機械設備性能好，并作好檢修和保養工作。運輸方式要因地制宜，應采用自卸汽車運輸和機械化裝車。應防止運輸中的揚塵污染，必要時采取覆蓋措施。

4 煤矸石攤鋪

攤鋪煤矸石前應先放樣，劃出路基邊線、土質護坡界線等。邊線要準確、須直，攤鋪長度應以當天攤鋪、當天碾壓結束為原則。做好排水設施，防止水侵路基。

煤矸石路基采用水平分層填筑法施工。當分成不同作業段時，先填地段應分層留臺階，使每一個壓實層相互重疊搭接，搭接長度應大于150cm，保證相鄰作業段接頭范圍內的壓實度。

土質護坡應與煤矸石填筑同步進行。為保證路基邊緣壓實度，土質護坡填筑時路基兩側各超寬填筑50cm，同時做好土質護坡的排水盲溝。

攤鋪前應在路基中心，路基邊緣等處設置松鋪厚度控制樁，控制攤鋪厚度。煤矸石的松鋪厚度應通過試驗確定，無實測資料時，可按下列數值選用并在施工中予以調整。

人工攤鋪：1.3—1.5

機械攤鋪：1.2—1.3

5 煤矸石壓實

攤鋪后的煤矸石必須及時碾壓，做到當天攤鋪，當天碾壓完畢，以防止水分蒸發而影響壓實效果。碾壓時，應使煤矸石處于最佳含水量范圍內。

煤矸石路基應分層填筑，分層碾壓，采用振動壓路機碾壓。20—30t的重型震動壓路機，每層壓實厚度不得大于30cm。煤矸石碾壓，應遵循先輕后重原則。對人工攤鋪的灰層宜先用履帶式機具8—12t輕型壓路機靜壓1—2遍，穩壓后，用振動壓路機振碾3—4遍。機械攤鋪的灰層可直接用20t以上的中型或重型振動壓路機碾壓3—4遍。碾壓完畢后及時檢驗壓實度，符合規定要求后方可繼續填筑

碾壓順序應遵循先低后高的原則，直線段由土質護坡向路中心碾壓，曲線段由彎道內側向外側碾壓。碾壓速度，穩壓時采用1擋(1.5—1.7km/h)，振碾時用2擋(2.0—2.5km/h)為宜。碾壓輪跡應相互搭接，后輪必須超過兩段的接縫。

對于道路局部邊角地帶，如檢查井周圍、橋臺或擋墻后背、溝槽回填等不能使用壓路機碾壓的部分，應采用小型壓路機、夯實機具進行碾壓夯實并達到規定的壓實度。

6 煤矸石路基施工應注意的問題

(1)煤矸石路基施工中應嚴格控制含水量，含水量不足不易壓實，含水量過大也不易壓實，保證碾壓含水量為最佳含水量±(1％-2％)。填料分層厚度一般在30cm左右，最大不超40cm，應使用人工輔助機械剔除超尺寸粒徑。

(2)最大干密度是控制壓實度的關鍵指標，必須具有典型性、代表性和準確性。壓實度超百是煤矸石填筑的一個非常普遍的現象，但是經過尺寸顆粒的校正后，灌砂法檢測壓實度可以作為煤矸石路基壓實度檢測方法，超百點就只是個別點了。

(3)根據煤矸石的特點，為防止溫度變化和水化作用等引起路基中煤矸石的風化、保證煤矸石路基的穩定性，煤矸石路基需要設置土質路拱、土質包邊和封頂。包邊土寬度不得小于1.5m

(4)煤矸石路基施工中一定要做好施工臨時排水，防止雨水沖刷，損毀路基。

(5)盡量使用在矸石山自燃后的煤矸石，這類矸石呈暗紅色，它含遇水易崩裂的石質煤或煤粉少，有利于形成板體，有利于路基的長期穩定。但這種煤矸石含水量較低，如何達到壓實度是一個比較難解決的問題。

7 結論

經過多年的探素和實踐，我們認為，煤矸石作為一種路基填筑材料，有多項技術指標優于普通土，煤矸石填筑的路基穩定性能好，粘結性強，有較強的抗雨水沖刷能力和抗風雨侵蝕性能。而且煤矸石填筑路基施工條件更加寬松，施工工藝更加簡捷(土方路基受天氣環境的制約較大)。其材質特征完全符合路基填料路用特性的要求。