試論礦渣在路基工程中的應用

鄭東明

(呂梁公路分局，山西呂梁 033000)

省道忻黑線是我省的一條重要出省路，也是陜煤東運的大通道。明通溝至黑峪口段改建時，路線K7～K12范圍內堆放礦渣108 707 m3，根據原設計需換填土方，礦渣遠運5 km填埋并覆蓋黃土，需征用土地(溝)20余畝，這部分礦渣如能利用，既可縮短工期，減少投資，還能節約寶貴的土地資源。利用礦渣和換填土兩種施工方案進行經濟比較，初步估算可節省投資150萬元(見表1)。項目部領導對此十分重視，經研究確定了“利用礦渣填筑路基的施工方案”。

表1 換填土方與利用礦渣經濟比較表

礦渣要作為路基填料，應參照土進行相關實驗項目，還應滿足“路基填方材料應有一定強度，在使用前應進行有害物質的含量試驗，避免有害物質超標，污染環境”［1］的要求。因此對礦渣進行了擊實試驗、級配試驗、CBR測定試驗，對礦渣的性質進行全面分析。

1 礦渣的主要性質

礦渣是工業煉鐵產生的副產品，高爐礦渣由于生產過程中經過高溫、氧化、質地較硬，強度高，結塊較大，破碎困難，它具有以下幾個方面性質:

1)自然級配。它由各種粒徑的顆粒組成，各粒徑組成數量沒有固定的比例關系。自然級配較好的礦渣適用于路基填方，自然級配差的礦渣，可拌砂性土改良后使用。

2)吸水性。礦渣質地堅硬，結構致密吸水性低，自身保水性差，遇水強度不降低且具有較好的透水性，適用于路基填筑。

3)抗風化性。礦渣經高溫氧化，不易風化，適用于路基填筑。

4)可壓實性。礦渣有一定的自然級配，適宜于使用機械壓實。

5)化學性質。礦渣是工業煉鐵產生的副產品，化學性質穩定，未發現有害物質成分。

2 礦渣的材料試驗

1)篩分試驗。“工業鋼渣是較好的填料，必要時應破碎，使用時要有良好的級配，其他工業廢料應按規定進行試驗。［1］”因此對礦渣破碎后進行了篩分試驗，試驗結果滿足JTG 058-2000公路工程集料試驗規程要求。

2)擊實試驗。在礦渣堆中取有代表性的樣本進行擊實試驗，確定礦渣的壓實最佳含水量和最大干密度。

3)CBR值試驗和壓碎值試驗。兩項指標均滿足要求。礦渣各項指標見表2。

表2 礦渣各項指標值

3 礦渣路基的施工

在利用礦渣填筑路基前進行了試鋪。

1)試鋪方案。取地形平坦的K9+600～K9+700段進行100 m實驗段鋪筑。

2)鋪筑方法。用自卸車配合裝載機運料，人工配合推土機掛“米”字線整平。兩邊鋪1.5 m寬包邊土，中間用礦渣填芯。

3)碾壓順序。礦渣整平后，灑水車灑水，用輪胎式振動壓路機錯輪按先兩邊后中間順序碾壓兩遍，再用光輪壓路機靜壓兩遍。

4)質量控制。共碾壓四遍，在每一遍碾壓完成后，要對實驗段固定的八點測壓實度和標高，計算其平均壓實度和平均下沉量。

4 試驗段施工工藝

1)施工準備。對K9+600～K9+700原地面碾壓，先填兩層土，壓實度和平整度達到要求后，定出施工中線和邊線。

2)運輸攤鋪。自卸車將礦渣運至試驗段，兩邊鋪1.5 m寬包邊土，用T-140推土機進行攤鋪整平，用人工掛“米”字線精平，礦渣虛鋪厚度30 cm，包邊土虛鋪厚度35 cm。

3)碾壓。平整度達到要求后，灑水，測量含水量，在接近最佳含水量±290時進行壓實，YZ-18輪胎式振動壓路機先不振動預壓一遍，然后振壓兩遍，YZ-18三輪壓路機靜壓兩遍。

4)質量檢測。對試驗段固定的八點測壓實度和標高，計算平均壓實度和平均下沉量。壓實度檢測方法為灌砂法，下沉量檢測法為水準儀法，見表3。

表3 壓實后平均壓實度和平均下沉量

5 試鋪結果分析

利用礦渣填筑路基，碾壓成型后，路基表面平整，用YZ-18輪胎式振動壓路機振壓兩遍，YZ18-21光輪壓路機靜壓兩遍后，壓實度滿足規范要求，說明壓路機搭配方式基本合理。礦渣虛鋪厚度30 cm，壓實厚度24.4 cm，松鋪系數為1.23。

6 利用礦渣填筑路基的效果

在試鋪結果的基礎上，項目部決定將此10萬余立方米礦渣就近填筑在地形較平坦，填方較集中的K9+100～K12+400地段，施工過程中采用試驗段所采用的人工配合推土機掛“米”字線整平，振壓兩遍，靜壓兩遍的方法進行壓實，采用灌砂法測定壓實度進行質量控制，在40 d時間內完成了填筑任務，比換填土方節約了約30 d時間，取得了較好的經濟效益。路基交工驗收時，K9+100～K12+400所測的彎沉值滿足設計要求，表明礦渣路基的整體強度較好，說明礦渣可以作為路基填料。

7 利用礦渣填筑路基的施工小結

1)采備。礦渣多為鐵廠廢棄物，內部含有雜質且松散易坍塌，采備時應注意安全，并去除雜物。

2)粒徑。由于礦渣結塊較大，使用時應進行粉碎。

3)含水量。礦渣堆的自然含水量較低，采備時應灑水降塵，攤鋪碾壓時應適量灑水接近最佳含水量。

4)厚度。每層壓實厚度控制在20 cm～30 cm。

5)壓實度。壓實度檢測采用沉降量法檢測時，同一點位兩次碾壓后高差應不大于5 mm。

6)試鋪。路基填筑前應先進行試鋪以確定松鋪系數、壓實機具搭配和相應的壓實遍數。

7)砂土包邊。為使成型路基美觀，減少粉塵污染，路基兩邊應用砂土包邊，再用礦渣填芯。

8 利用礦渣填筑路基的意義

利用礦渣填筑路基節約了投資，縮短了工期，保護了耕地，而且做到了廢物利用，消除了礦渣對周圍環境的污染，可謂一舉多得，利國利民。利用礦渣填筑路基社會效益和經濟效益明顯，在今后工作中應不斷總結研究，逐步推廣應用。

［1］JTJ 033-95，公路路基施工技術規范［S］.