論粉煤灰在高速公路路堤施工中的應用

顧家菔

摘 要：目前，將粉煤灰作為填料已經開始應用于高速公路路堤工程中，文章將結合實際工程，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，大多數情況下，都需要借土，本工程所在地為平原地區，地勢平坦，高速公路沿線區域以耕地為主，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 粉煤灰性質研究

原煤經過粉碎處理，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，形成的呈現玻璃質結構的燒結物。不同的電廠排除的粉煤灰的性質也存在一定的差異，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，包含非結晶物質和結晶物質，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材料，粉煤灰與粘性土、砂土的指標參數對比如表1所示。

由于粉煤灰具有透水性能好、結構強度高、自身重量輕等性質，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，有效的發揮粉煤灰的優勢，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]。不僅能夠節省土地資源，還能減少工程經濟成本，具有經濟效益和生態效益的雙重價值。

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，可以發現，不同區域、不同層次的粉煤灰試樣的指標參數明顯不同，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，試驗路段結果顯示，采用人工攤鋪方式時，可以在1.45～1.55的范圍內選擇松鋪系數，控制壓實厚度在20公分以內。采用人工攤鋪和機械攤鋪協作方式時，可以在1.1～1.3的范圍內選擇松鋪系數，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[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，才能保證壓實質量。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，調整含水量，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，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，選擇路基兩側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，部分區域采用人工作業方式，構造完整的交界線。第四，按照攤鋪-壓實相結合的原則，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、先兩側后中間為原則，每次輪跡的重疊區域在30公分左右。第三，同時開展粉煤灰填筑碾壓和土質護坡碾壓作業。第四，碾壓施工結束后，檢查各項指標參數，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，可能出現施工脫節的問題，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，并適當增加臺階長度，保證壓實效果。

5 結束語

總之，作為高速公路填筑材料，粉煤灰具有透水性能好、結構強度高、自身重量輕等優點，并且可以降低經濟成本，節省土地資源，經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]//節能環保、和諧發展-2007中國科協年會論文集（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.