煤矸石在高等級公路路基施工中的應用

郭應帥

摘 要 目前，如何解決煤矸石的有效利用問題已經成為重要研究課題。公路工程路基填筑施工中，要求消耗大量土石資源，在路基填充時煤矸石的應用，可降低毀田取土，還能消耗大量煤矸石，減少對土地的堆積占用，是煤矸石再利用的良好路徑。伴隨我國新一輪交通投資的發展，在高等級公路路基施工充分利用煤矸石應用前景極為廣闊。

關鍵詞 高等級公路；路基施工；煤矸石

中圖分類號 U4 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）08-0047-01

作為我國化石能源的重要類型，煤炭儲量極為豐富，且在我國一次能源消耗整體過程中，煤炭所占比例已超過70%。隨著經濟社會的進一步發展，煤炭使用量也越來越多。隨著煤炭產量的逐年增加，煤矸石作為一種和煤伴生的巖石，其排放量也越來越大。煤矸石主要由開采及洗選加工煤炭時產生，大量存在于各個產煤礦區。據相關數據顯示，與原煤整體產量相比，我國現階段煤矸石排放量就高達20%左右。自1960年以來，我國煤矸石累計排放量就超過了90億噸，每年煤矸石新增量就達到了6億噸左右。我國大部分地區都存有煤矸石大量堆積現象，且無法合理利用及有效處理。煤矸石的大量堆積不僅會嚴重污染空氣，還會威脅到人們的生命安全。為此，近年來，國家對煤矸石廢物再利用越來越重視，并積極對煤矸石環保利用路徑進行研究。伴隨公路工程建設取土填筑路基成本的不斷增加，將煤矸石用于公路工程建設，可有效解決上述問題，且具有良好路用性能。

1 高等級公路路基煤矸石參數設計

本文以某雙向四車道一級公路為例進行，本路段設計時速為每小時100km，26m為其路基寬度。在本公路線路終點周圍設置煤矸石路基試驗段。根據工程建設需求，可在該公路K32+520—K32+720段鋪設煤矸石路基試驗段，200m為試驗段長度。按照施工流程，現場攤鋪試驗段的主要目的就是對松鋪厚度、碾壓遍數等參數的準確確定，且以此指導施工。

1.1 現場碾壓沉降試驗

根據網格路基填料可均勻攤鋪到工作面上，隨后碾壓松鋪的填料，保證其壓實度及承載能力滿足設計要求。本工程選取振動壓路機（22t）進行施工，按照“靜壓1遍+振壓6遍”的碾壓組合，分別在靜壓1遍+振壓3遍、靜壓1遍+振壓4遍、靜壓1遍+振壓5遍、靜壓1遍+振壓6遍后，對路基碾壓層面指定點標高進行準確測量，且對相應沉降量進行計算。在結束碾壓作業后，可根據規范規定進行點位合理化選取，并實行干密度試驗，對壓實度的合格性進行檢驗。

相隔20m順著路基中線進行一個沉降觀測橫斷面的選取，要求將5個標高觀測點設置到各個橫斷面上，以此觀測碾壓沉降。選取路基埋入鋼球的方式對標高觀測點進行標記，標高則選取水準儀測定。完成碾壓作業后，可選取灌砂法進行現場干密度試驗，以此取得準確的壓實度數據。具體碾壓沉降量如表1所示。

煤矸石層完成以上碾壓工序后，需在進行1遍靜壓收光。隨后按照規范規定在試驗段內選點，進行壓實度測定。樁號K32+560壓實度為96.5%；樁號K32+580壓實度為97.1%；樁號K32+600壓實度為97.2%；樁號K32+620壓實度為96.7%；平均壓實度為96.9%。松鋪煤矸石層為35cm，應保證振壓沉降差在2mm以下。

1.2 試驗結果分析

伴隨振壓次數的不斷增加，路基沉降速率將逐步降低，個別點將會產生回彈現象，其主要原因在于振動壓實對相應深度的土體壓實作用較大，但對表層土體具有松動功能，能夠導致路基表層土體剪漲，因煤矸石具有極為松散的顆粒，在結束振壓作業后，需對路基進行靜壓收光處理，遍數為1到2遍。由表2可見，96.9%為平均壓實度，與本工程壓實度要求相符。

1.3 松鋪系數的確定

作為重要技術參數，松鋪系數對煤矸石壓實影響較大。施工中松鋪系數選取應具合理化。公式為：

其中，松鋪系數由K表示；

煤矸石層松鋪厚度可由h松鋪表示；

煤矸石層壓實厚度可由h壓實表示。

由此得出，煤矸石層35cm松鋪系數為1.10。

2 高等級公路路基施工中煤矸石施工工藝

2.1 人員及機械配置

工程施工前，應保證施工組織管理機構完善，并進行質量保證、安全管理及環境保護體系的建立與健全。工程施工相關人員應及時進場，并向監理單位上報。施工機械進場后，需做好調試工作。本工程機械配置情況如表2所示。

2.2 原土地面處理

按照相關施工規范規定，施工前必須清理干凈路基場地，且做好平整工作。要求清理干凈原地面植被、雜物、積水等。同時選取機械壓實基底，保證其與施工設計要求相符。如路段土質較為干燥，并具有良好水文情況，便于排水，則可直接進行整平碾壓施工，當其壓實度、平整度滿足設計要求后，即可在路基表面選取粘土進行路拱設置，其坡度為3%左右，這樣為降雨排水極為有利，能夠降低對壓實煤矸石路基的影響。如路段土質含水量過多，一般情況下進行翻曬即可，但特殊情況下，需挖除原土，換填煤矸石塊處理。

2.3 施工測量

施工前需復測公路沿線導線點與水準控制點，向施工場地周圍引水準標高，且做好埋設工作。隨后進行道路中樁恢復，及時將邊線控制樁拉出。

2.4 攤鋪

清理及平整場地后，相隔20cm沿線進行控制樁設置，選取的設備為全站儀。橫斷面高程可選取水準儀進行測定，并將邊樁準確定出，進而將煤矸石與包邊土施工范圍確定出來。順著路基邊緣按照松鋪厚度縱向定樁掛線施工，且保證豎直定樁、平順掛線。按照網格在攤鋪施工作業時進行布料施工，根據掛線高度通過推土機攤鋪平整煤矸石。

選取水平分層法進行路基填筑，碾壓施工前，如煤矸石顆粒粒徑在15cm以上可剔出，可破碎，且選取平地機做好整平作業。矸石在碾壓環節如形成支點應立即做好處理工作，避免對壓實度造成任何影響。如局部大顆粒出現堆積情況，需及時進行細顆粒補充及級配改善，避免出現粗集料窩，導致碾壓板結無法成型，此時需選用挖除換填施工方式進行作業。和包邊土結合位置，應加大施工質量重視程度，避免出現壓實度不符現象。

2.5 碾壓施工

松鋪厚度合格后才可進行碾壓施工，與最佳含水率相比，煤矸石含水率應多出1%～2%左右。要求按照“低—高、慢—快、靜壓—振壓、弱振—強振”原則進行碾壓作業。要求前后兩臺壓路機配合施工，相近路段需做好搭接作業，每小時壓路機行駛速度需控制在2～4km之間。如大型碾壓機械局部無法壓實，可選取小型機械或人工方式進行補壓。為避免水分蒸發，對壓實效果造成嚴重影響，需做到攤鋪與碾壓同一天施工。

3 結論

綜上所述，隨著我國機動車保有量的不斷攀升，公路工程所承擔的交通壓力也在進一步增加，必須要不斷提高施工質量以適應新的時代需求。煤矸石作為高等級公路路基施工的新材料，提高施工技術水平，規范施工流程，才能有效提高路基承載力，提高公路使用性能。

參考文獻

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