高速公路粉煤灰路基填筑技術(shù)研究

崔亞林

摘要：我國(guó)發(fā)電廠每年排放的粉煤灰量超過3億噸，將其用于路基填料可以很好的解決粉煤灰對(duì)環(huán)境的污染問題，提高資源的利用率，本文就粉煤灰用作高速公路路基填料的技術(shù)問題進(jìn)行分析，以期為此類工程的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路；粉煤灰；填筑技術(shù)

本文就粉煤灰用于2008年遼寧沿海產(chǎn)業(yè)基地，把鲅魚圈電廠囤積的海排灰與電廠粉煤灰按照比例應(yīng)用到路面底基層和基層下面層中去進(jìn)行分析，對(duì)粉煤灰路基施工過程中基底處理、含水量控制、以及壓實(shí)等的關(guān)鍵工藝進(jìn)行研究，并提出粉煤灰路基施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素，以期為此類工程的施工提供借鑒。該項(xiàng)目創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益，獲得營(yíng)口市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，遼寧省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，到目前為止道路完好。

1.粉煤灰工程性質(zhì)

粉煤灰是火力發(fā)電廠的固體排放物，經(jīng)除塵器所收集的，灰白色散粒狀物質(zhì)，如果粉煤灰含水量偏高，則呈黑色。由于其來源的特殊性，使其具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。粉煤灰的性質(zhì)與煤源有著密切的關(guān)系，此外煤炭的細(xì)度、燃燒方式、除塵效率等，都會(huì)對(duì)其性質(zhì)產(chǎn)生影響。不同地區(qū)、甚至相同地區(qū)不同發(fā)電廠所生產(chǎn)的粉煤灰的性質(zhì)也有差異，這使得粉煤灰的二次利用受到一定限制。但是，根據(jù)國(guó)內(nèi)關(guān)于粉煤灰的工程性質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果表明，粉煤灰與傳統(tǒng)的細(xì)集料相比，具有自重輕、強(qiáng)度高、固結(jié)速度快、低壓縮性等優(yōu)點(diǎn)，是路基填料的較好選擇。但是另一方面，由于粉煤灰的黏聚力較低、毛細(xì)現(xiàn)象較為明顯，不利于路基邊坡的穩(wěn)定。同時(shí)，在使用粉煤灰時(shí)，還需要對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分析，避免重金屬超標(biāo)對(duì)環(huán)境造成污染。

2.粉煤灰施工關(guān)鍵問題

2.1準(zhǔn)備工作

施工前應(yīng)先對(duì)路基關(guān)鍵位置進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，即坡腳、邊溝等位置。在設(shè)計(jì)邊溝旁修建臨時(shí)的排水溝，并在修建截水溝或者攔水帶攔截可能流向路基的水，確保施工期粉煤灰的含水量在可控的狀態(tài)。在施工前應(yīng)在試驗(yàn)路段對(duì)粉煤灰的進(jìn)行測(cè)試，確定最佳含水量，施工時(shí)應(yīng)確保粉煤灰的含水量與最佳含水量的差值在2%以內(nèi)，如果超過需要進(jìn)行晾曬或者澆水增濕。

2.2含水量控制

影響路基壓實(shí)度的主要是路基填料的含水量，在施工過程中必須確保粉煤灰的含水量與最佳含水量的差值在2%以內(nèi)。如果粉煤灰的含水量偏低，以孔隙水為主，在碾壓的過程中，不能起到潤(rùn)滑作用，另一方面，由于顆粒之間的引力較大，粉煤灰顆粒很難克服引力發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，導(dǎo)致壓實(shí)效果差，隨著含水量的增加，結(jié)合水膜變厚，分子間的引力大大降低，顆粒相對(duì)移動(dòng)擠密，提高壓實(shí)質(zhì)量，如果含水量過大，空隙內(nèi)填充自由水，同樣也會(huì)阻礙顆粒的移動(dòng)，不利于壓實(shí)。因此嚴(yán)格控制粉煤灰的含水量是路基填筑的關(guān)鍵問題。由于粉煤灰吸水快，含水量升高較快，同時(shí)在運(yùn)輸過程以及碾壓過程中由于多種因素其降低也較快，在高速公路路基施工中利用灑水車增濕在經(jīng)濟(jì)上不合理，而且未碾壓的路面較為松散，不利于載重車輛通行。因此對(duì)于含水量的控制可以通過以下兩個(gè)方面完成：①加強(qiáng)施工管理，確保當(dāng)天出廠攤鋪，當(dāng)天完成碾壓成型；②富余蒸發(fā)量，即使粉煤灰的出廠含水量高于最佳含水量，充分考慮運(yùn)輸、施工過程中的蒸發(fā)量，加水量可以通過Q=（L×B×H×ρ）×（W1-W0），公式中，L、B、H分別為路基的長(zhǎng)度、寬度、厚度，ρ為濕密度，W1、W0分別為目標(biāo)含水量、最佳含水量。

2.3攤鋪工藝

粉煤灰路基施工前應(yīng)先設(shè)置隔離層，隔離層的橫向坡度應(yīng)≥3%，以利于施工階段的排水，粉煤灰路基橫斷面示意圖如圖1所示。同時(shí)壓實(shí)度應(yīng)滿足規(guī)范要求。攤鋪的長(zhǎng)度的確定因遵循當(dāng)天攤鋪當(dāng)天碾壓成型的原則。粉煤灰路基的填筑應(yīng)采取水平分層填筑碾壓法，同時(shí)預(yù)留下一階段的施工臺(tái)階，以確保路基搭接的連續(xù)性，臺(tái)階的寬度應(yīng)大于1.5m，同時(shí)壓實(shí)度應(yīng)滿足要求，粉煤灰的攤鋪系數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，如無試驗(yàn)結(jié)果，可以按以下值進(jìn)行調(diào)整：人工攤鋪取1.5～1.7，平地機(jī)取1.1～1.2，推土機(jī)攤鋪時(shí)取1.2～1.3。

2.4碾壓工藝

碾壓應(yīng)遵循當(dāng)天攤鋪當(dāng)天碾壓的原則，以保證碾壓時(shí)粉煤灰的含水量在最佳含水量附近，避免蒸發(fā)或者降雨對(duì)含水量的擾動(dòng)，影響壓實(shí)效果。在高速公路工程中，粉煤灰的碾壓宜采用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)分層碾壓，分層厚度應(yīng)根據(jù)壓實(shí)機(jī)械的型號(hào)和壓實(shí)功通過現(xiàn)場(chǎng)試壓確定，一般情況下，20～30t的壓路機(jī)分層厚度≤0.2m，當(dāng)采用40～50t或者中型振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)分層厚度應(yīng)控制在0.3m以內(nèi)。

3.粉煤灰施工質(zhì)量控制

粉煤灰路基施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制以下問題，以確保施工質(zhì)量減少環(huán)境污染。

3.1含水量控制

攤鋪前應(yīng)嚴(yán)格控制含水量，取灰的深度要保持一致，不同灰源由于工程性質(zhì)存在差異不能混用；碾壓過程中如果出現(xiàn)局部含水量過高（達(dá)到40%以上），則應(yīng)該在路基成型后，用旋耕機(jī)或者鏵犁將其翻開晾曬，直至含水量滿足要求，然后對(duì)該區(qū)域進(jìn)行局部碾壓。

3.2粉煤灰質(zhì)量控制

運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)的粉煤灰應(yīng)不含秸稈或者其他雜物，以免影響路基施工的質(zhì)量，在出廠前應(yīng)先將表面雜物清除再進(jìn)行裝車，至現(xiàn)場(chǎng)后及時(shí)檢查并清除其中的雜物。另一方面，還有確保運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)的粉煤灰滿足施工的要求，對(duì)于大粒徑、級(jí)配差、瀝水快、難碾壓成型的粉煤灰應(yīng)及時(shí)清除，以免影響施工質(zhì)量。

3.3環(huán)保控制

粉煤灰施工過程中會(huì)造成粉塵污染，尤其是在夏季或者刮風(fēng)的季節(jié)，粉煤灰不僅會(huì)危害施工人員的身體，還會(huì)對(duì)沿線下風(fēng)口的農(nóng)作物、居民造成影響，因此在運(yùn)輸過程中必須用帆布進(jìn)行遮蓋，施工過程中控制揚(yáng)塵，及時(shí)噴霧，降低粉塵。另一方面，在使用粉煤灰前需要對(duì)其重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于重金屬含量超標(biāo)的粉煤灰禁止直接使用。

3.4壓實(shí)層保護(hù)

壓實(shí)過程中避免采用“來、去”震動(dòng)碾壓，宜采用去時(shí)振動(dòng)來時(shí)靜壓。施工過程中未經(jīng)允許載重處理應(yīng)禁止駛?cè)雺簩?shí)層，攤鋪過程分兩次，一次攤鋪時(shí)倒車上灰原路返回，二次攤鋪時(shí)在以及攤鋪的灰層行車。

3.5雨天保護(hù)

粉煤灰路基施工時(shí)應(yīng)密切關(guān)注天氣狀況，應(yīng)在降雨前完成碾壓成型，在降雨前不要提前攤鋪包邊土，如果已經(jīng)攤鋪，則需要在包邊土開挖臨時(shí)的排水溝，避免雨水在施工區(qū)匯聚。

4.結(jié)束語

本文首先介紹了粉煤灰的工程性質(zhì)，其具備用作路基填料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其毛細(xì)作用、重金屬。粉塵污染也需要注意，然后介紹粉煤路基填筑的關(guān)鍵技術(shù)問題，應(yīng)嚴(yán)格控制含水量，選擇合適的攤鋪系數(shù)以及科學(xué)的碾壓工藝，最后對(duì)粉煤灰路基的質(zhì)量控制進(jìn)行討論，列出主要的控制要素以及控制措施，以期為類似工程提高參考和借鑒。

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