淺談煤矸石處理軟土地基的施工應用

于 瀟，王鵬飛

(黑龍江省龍建路橋第六工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

1 煤矸石處理軟土地基的施工應用特點和原理

1.1 本施工應用特點

(1)應用綠色環保理念提高社會效益

利用過火煤矸石作為軟土地基處理材料可以解決礦渣的堆放造成的污染，減少固體廢棄物堆放及揚塵造成的危害。

充分利用過火煤矸石透水性好等物理特性，將廢物轉化為可利用資源。

本應用利用過火煤矸石替代砂礫，能大幅度減少砂礫的用量，減少河道采砂對自然生態環境的破壞。

(2)本應用降低工程成本

比傳統技術減少使用砂礫量，該地區過火煤矸石材料豐富，過火煤矸石取得及運輸費用均低于砂礫，因此降低了工程成本。

1.2 本施工應用原理

(1)過火煤矸石代替砂礫

本施工應用采用過火煤矸石和砂礫交替回填，利用過火煤矸石大部分代替砂礫處理軟土地基，利用過火煤矸石透水性和水穩定性好的特性，使處理后的地基成為路基填筑堅實的基礎。

(2)設置填筑隔離層

采用砂礫隔離層、排水砂礫墊層及淤泥反壓護坡道，隔離過火煤矸石與空氣接觸，防止其氧化，使處理后的地基成為路基填筑穩定的基礎。

2 傳統砂礫處理軟土地基的施工

2.1 傳統砂礫處理軟土地基的施工缺點

(1)砂礫開采破壞環境

傳統的軟基處理材料采用透水性較好的砂礫，砂礫一般采取含泥量較少的河灘砂礫，開采對自然產生一定的破壞。

(2)砂礫處理軟土地基成本較高

為保證壓實質量，傳統施工工藝下砂礫每層填筑厚度不超過20 cm，填筑效率不高，造成處理軟土地基成本較高。

3 煤矸石處理軟土地基的施工工藝及注意事項

3.1 施工原材料質量控制

(1)施工用砂礫的質量控制

砂礫的含泥量不大于5%，控制砂礫級配，嚴格控制按1次/1 000 m3檢測砂礫的各項試驗項目。

(2)施工用過火煤矸石的質量控制

根據設計規范要求，過火煤矸石的塑性指數小于等于10，主要成本SiO2、Al2O3、Fe2O3的總含量之和大于等于70%，燒矢量小于等于20%，粒徑大于37.5 mm且含量大于總質量30%的煤矸石材料，嚴格控制按1次/5 000 m3或1次/天(當每天小于等于5 000 m3時)檢測過火煤矸石的各項試驗項目。

3.2 施工工藝

(1)施工前期工作

試驗室采用水中重法確定不同粒級煤矸石的最大容重，分別制作37.5 mm以上不相同的摻配比例樣品，測量其表觀密度。繪制密度曲線確定其線性關系，為現場檢查煤矸石孔隙率提供不同含石量的標準密度。

取煤矸石樣品篩分，分別做粗細集料的凍融循環試驗和燒矢量試驗，證明煤矸石結構穩定性是否良好，替代砂礫的可行性。

試驗室對煤矸石樣品做顆粒分析試驗和塑性指數試驗，證明其透水性以及水穩定性是否良好，替代砂礫的可行性。

試驗室對煤矸石樣品做CBR材料強度試驗，證明其材料強度是否良好，替代砂礫的可行性。

測量人員按施工圖紙要求放樣基槽寬度和深度。在路基外側坡腳及占地界內，利用機械修建汽車便道及臨時排水溝。

(2)基槽開挖

采用挖掘機對基槽開挖，機械挖槽結束后，人工清理基槽基底，檢測基底含水率。

(3)軟基處理材料回填施工

基底檢測合格后，分層填筑過火煤矸石，每層填筑厚度根據試驗段確定，階段分層總填筑厚度不大于60 cm。

對每一層填筑的過火煤矸石進行分層填筑、分層壓實，遵循碾壓原則，并且避免漏壓現象發生，機具組合及壓實遍數根據試驗段確定。

過火煤矸石填筑時，每填筑層采取檢測沉降差的方法控制壓實，過火煤矸石每層填筑檢測沉降差的取值范圍，在試驗段施工階段確定，檢測沉降差的同時采取灌水法檢測填筑層，以壓實度達到規定設計數值確定沉降差的取值范圍。

當軟土地基換填厚度小于等于60 cm時，過火煤矸石填至原地面標高，上層設置排水砂礫墊層；當軟土地基換填厚度大于等于60 cm時，過火煤矸石每個填筑階段厚度不大于60 cm，相鄰過火煤矸石填筑階段之間設置砂礫隔離層，厚度為20 cm。

(4)排水砂礫及反壓護坡道施工

直至過火煤矸石填至原地面標高，上層設置排水砂礫墊層，砂礫隔離層及排水砂礫墊層分層填筑、分層壓實，分層厚度宜為10～20 cm。

砂礫隔離層及排水砂礫墊層，每填筑層進行壓實度檢測，通常采取灌砂法檢測。

排水砂礫墊層鋪筑完成后，在排水砂礫墊層兩側進行淤泥反壓護坡道施工，反壓護坡道施工寬度不小于1.5 m，厚度不小于2 m，位置與路基坡腳緊密結合。

3.3 施工注意事項

(1)采用過火煤矸石和砂礫回填基槽時，分段進行，要掛線虛鋪，掌握虛鋪厚度不大于試驗段確定值。

(2)過火煤矸石及砂礫隔離層厚度要符合要求，過火煤矸石每個填筑階段厚度不大于60 cm，砂礫隔離層厚度為20 cm，厚度偏差應得到有效控制，使過火煤矸石之間起到有效的隔離作用。

(3)排水砂礫墊層及淤泥反壓護坡道的幾何尺寸及是施工質量應嚴格按規范執行，使過火煤矸石與外界起到有效的隔離作用。

(4)有效控制軟基處理回填材料的碾壓質量，壓實及壓實度檢測不合格時，及時重新補充碾壓，不留質量隱患。

(5)準備防雨器具，如果遇到下雨，立即停止施工，對于未施工而被雨淋的基槽，應該等其內部干燥后方可進行施工。對于每個路段的排水溝渠，增設排水工具，防止雨水倒入基槽及路基中。

4 結 論

通過采用此煤矸石處理軟土地基施工工藝，縮短了施工工期，節約了施工成本，減少了大型機械租賃的租金及燃油的消耗，并減少了人工使用數量，同時減少了砂礫的使用量，并減少了材料使用費用，經濟效益顯著。同時此工藝工藝簡單，設備要求不高，利用過火煤矸石作為軟土地基處理材料可以解決廢渣堆放處理和污染，減少固體廢棄物堆放及揚塵造成的危害，利用過火煤矸石替代砂礫，能大幅度減少砂礫的用量，減少河道采砂對自然生態環境的破壞，將過火煤矸石轉廢為寶，展示了節材、節地、節能及環保的綠色施工理念。