淺談尾礦石作為水泥穩(wěn)定級配碎石基層材料的施工技術(shù)應(yīng)用

曹珊珊，張 雷，馬 勇

(1.龍建路橋股份有限公司國際公司,黑龍江 哈爾濱 150090;2.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070；3.龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090)

1 尾礦石的應(yīng)用現(xiàn)狀

在礦區(qū)，由于采煤生產(chǎn)得到的尾礦石數(shù)量較大，卻不能作為建筑材料使用，造成極大浪費。國道集賢至當(dāng)壁公路雙鴨山(尖山區(qū))至寶山段改擴建工程位于黑龍江省雙鴨山市境內(nèi)，作為礦區(qū)在道路工程中主要應(yīng)用各種尾礦來代替碎石做路面基層，對當(dāng)?shù)氐奈驳V資源加以利用。

國外近年來對尾礦石處理及對在道路路基及路面基層中的應(yīng)用總結(jié)，形成了較為系統(tǒng)的研究理論，并充分運用到施工實踐中。在國外主要采用化學(xué)中和法、物理隔離法、表面固化法等手段對道路工程的尾礦石進(jìn)行了實際應(yīng)用。國內(nèi)在尾礦石作為道路基層材料使用時，通過摻加外加劑和水泥用以提高水泥穩(wěn)定尾礦材料的早期強度。尾礦石在道路基層中的應(yīng)用可以降低道路施工成本，減輕了尾礦石在自然放置時所造成的生態(tài)環(huán)境污染和對生物體的傷害。

2 摻加尾礦石的水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)應(yīng)用

2.1 施工準(zhǔn)備

(1)施工現(xiàn)場準(zhǔn)備：下承層驗收，在開工前重新進(jìn)行清理。

(2)材料準(zhǔn)備：包括碎石、尾礦石、水泥等。

(3)設(shè)備準(zhǔn)備：對拌和站設(shè)備進(jìn)行檢修、調(diào)試；運輸車輛保證完好、不漏漿；壓實機具、攤鋪機等設(shè)備及時進(jìn)行檢查、調(diào)試。

(4)技術(shù)準(zhǔn)備：對水泥、粗集料、細(xì)集料等原材料進(jìn)行試驗；做好摻加尾礦石混合料的配合比組成設(shè)計；進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)密實度試驗，測定最佳含水量，做好試驗段施工方案及試驗段技術(shù)交底工作。在滿足設(shè)計強度的基礎(chǔ)上，通過采取控制水泥用量，調(diào)整粗集料、細(xì)集料用量等措施以減少水泥穩(wěn)定碎石基層、底基層裂縫的產(chǎn)生。

2.2 混合料拌和

(1)混合料水泥、集料的摻配比例根據(jù)配合比組成設(shè)計確定，明確各材料倉上料速度。尾礦石通過二次加工篩分集料，重點做好混合料組成設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)密實度及最佳含水量等。

(2)拌和機采用800型穩(wěn)定土拌合機進(jìn)行拌合，并采用二次振動拌和。拌合站根據(jù)基層材料設(shè)置冷拌料倉。經(jīng)過調(diào)試，計量準(zhǔn)確，能夠正常運轉(zhuǎn)。

(3)試驗員在拌和站對水泥劑量進(jìn)行滴定，按施工配合比及時調(diào)整，達(dá)到要求。對拌合站含水量進(jìn)行控制，根據(jù)材料運距、施工現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整，使其超過最佳含水量1～2%。拌合機出料前根據(jù)摻加尾礦石的混合料級配對拌合場的材料進(jìn)行篩分并進(jìn)行微調(diào)整。

2.3 施工過程

(1)施工放樣

根據(jù)基層、底基層厚度及施工經(jīng)驗測放兩側(cè)鋼絲線高度，通過試驗路段確定水泥穩(wěn)定碎石的松鋪厚度。對攤鋪機攤鋪偏差進(jìn)行控制，攤鋪3 m后，在鋼絲線兩側(cè)掛線進(jìn)行檢查厚度檢查，發(fā)現(xiàn)偏差后調(diào)整攤鋪機感應(yīng)器手柄，加強攤鋪厚度控制。

(2)混合料運輸

根據(jù)混合料運距合理配備運輸車量，以確保攤鋪機連續(xù)攤鋪，保證基層的平整度和減少裂縫。

(3)混合料攤鋪

在混合料攤鋪作業(yè)面前下承層采用灑水車將表面灑水濕潤，防止因下承層吸收混合料中的水分導(dǎo)致與基層結(jié)合不良好。采用一臺攤鋪機進(jìn)行混合料攤鋪，防止混合料離析。配備2名測量人員，在攤鋪機前負(fù)責(zé)高程放樣，攤鋪后及時進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核，控制鋪筑材料厚度。

(4)碾壓

通過試驗路段確定對摻加尾礦石的基層混合料施工碾壓程序及碾壓遍數(shù)。碾壓應(yīng)根據(jù)古方要求的程序控制壓路機壓實遍數(shù)。碾壓后試驗員根據(jù)確定的最大干密度和現(xiàn)場含水量及時測定壓實度。壓路機振壓時，壓路機應(yīng)先啟動靜壓后再進(jìn)行振壓；停振后靜壓一定距離后壓路機才可以停機，防止起振過振、停振擁包的現(xiàn)象。

(5)平整度控制和接頭處理

壓路機壓實后采用6 m鋁合金直尺進(jìn)行平整度測量，對不符合要求的及時進(jìn)行處理。橫向接頭采用垂直銜接，采用厚木方或模板對接頭進(jìn)行封堵，并用直尺進(jìn)行檢驗，對碾壓完成后標(biāo)高不符合部分掛線清除。

(6)檢測

隨時進(jìn)行行壓實度的跟蹤檢測，底基層、基層的各項技術(shù)指標(biāo)的測試在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行。

(7)養(yǎng)生及交通管制

碾壓結(jié)束后，應(yīng)立即采用保水養(yǎng)生膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，條件不符合時采用土工布或草袋覆蓋養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7 d。覆蓋后灑水車灑水養(yǎng)生。對養(yǎng)生區(qū)及非養(yǎng)生區(qū)設(shè)立標(biāo)識牌，禁止車輛在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)通行。

3 混合料質(zhì)量控制重點

3.1 原材料的檢測

在石場對原材料進(jìn)行檢測，嚴(yán)格控制試驗指標(biāo)，杜絕各項指標(biāo)超標(biāo)的材料進(jìn)場使用；在拌和站試驗人員對尾礦石材料進(jìn)行綜合指標(biāo)測定。

3.2 配合比驗證

委托有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行理論配合比試驗，試驗人員根據(jù)理論配合比確定合理的施工配合比，并做好試驗段數(shù)據(jù)收集。

3.3 拌和站生產(chǎn)要素控制

委托有資質(zhì)的檢定單位進(jìn)行校驗、檢定上料口的電子秤，保證電子計量儀器的準(zhǔn)確性。拌和站安裝后進(jìn)行試生產(chǎn)，并根據(jù)施工配合比確定拌和站設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)，對拌和站配套設(shè)施進(jìn)行調(diào)整，保證拌和過程中設(shè)備、人員的熟練操作和應(yīng)對突發(fā)情況的技能掌握。

3.4 施工過程控制

(1)尾礦石混合料拌合過程控制

混合料的拌合作為基層施工質(zhì)量關(guān)鍵要素，每個環(huán)節(jié)必須設(shè)置專人控制。每作業(yè)班次生產(chǎn)的混合料必須經(jīng)試驗人員檢測合格后，方可出場。對于水泥劑量不準(zhǔn)確、含水量過大過小的混合料禁止離場。開機前3車料必須對混合料增加檢測頻率，防止剛開機混合料生產(chǎn)不穩(wěn)定出現(xiàn)不合格材料。

(2)施工現(xiàn)場過程質(zhì)量控制

下承層及時灑水濕潤；攤鋪機攤鋪厚度根據(jù)試驗段高度進(jìn)行調(diào)整，熨平板仰角值根據(jù)設(shè)計標(biāo)高進(jìn)行設(shè)定；壓實機具組合及壓實遍數(shù)嚴(yán)格執(zhí)行試驗段數(shù)據(jù)要求。

4 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性分析

4.1 技術(shù)性分析

(1)尾礦石通過二次加工篩分集料，級配可控，壓碎值強度高，含泥量小。

(2)在水穩(wěn)級配碎石基層施工時，其摻量在20%左右，水泥摻量比設(shè)計摻量下浮0.6%，所制作的試件具有保水性強、集料級配均勻、無側(cè)限抗壓強度高等特點，施工現(xiàn)場在齡期內(nèi)均能取出完整芯樣。

(3)經(jīng)摻加尾礦石后，水泥穩(wěn)定級配碎石基層、底基層具有早期強度高、后期強度穩(wěn)定，提高了基層、底基層整體強度，可以優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)層整體性能。

(4)對水泥穩(wěn)定尾礦石基層、底基層進(jìn)行質(zhì)量檢測，其結(jié)果彎沉值較小，可有效提高半基層承載能力。

4.2 經(jīng)濟(jì)性分析

(1)能充分利用當(dāng)?shù)赜行зY源、降低了工程成本。

(2)在水穩(wěn)級配尾礦石碎石底基層施工中，采用20%尾礦石作為集料，尾礦石碎石到場單價為35元/m3，普通碎石到場價為60元/m3，用量10 000 m3的混合料可節(jié)約10萬元。結(jié)果分析可見通過尾礦石的利用，即有效利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有資源，還可以節(jié)約基層施工成本。

5 結(jié) 語

近年來隨著對綠色施工的深入研究和應(yīng)用的高質(zhì)量發(fā)展，環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的重視，發(fā)展尾礦石等非活性摻合料對推動綠色基層施工的可持續(xù)發(fā)展能力具有重要作用,因此，在國道集賢至當(dāng)壁公路雙鴨山(尖山區(qū))至寶山段改擴建工程建設(shè)中，因工程建設(shè)需要，針對尾礦石的組成情況和分布特點，對尾礦資源及其應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)分析，通過對尾礦石作為基層、底基層原材料的研究，把尾礦石做為基層材料應(yīng)用的新資源，為尾礦石基層、底基層生產(chǎn)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)要點，同時為生態(tài)恢復(fù)和資源綜合利用作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。