路基施工粉煤灰路基填筑施工技術(shù)

文／李銀升 寧夏路嘉公路工程試驗檢測有限公司 寧夏銀川 750200

引言：

近年來，為構(gòu)建更為完善的交通運輸網(wǎng)絡(luò)，國家和地方增大了在公路工程中的建設(shè)投入，在這些公路工程中也陸續(xù)采用了新材料、新工藝，克服了傳統(tǒng)技術(shù)的諸多不足，更能保障施工質(zhì)量與效益。路基填筑作為公路工程建設(shè)中的重點和難點，在當(dāng)下的條件下可采用的施工材料及工藝眾多，工程人員需結(jié)合現(xiàn)場條件，合理選擇填筑材料，并加強施工工藝的全過程把關(guān)。粉煤灰的性能優(yōu)越，在一些公路路基填筑中相對適用，但為保障路基施工效果，工程人員需加強粉煤灰路基填筑的技術(shù)管理、質(zhì)量控制。

1.粉煤灰基本性質(zhì)

1.1 物理性質(zhì)

工程建設(shè)行業(yè)在長期發(fā)展的過程中，市場上不僅僅出現(xiàn)了多種施工工藝與技術(shù)，也產(chǎn)生了多樣化的建筑材料，每種建筑材料都有其各自的性能，被應(yīng)用于工程建設(shè)后可發(fā)揮材料的性能優(yōu)勢。粉煤灰作為一種電廠的燃料廢渣，在工程建設(shè)領(lǐng)域利用率越來越高，在公路工程中作為路基填料不僅實現(xiàn)固廢資源高效經(jīng)濟(jì)再利用，還改善了路基的多種性能。路基填筑施工過程中需精確測量和控制產(chǎn)地利用粉煤灰含水量，否則，可能導(dǎo)致路基密實度不符合標(biāo)準(zhǔn)。另外，施工建設(shè)中將粉煤灰的含水量控制在正常范圍，同樣可減小粉煤灰對現(xiàn)場環(huán)境的負(fù)面影響。根據(jù)大量的施工經(jīng)驗，在路基填筑作業(yè)中需將粉煤灰的含水量控制在23%～28%之間。為提高粉煤灰路基的密實度，還需控制粉煤灰的顆粒含量，在0.075mm 以內(nèi)的顆粒含量應(yīng)達(dá)45%。粗粒徑粉煤灰的摩擦力較大，現(xiàn)場實際壓實施工作業(yè)中，含粗粒徑較多粉煤灰的碾壓施工難度較大，常常因單一粗粒級配不良使空隙較大難以達(dá)到密實目標(biāo)。為此，路基填筑作業(yè)中需根據(jù)地區(qū)粉煤灰特性及施工要求，合理檢測、控制、選擇符合粒徑要求的粉煤灰。

1.2 毛細(xì)水作用

粉煤灰不同于其他材料，該類材料的毛細(xì)水作用突出。如在公路工程的路基填筑中采用粉煤灰材料，施工人員應(yīng)考慮粉煤灰的毛細(xì)水作用，采取必要的措施減小這種影響。正式施工期間，不僅僅需提高路基壓實度，同樣要在現(xiàn)場設(shè)置隔離層，如在粉煤灰下層位置，敷設(shè)石灰土，并加裝符合要求的防水材料，通過這一方式減小地下水對路基的侵蝕。

1.3 滲透作用

粉煤灰路基填筑作業(yè)中為達(dá)到最佳的施工效果，相關(guān)人員需根據(jù)路基現(xiàn)場的具體情況，合理布設(shè)盲溝，一般需要在粉煤灰與隔離層中部設(shè)置盲溝，以通過盲溝來排出路堤中的水分。正式施工階段，施工人員在碾壓作業(yè)結(jié)束后應(yīng)在路堤表面灑適量水，保護(hù)灑水的充分性、均勻性，相關(guān)人員在此過程中應(yīng)關(guān)注水分的滲透情況，據(jù)此判定路基碾壓效果[1]。根據(jù)施工經(jīng)驗，滲透水增幅與粉煤灰深度相反，如滲透水增幅程度大大減小，說明粉煤灰深度較大，此現(xiàn)象在雨天相對明顯。綜上，粉煤灰路基施工作業(yè)期間應(yīng)避開雨季。

2.粉煤灰路基施工分析

2.1 施工準(zhǔn)備

如公路工程中采用粉煤灰路基施工作業(yè)，前期準(zhǔn)備工作十分重要，研究地區(qū)工業(yè)產(chǎn)粉煤灰理化性質(zhì)及其作為路基填料的力學(xué)性能，以此基礎(chǔ)，提出粉煤灰作為路基填料在具體應(yīng)用中的試驗技術(shù)指標(biāo)控制，此項工作關(guān)乎整體的施工效果。為提高施工作業(yè)水平，施工準(zhǔn)備階段應(yīng)注意以下方面：（1）試驗準(zhǔn)備。路基施工中所用粉煤灰性能是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，將影響后續(xù)的施工效果。如所采用的粉煤灰存在質(zhì)量問題，后續(xù)開展再規(guī)范的施工作業(yè)，也難以提高路基施工質(zhì)量。前期的試驗準(zhǔn)備就是要檢驗粉煤灰的各方面性能，通過室內(nèi)試驗來判定粉煤灰質(zhì)量是否與施工要求相一致，一般要測定含水量、燒失量等滿足路基技術(shù)要求的粉煤灰填料，如粉煤灰質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，嚴(yán)禁該材料進(jìn)場和使用。（2）材料準(zhǔn)備。電廠排放的粉煤灰一般可作為路基填筑材料，但在具體利用該材料時，前期需進(jìn)行大量的試驗檢測和數(shù)據(jù)積累，依設(shè)計規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，控制選擇符合細(xì)度要求的粉煤灰填料，保障粗、細(xì)粒徑的粉煤灰原灰比例符合規(guī)范與施工設(shè)計要求。對于以全灰施工填筑前，需根據(jù)工程設(shè)計及室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)試驗，確定粉煤灰材料用量。（3）路基準(zhǔn)備。施工人員開始填筑路基之前，應(yīng)按照要求完成路基的碾壓，并設(shè)置3%橫坡，在壓實地基中使用粉煤灰材料，確定包邊土填筑線、排水溝位置，保障后續(xù)填筑作業(yè)中排水溝不受影響[2]。（4）機(jī)械準(zhǔn)備。粉煤灰路基填筑作業(yè)中需用到多種機(jī)械設(shè)備，如自卸車、灑水車等，前期有關(guān)人員需根據(jù)施工中的設(shè)備需求，選配高性能機(jī)械設(shè)備，并做好設(shè)備的檢查與調(diào)試。

2.2 粉煤灰儲運

粉煤灰路基施工作業(yè)中，對粉煤灰材料的需求量異常大，為儲備足夠多數(shù)量的符合要求的粉煤灰，施工人員也需根據(jù)材料供應(yīng)地與施工地之間的距離，選擇恰當(dāng)?shù)膬\方式。針對粉煤灰這類型材料，自卸汽車運輸相對便捷，但為防止污染，一般需在運輸測量上進(jìn)行覆蓋。在施工作業(yè)現(xiàn)場，有關(guān)人員需根據(jù)現(xiàn)場平面布局和路線規(guī)劃，確定粉煤灰儲灰場站，送到現(xiàn)場后能存放于指定區(qū)域，并做好覆蓋防塵措施和周邊排水措施。如粉煤灰存在顆粒組成、含水量等差異，在現(xiàn)場需根據(jù)這些差異分類存放材料。

2.3 粉煤灰攤鋪

粉煤灰路基填筑施工的難度較大，攤鋪與整形為關(guān)鍵的施工步驟，其施工效果關(guān)乎后續(xù)的壓實作業(yè)，也與路基性能存在緊密關(guān)聯(lián)。攤鋪作業(yè)過程中，應(yīng)率先攤鋪包邊土，再攤鋪粉煤灰，包邊土高度略高于粉煤灰，攤鋪作業(yè)過程中因為有削坡寬度問題，包邊土的攤鋪過程中每一個邊都需預(yù)留0.3～0.5m，始終保障粉煤灰的含水量符合施工要求，以提高攤鋪質(zhì)量[3]。施工作業(yè)中專業(yè)人員應(yīng)利用平地機(jī)完成找平，如局部區(qū)域的平整性不足，應(yīng)采用人工找平方式來處理。現(xiàn)場攤鋪施工應(yīng)分兩次進(jìn)行，首次攤鋪作業(yè)中需嚴(yán)格將攤鋪厚度控制在正常范圍，只有當(dāng)首次攤鋪的相關(guān)指標(biāo)達(dá)到要求后方可進(jìn)入第二次攤鋪作業(yè)。路基填筑施工期間，自卸車在應(yīng)從一個方向依次卸料，不得急剎車，也嚴(yán)禁調(diào)頭、轉(zhuǎn)彎，否則可能破壞壓實層，造成壓實層松散。攤鋪上層粉煤灰時，試驗人員需檢查下承層的含水量，只有含水量達(dá)到要求時才可繼續(xù)攤鋪，否則，如含水量過大或者過小，則需采取晾曬或者灑水的處理方式。粉煤灰性能指標(biāo)符合施工要求時，現(xiàn)場由鋼輪、膠輪施工組合壓路機(jī)完成碾壓操作，當(dāng)此碾壓作業(yè)結(jié)束后，利用平地機(jī)找平后再收壓。如現(xiàn)場面對直線段找平作業(yè)，應(yīng)遵循兩邊向中心的順序，而曲線路段的找平作業(yè)則恰好相反，應(yīng)從中心向兩端。為保障路基填筑施工效果，應(yīng)分段分層填筑，在填筑路段預(yù)留臺階，適當(dāng)增強接頭部位的碾壓操作，保障路基強度。

2.4 壓實施工

路基施工中攤鋪與壓實存在前后銜接關(guān)系，當(dāng)前期的攤鋪作業(yè)結(jié)束后，現(xiàn)場應(yīng)立即進(jìn)入碾壓環(huán)節(jié)。由于粉煤灰材料的特殊性，在公路路基施工中攤鋪完成的粉煤灰應(yīng)盡可能在當(dāng)天碾壓，遵循分層碾壓的要求，嚴(yán)格將每層的壓實厚度保持在0.3m 左右。碾壓作業(yè)期間應(yīng)遵循先輕后重的原則。當(dāng)基本的碾壓施工作業(yè)結(jié)束后，專業(yè)人員必須借助相應(yīng)的工具或者儀器檢測壓實度，達(dá)標(biāo)后正式開始填筑。依據(jù)碾壓施工要求，碾壓過程中選擇的方法不同，其碾壓速度也存在明顯差異。

2.5 養(yǎng)護(hù)

基本的碾壓施工作業(yè)完成后，施工人員不可忽視后續(xù)的養(yǎng)護(hù)作業(yè)。如現(xiàn)場作業(yè)中未根據(jù)要求做好碾壓處理，將很難達(dá)到路基施工的要求。如下雨天養(yǎng)護(hù)路基，施工人員應(yīng)在恰當(dāng)?shù)奈恢猛谠O(shè)排水溝，以預(yù)防積水現(xiàn)象。當(dāng)現(xiàn)場有關(guān)人員全面了解了路基壓實情況后，應(yīng)將此結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)情況相對比，當(dāng)完全符合現(xiàn)場情況后再填筑粉煤灰。如存在外部天氣等因素的影響，應(yīng)適當(dāng)限制道路通行，通過灑水來確保粉煤灰濕潤度。

3.工程概況

以某道路工程為例，此工程全長20km，為雙向四車道，最大行駛速度為100km/h，路基寬26m，道路建設(shè)遵循高速公路標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)此工程現(xiàn)場情況的調(diào)查，在項目所在地的粉煤灰材料豐富，經(jīng)由專業(yè)人員的技術(shù)檢測，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的粉煤灰完全能作為路基施工材料。

4.粉煤灰路基原材料技術(shù)要求

為在此公路工程項目中發(fā)揮粉煤灰材料的作用，相關(guān)人員在準(zhǔn)備粉煤灰時應(yīng)注意把控材料質(zhì)量，如施工期間所用的粉煤灰粒徑應(yīng)在0.001～1.18mm 之間，小于0.075mm 的顆粒數(shù)量必須超過總數(shù)的45%，燒失量控制在20%以內(nèi)。如在施工建設(shè)過程中燒失量無法符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行對比試驗，使用前通過擊實試驗來確定其材料力學(xué)性能，主要關(guān)鍵應(yīng)檢驗材料的最大干密度、最佳含水量、CBR。本項目施工作業(yè)開始之前，有關(guān)人員全面分析了粉煤灰的各方面性能，發(fā)現(xiàn)其各方面性能均能符合施工要求。

5.路基施工粉煤灰路基填筑施工技術(shù)要點

5.1 施工準(zhǔn)備工作

5.1.1 原材料準(zhǔn)備

路基施工中材料性能是影響施工作業(yè)的重要因素，在施工前期的準(zhǔn)備工作中，需加強原材料的質(zhì)量控制，通過一系列的試驗來檢測原材料的性能指標(biāo)。粉煤灰進(jìn)場后，須將材料中的腐殖等雜質(zhì)清理干凈。含水率也是粉煤灰材料需關(guān)注的一大關(guān)鍵指標(biāo)，施工人員需根據(jù)施工設(shè)計規(guī)范，將粉煤灰含水率控制在正常標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)上述指標(biāo)符合要求后，再進(jìn)行攤鋪和碾壓施工。如粉煤灰含水量與現(xiàn)場情況不一致，需在灰場進(jìn)行專業(yè)化處理，只有含水量完全達(dá)標(biāo)后粉煤灰才能被運往施工現(xiàn)場。如粉煤灰含水量過低，則需給材料噴灑適量的水，并做好覆蓋處理。

5.1.2 機(jī)械準(zhǔn)備

路基作業(yè)中對機(jī)械設(shè)備的依賴性較大，在施工準(zhǔn)備階段，相關(guān)人員必須合理配置機(jī)械設(shè)備，按照后續(xù)施工作業(yè)中對機(jī)械設(shè)備的需求，配備種類齊全、性能優(yōu)越的機(jī)械設(shè)備。當(dāng)選配好機(jī)械設(shè)備后，還需要組織針對機(jī)械設(shè)備的各種專業(yè)化培訓(xùn)，使有關(guān)崗位人員能熟悉推土機(jī)、裝載機(jī)、壓路機(jī)等的相關(guān)操作，并做好設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)與調(diào)試，使各種設(shè)備均處于正常的運行條件下，在后續(xù)降低設(shè)備的運行風(fēng)險。

5.1.3 人員調(diào)配

本工程項目的規(guī)模較大，每個崗位人員都有其各自的施工任務(wù)。在前期的準(zhǔn)備階段相關(guān)人員也需要根據(jù)施工要求做好人才方面的工作，就是要根據(jù)施工中的人才需求，合理分配各崗位人員的工作責(zé)任，做好不同崗位之間的技術(shù)交底。另外，準(zhǔn)備階段針對施工人員的工作，同樣需對施工人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，通過專業(yè)化培訓(xùn)使每一崗位人員都能熟悉粉煤灰路基填筑施工流程、操作要點，在后續(xù)保障施工作業(yè)的規(guī)范性。

5.2 施工作業(yè)

5.2.1 攤鋪與整型

粉煤灰路基施工中，針對攤鋪作業(yè)環(huán)節(jié)，應(yīng)先攤鋪包邊土，當(dāng)達(dá)到一定的要求后再攤鋪粉煤灰。包邊土需超出限定寬度尺寸0.3～0.5m，以確保施工過程中的凈寬度達(dá)到相應(yīng)要求。上述作業(yè)結(jié)束后，試驗人員需立即檢測含水量指標(biāo)，判定該指標(biāo)與施工要求是否一致。攤鋪施工長度應(yīng)按照當(dāng)日的工程量來確定，一般應(yīng)確保當(dāng)天內(nèi)能全部碾壓結(jié)束。攤鋪施工需推土機(jī)初平、平地機(jī)精平進(jìn)行整平，針對一些邊角等特殊位置，需人工找平，整平時層面需達(dá)到整度要求，層面應(yīng)具一定橫向路拱，以利表面排水。現(xiàn)場作業(yè)一般需分兩次攤鋪，第一次的攤鋪厚度為14～15cm，自卸車需在攤鋪的新料上行駛，不得破壞路基結(jié)構(gòu)；第二次攤鋪需在路基填筑位置進(jìn)行，利用石灰標(biāo)注出方格線[4]。

新一層粉煤灰正式攤鋪之前，試驗人員需檢測下承層結(jié)構(gòu)含水量指標(biāo)，如測定的含水量低于正常值，施工人員需檢查松鋪厚度，隨后在表面噴灑一定量的水來增大含水量。包邊土與粉煤灰都應(yīng)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，才能利用膠輪壓路機(jī)完成靜壓施工，隨后用找平機(jī)進(jìn)行表面的平整，最后清理包邊土表層中的粉煤灰。粉煤灰路基施工作業(yè)中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的作業(yè)條件，將現(xiàn)場劃分為多個施工區(qū)域進(jìn)行分別填筑，先填地段應(yīng)分層預(yù)留過渡臺階，確保每層按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重疊搭接施工，搭接長度超過1.5m，保證相鄰作業(yè)段接頭范圍內(nèi)的壓實度。

5.2.2 壓實

粉煤灰路基填筑中有嚴(yán)格的壓實度規(guī)定，做到當(dāng)天攤鋪，當(dāng)天碾壓完畢，以防止水分蒸發(fā)而影響壓實效果，為達(dá)到相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，在工程現(xiàn)場需配備各類型噸位壓路機(jī)施工碾壓組合，總體遵循先輕后重原則，確保相應(yīng)的效果質(zhì)量。相鄰區(qū)域的壓實作業(yè)應(yīng)適當(dāng)搭接，確保搭接部位壓實度達(dá)到規(guī)定，避免碾壓不均勻影響整層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對于作業(yè)區(qū)無法利用壓路機(jī)完成碾壓部位，一般應(yīng)利用小型手扶振動壓路機(jī)負(fù)責(zé)碾壓操作，以保證壓實的覆蓋面。每一層粉煤灰的碾壓施工完成后，施工人員都需要立即測定壓實度，該指標(biāo)與施工要求相符合的情況下開始后續(xù)路段的填筑施工。

（1）碾壓方案

因為碾壓施工過程中包含了碾壓次數(shù)、速度等，為合理控制這些施工參數(shù)，在前期的作業(yè)中需選出試驗路段，在此路段上進(jìn)行相應(yīng)的施工檢測，通過試驗參數(shù)結(jié)果數(shù)據(jù)分析對比，得到最優(yōu)方案。粉煤灰天然不良級配，抗剪性能較差，成型困難，施工要求較高，其壓實設(shè)備激振力需超260kN。對于本高速公路路基施工作業(yè)，在試驗路段上進(jìn)行了多次試驗，最終獲取了以下方案：22t 壓路機(jī)靜壓2 遍、22t 壓路機(jī)弱振2 遍、26t 壓路機(jī)強振2 遍、26t 膠輪壓路機(jī)碾壓2 遍。

（2）壓實厚度

碾壓施工中壓實厚度也是一個重要參數(shù)。施工作業(yè)中需根據(jù)施工方案及現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備配置、壓實效果等來確定壓實厚度。壓實度可采用填上層檢下層的方式進(jìn)行檢驗，其壓實厚度在0.25～0.3m 之間，如在現(xiàn)場作業(yè)中利用20～30t 中型振動壓路機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，壓實厚度不得超過0.2m；現(xiàn)場配備40～50t 的重型振動壓路機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)時，壓實厚度控制在0.3m 上下。根據(jù)本工程項目情況，最終所確定的壓實厚度為0.3m，利用環(huán)刀法與灌砂法相結(jié)合檢測粉煤灰路基的結(jié)構(gòu)性能，相應(yīng)結(jié)果如表1 所示。依據(jù)表1 中的結(jié)果，施工作業(yè)中的壓實性能基本達(dá)到了施工技術(shù)要求。

表1 試驗段壓實方案效果統(tǒng)計

（3）松鋪系數(shù)

粉煤灰路基填筑作業(yè)中，松鋪系數(shù)也是影響路基性能的重要因素。為減少路基質(zhì)量問題，在現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)有關(guān)試驗段試驗結(jié)果確定松鋪系數(shù)。依據(jù)行業(yè)規(guī)范及施工經(jīng)驗，人工攤鋪與推土機(jī)攤鋪的松鋪系數(shù)分別為1.5～1.7、1.2～1.3。本工程項目中大部分路段均采用的是推土機(jī)攤鋪、平地機(jī)找平方式，利用標(biāo)高測量的方式測定了松鋪系數(shù)。根據(jù)相應(yīng)的測定結(jié)果，最終選定的松鋪系數(shù)為1.25。如施工作業(yè)期間供應(yīng)粉煤灰材料產(chǎn)地有變化，現(xiàn)場作業(yè)需再次根據(jù)壓實效果測定松鋪系數(shù)，依據(jù)測定結(jié)果調(diào)整現(xiàn)場的施工方法。

5.2.3 保護(hù)與養(yǎng)護(hù)

路基填筑施工效果受養(yǎng)護(hù)工作的影響較大，如在現(xiàn)場未做好養(yǎng)護(hù)工作，將影響路基的強度等性能。因此，在路基壓實作業(yè)全面結(jié)束后，需立即根據(jù)路基實際情況進(jìn)入養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)。在養(yǎng)護(hù)作業(yè)期間施工人員需選擇恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)方法，比如，針對陰雨天氣的粉煤灰攤鋪作業(yè)，在相應(yīng)位置挖好護(hù)坡臨時排水溝，排除灰面積水，以免影響上層鋪筑；當(dāng)粉煤灰路基因故較長時間不能繼續(xù)施工時，應(yīng)進(jìn)行表層覆土封閉并碾壓密實，做好路拱橫坡以利表面排水；如不能立即開始下一層施工作業(yè)，則應(yīng)該由專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場的交通管制，在此期間任何車輛不得通行，在路基上適量灑水，利用撒布條遮蓋[5]。

結(jié)語：

粉煤灰是當(dāng)下工程建設(shè)中廣受歡迎的施工材料,作為路基填料的輕質(zhì)骨料,在許多公路工程的路基施工中具有性能優(yōu)勢。探究優(yōu)化粉煤灰填料性能和填筑施工技術(shù)，以此加強粉煤灰路基施工質(zhì)量管理，保障路基填筑施工效果，提高粉煤灰路基施工作業(yè)的規(guī)范性、合理性，保障路基性能。