煤矸石在橋梁臺背回填中的應用分析

中圖分類號：U445.55 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.04.053

文章編號：1673-4874（2025）04-0190-03

0 引言

煤矸石是在煤炭開采過程中產生的廢棄物，開采后做堆棄處理需要占用大量的土地資源1。而我國土體資源緊缺，煤矸石長期堆積也會產生一定的污染，影響周邊農作物生長。另外，煤矸石堆放過程中會產生自燃，雨水的\"淋溶作用\"還會污染周邊地下水[2-3]。選擇強度高、穩定性好的煤矸石用于路基填方材料，可變廢為寶，提高煤矸石的綜合利用率。本文以工程項目為依托，研究煤矸石在橋梁臺背回填施工中應用的可行性，通過現場試驗確定煤矸石回填施工參數，對臺背回填路段壓實質量、彎沉值進行檢測，并開展現場沉降監測，分析沉降變化規律，確定橋梁臺背煤矸石回填施工方案的合理性。

1依托橋梁工程概況

某高速公路設計車速為 100km/h ，路基設計寬度為25.5m，采用雙向四車道設計。施工沿線有多個煤礦企業，煤炭開采過程中產生了大量煤矸石，煤矸石堆積會對當地環境產生一定破壞。為綜合利用煤矸石，降低環境污染，全線橋梁和涵洞臺背回填材料均選用煤矸石。施工路段跨越山嶺地區，沿線分布有16座橋梁，26座涵洞。本文以 5^? 大橋為研究對象，橋梁全長247m，橋面凈寬為25. 5m ，墩高為 14～42m 橋梁上部結構采用30m預應力鋼筋混凝土T梁，柱式墩、柱式臺，樁基礎采用鉆孔灌注樁，最大樁長為 23m。

2橋梁臺背煤矸石回填施工方案

煤矸石取自施工沿線煤礦企業，在使用前取樣送試驗室檢測煤矸石主要物理力學性能指標，為后續制定施工方案提供參考依據。為保證橋梁臺背施工質量，施工前嚴格控制煤矸石級配，對比確定燒失量較低和內部已燃燒過的煤矸石級配較好，不得選用粒徑較大，級配較差的煤矸石4。為了保證煤矸石填層的壓實質量，控制煤矸石最大粒徑 ?80mm ，嚴格控制煤矸石中小粒徑粒料的比例，5mm以下粒料所占比例 ?40% ，且0.075mm以下粒料所占比例應 lt;5%^[5-6] 。對煤矸石取樣檢測壓碎值和承載比，控制壓碎值 ?30% ，承載比 ≥20% 即為合作者簡介：李登偉（1982一），工程師，研究方向：土木工程施工。

另外，煤矸石中不穩定成分在長時間堆積后會產生崩解或分解，影響煤矸石填層的穩定性，尤其是浸水工況下尤為嚴重。因此，應控制煤矸石燒失量 ≤20% ，30d浸水崩解量 ，保證煤矸石強度符合要求]。

本文以 5^? 大橋為研究對象，在橋臺與路基之間設置過渡段，過渡段底面回填長度為 5m ，頂部回填長度為12.88m，路基一側開挖臺階，高度為1m，寬度1 .5m 橋梁與路基接觸部位設置橋頭搭板，厚度為60cm，長度為6m，采用鋼筋混凝土結構。橋梁臺背回填如圖1所示。為了保證排水，基底處理后在地基頂部回填砂礫，設置排水管和排水盲溝。橋梁臺背回填施工設備主要有蛙式振動夯、裝載機、推土機、自卸汽車等設備，壓實采用振動壓實機，局部邊角壓實采用蛙式振動夯。各施工設備之間生產能力相互協調，施工中設備盡量不出現閑置現象，保證施工效率。

圖1橋梁臺背回填示意圖

3煤矸石臺背回填質量檢驗

3.1壓實質量檢驗

根據設計要求，橋梁臺背回填壓實度 9% ，壓實設備選用蛙式振動夯和18t振動壓路機，松鋪厚度分別為20cm、25cm和30cm，邊角位置振動夯擊遍數為 2～4 遍。按照每50m抽檢一個測點的頻率，不同碾壓遍數壓實度檢測結果如圖2所示。

對比分析圖2壓實度檢測結果可知，在不同碾壓遍數下，隨松鋪厚度增加壓實度隨之下降，在碾壓遍數 lt;6 遍時壓實度增長速度較快， gt;6 遍后明顯變緩。當煤矸石填層松鋪厚度為20cm、25cm時，在碾壓遍數達到6遍時壓實度分別為96. 5% .96. 2% ，達到了設計要求，當松鋪厚度為30cm時，在碾壓10遍后壓實度達到96. 3% ，碾壓遍數較多。因此，煤矸石填層松鋪厚度選擇25cm較為合理，碾壓遍數確定為6遍。

圖2不同碾壓遍數下壓實度變化曲線圖

3.2路基彎沉檢測分析

為分析橋梁臺背回填后路基的整體強度，在施工現場開展彎沉檢測。該項目采用貝克曼梁檢測8，每個檢測斷面設置8個測點，分別位于左幅和右幅車道上。橋梁臺背彎沉值檢測結果如圖3所示。

圖3橋梁臺背彎沉值檢測結果曲線圖

分析圖3橋梁臺背彎沉值檢測結果可知，各檢測斷面彎沉值均較小，低于設計要求的 220（0.01mm） ，臺背回填后彎沉值滿足設計要求，整體強度合格。各測點彎沉值最大值為 93（0.01mm） ，最小值為 53（0.01mm） ，彎沉值檢測結果相差不大。通過計算得出所有回填路段代表彎沉值為 87.62（0.01mm） ，遠低于設計值220（0.01mm） ，說明采用煤矸石回填可以保證臺背回填位置的強度，承載能力較好，達到了設計預期。

3.3臺背回填沉降現場監測分析

3.3.1沉降監測方案

為了分析臺背回填路段沉降變化規律，分別在路基中心和兩側路肩位置埋設沉降管和沉降磁環，在施工過程中開展現場沉降監測。 5^? 大橋臺背回填高度為 5.5m ，項目沉降監測斷面距橋臺4m，沉降磁環埋設深度分別為 0m ，2.5m.5.5m ，共布置9個沉降磁環，如圖4所示。

圖4臺背回填路段沉降觀測點布置示意圖

沉降監測時間自沉降磁環埋設完成后開始，結束時間為通車后半年，監測總時長為346d。其中 0～122 d為堆載預壓期， 123～162 d為路面施工期， 163～346 d為運營通車期。

3.3.2現場沉降監測結果分析

在整個施工過程中通過沉降磁環對橋梁臺背回填斷面分層沉降進行現場監測，由于路基左右兩側路肩沉降接近，因此只取右側路肩和路基中央分隔帶位置監測結果進行分析，整理監測數據得到沉降曲線如圖5和圖6所示。

圖5右側路肩沉降變化曲線圖

圖6路基中央分隔帶沉降變化曲線圖

分析圖5和圖6橋梁臺背回填路段沉降監測結果可知，在回填施工完成后經歷了一個快速沉降階段，隨后逐漸穩定，路面施工階段沉降略有增加，而后逐漸穩定。路基中心位置沉降量高于路肩位置，且地基沉降占整體沉降的比例較高，煤矸石填方體自身固結沉降相對較小。路基中心位置沉降量較高，監測完成時最大沉降量為44. 2mm 其中地基沉降為32. ，占整體沉降的72. 4% ，煤矸石填方體自身固結沉降為 12.2mm ，為整體沉降的 27.6% ，地基沉降量相對較大。路肩位置沉降量最大值為29. 7mm ，其中地基沉降為 17.4mm ，為整體沉降的58. 6% ，同樣占比較高。因此，采用煤矸石作為橋梁臺背回填材料可有效降低沉降，提升承載能力，具有較好的推廣價值。

4結語

為驗證煤矸石作為橋梁臺背回填材料的實用性，本文結合實際工程項目進行分析，在施工過程中對施工路段壓實質量、彎沉值進行檢測，并選取代表斷面開展現場沉降監測，分析實測數據得出結論：（1）通過對比不同松鋪厚度煤矸石填層壓實度檢測結果，確定最合理的松鋪厚度為25cm，碾壓遍數為6遍；（2整理分析橋梁臺背回填路段彎沉值檢測結果，得出代表彎沉值為87.62（0.01mm） ，遠低于設計要求的 220（0.01mm） ，說明采用煤矸石回填橋梁臺背整體強度高，承載能力好，達到了設計要求；（3）分析現場沉降監測數據表明，在橋梁臺背回填施工后經歷了一個快速沉降階段，在路面施工期間沉降略有增加，沉降主要組成部分為地基沉降，煤矸石填方體固結沉降占整體沉降的比例較小，且各部位沉降均較小，說明選用煤矸石作為臺背填料可提升路基與橋臺連接部位的承載能力，控制沉降，具有良好的推廣價值。

參考文獻

[1]余柏林.煤矸石基微細粉在路面施工中的應用[J].中國公路，2024（10）：98-101.

[2]賈冠華，賈佳，劉瑋，等.MICP增強改性煤矸石在水穩材料中應用的試驗研究[J].公路交通科技，2024，41（3）：50-60.

[3]尉曉雪，楊彪，吳靖江，等.水泥穩定掘進煤矸石公路基層應用試

[4]李國梁，胡偉鋒，劉佳，等.充填型巖溶隧道仰坡滑塌機制及穩定性控制技術一以宜賓巡場至玉和公路下壩隧道出口段為例[J」.隧道建設（中英文），2024，44（2）：274-281.

[5楊春山，楊雪強，王雅甜，等.建筑敏感區隧道破除抗滑樁進洞轉換體系設計與施工方案優選[J].現代隧道技術，2023，60（6）：220-227.

[6陳興，王懷正，宋戰平，等.山嶺淺埋隧道進洞方案優化與洞口段穩定性分析[J.西安建筑科技大學學報（自然科學版），2023，55（3）：359-367.

[7]楊輝，裴俊豪，朱吉斌，等.大斷面淺埋隧道下穿公路進洞施工技術應用研究[J].隧道建設（中英文），2022，42（增刊2）：440-448.

[8]劉保成.高速鐵路偏壓隧道高邊坡零開挖進洞施工技術研究[J].鐵道建筑技術，2022（1）：105-108