粉煤灰路堤在贵州山区软土地基上的应用

　　粉煤灰路堤在贵州山区软土地基上的应用第一章绪论1.1研究背景及意义 随着近年来全球环境问题逐渐严峻，各个国家都面临着环境恶化带来的各种威胁。不论是在工业发达的国家，还是在第三世界，环境保护工作都纳入了国家政府的议事日程。对于人类来说，环境是一个生存问题，不是选择题。就我国而言，解决空气重度污染、酸雨区域扩大、废弃物堆积、废水废气排放等是当前最艰巨的难题。仅我国环境污染造成明显危害的农田面积已达一亿亩，每年全国损失粮食约一千万吨，经济损失约一百亿元，这一情况已引起了政府部门密切关注。近几年来，我国能源工业稳步发展，其中，粉煤灰排量随着火电工业的大力发展而迅猛增长，并且其增长速度惊人。粉煤灰作为电厂的废弃物，大多被随意露天堆放，这就在造成土地资源浪费的同时，导致一系列的水土污染及大气污染进而危害人类健康等更严重的问题。我国对粉煤灰综合利用起于50年代，研究历经了几十年的时间，利用水平一直不高。一直以来，我国火力发电厂数量以一定速度在不断增加，其规模也相应扩大，排放的粉煤灰大量增加，而被利用的数量却没有跟上相应的步伐，这种差距的日益扩大，将约束我国电力工业的发展速度，因此，粉煤灰的综合利用既是社会发展的需要，同时也是人类生存的需要。随着我国公路网的扩大，尤其是高等级公路里程的增加，公路路堤用土量不断增长，与农业矛盾日益突出。而釆用粉煤灰路堤不但可以减少用土，也可以大量消耗粉煤灰。由于粉煤灰自身的密度小、压缩模量小、渗透系数大，可以降低软及沉降量和路堤自身变形量，提高路基整体稳定性。无需多余的施工过程，采取适当的施工工艺就能满足公路路堤的设计要求。在雨季，还能缩短施工周期，也可以降低工程造价。总而言之，经过分析和调査发现，从各方面来看，粉煤灰路堤用于软土地基既具有可行性也具有经济性。.1.2粉煤灰国内外研究现状 在已有的许多著作即期刊中，提到了很多粉煤灰研究的内容。对于粉煤灰的研究已经不是一个新课题了，在美国早已公认废品再循环利用的必要性。国内外的研究主要是计对以下两个方面展开。一是通过试验，研究各产地粉煤灰的物理化学性质，将粉煤灰按不同比例参入各种材料中，成为一种新型材料，并通过修建试验路段研究其工程性能；二是研究粉煤灰的工程应用情况，比如粉煤灰混凝土的应用、粉煤灰筑路等，从而实现资源循环利用、变废为宝。近年来不论是国内还是国外，粉煤灰已广泛用于各种工程建设中。在欧美等国家，粉煤灰主要用于填筑材料，已有较长的历史。经过多年来的发展应用级研究，粉煤灰早已广泛的用在水泥、混凝土、砖和其它建筑制品的生产中。粉煤灰的火山灰活性是使它成为一种良好工程材料的决定性因素。火山灰是一种娃质或娃锅制材料，它本身并无胶凝性，但在微细分散形式并有水分存在的条件下，它能与碱和碱土产物发生反应而生成胶凝性的产物[3]。1911年6月11日美国工程新闻（EngineeringNe3-0.749g/cm3之间。用于试验路中的粉煤灰，最佳含水率为20%，此时，测得其堆积密度大约为1.06g/crn3。将贵州省下表所示五个电厂的粉煤灰采样，进行试验。由于粉煤灰通常露天堆放，因此本次试验采用干烘法，研究各电厂粉煤灰的密度及含水量，釆用比重瓶法测定相对密度。粉煤灰含水量及比重按下面列出的公式计算。试验结果数据见表2.1、2.2。堆积密度测定如图2.2。第三章贵州山区肚地基特性分析..........253.1软土地基性质.........25 3.2贵州山区软土地基工程特质.........273.3贵州山区典型软土地基性质.........283.4软土路基的破坏形式.........303.5软土地基处理常用方法.........33第四章粉煤灰路提在贵州山区软基上的应用研究.........354.1粉煤灰路堤的破坏形式.........354.2软土地基路堤稳定性及沉降计算方法分析.........384.3粉煤灰路堤设计要点.........434.4粉煤灰路堤有限元分析.........444.5本章小结.........52第五章粉煤絲堤施工工艺研究及经济分析.........535.1粉煤灰路堤施工工艺流程.........535.2粉煤灰路堤施工主要步骤.........535.3粉煤灰路堤经济分析.........585.4本章小结.........60第五章粉煤灰路堤施工工艺研究及经济分析5.1粉煤灰路堤施工工艺流程 粉煤灰路堤釆用自卸汽车运输，人工配合机械摊铺找平，压路机纵向分层碾压，工地试验室检测密实度的施工工艺。每班工作长度根据机械配备和压实效果，每lOOm为一个施工流水段[36]。从粉煤灰施工过程看，四区段、八流程的方法也可以应用到粉煤灰路堤的填筑，具体的施工过程略有差别。如果路堤没有做基底处理和土工布碎石盲沟两项，第二层以上直至路面结构的各层可以采用此施工流程[37]。具体施工工艺流程如下图：粉煤灰路堤施工应做好施公前的准备工作。包括中线、边线及排水沟位置的确定，并根据需要设置临时排水沟，以保证施工期间的排水；清理地表、压实地基（压实度应大于90%);根据设计要求准备碎石、砂碌、粘土及粉煤灰，并通过试验测定所需材料的路用性能参数，如液塑限、最佳含水量、强度指标及压缩性能等指标；另外准备好洒水车、装载机、推土机、压路机和运输车等各现场需用设备和仪器。施工过程主要由隔离层施工、填筑体施工、粘土护坡施工、排水盲沟施工、碎石封层施工、搭接处理等步骤组成。.结论本文针对贵州山区的软土地基处理及粉煤灰利用进行研究。主要成果如下： ①粉煤灰是由很小颗粒组成的，是结构疏松的玻璃质球体。通常具备轻质、多孔隙、灰粒组成平均及无粘结性等特点。粉煤灰主要化学成分是Si02、A1203和Fe203，并具有较差的水硬胶凝性。相对于粘土，粉煤灰透水性更好，并且试样的透水性受压实度影响明显。根据击实试验、承载比试验、直接剪切试验、承载板试验和压缩试验研究发现，重击型试验下粉煤灰的最大千密度一般在1.14g/cm3-1.45g/cm3之间，密度在2.0g/cm3-2.2g/cm3之间，粉煤灰密度比一般细粒土最少低20%。粉煤灰液限和塑限较高，塑性指数很小，平均低于一般粘性土25%左右。最佳含水率在19%-20%之内，比其塑限低了近10个百分点。粉煤灰的粘聚力较小，约为12KPa左右，而内摩擦角相对于一般粘土较大，约为26。左右，其抗剪强度特性介于粘土与砂土之间。浸水CBR为4%左右，未浸水时为11%左右，远高于一般粘性土。回弹模量介于45MPa-49MPa之间。粉煤灰的压缩性相对于一般中压缩性土较小，更加接近于低压缩性材料。② 根据调查发现，贵州山区的软土是以软塑状红粘土及流塑状淤泥软土为主，并且它们的工程特性差别较大。贵州山区的软土具有复杂性、不均匀性、隐蔽性，土层软硬互现，表现为可塑状态至流塑状态至软塑或流塑状态至软塑状态最后变成可塑状态的稠度状态分布的特征。软-可塑及软塑状态下的软土为残积层QeL或残坡积层Qel+dl及两者分层的组合，其一般的组成成分为黑褐、褐黄、土黄灰、土黄、褐黄色红粘土、深灰色红粘土，夹有少量的碳酸盐岩或白云岩原岩残块，其土质较细腻均匀。贵州山区的软土表面上覆盖有0-5.0m厚并具有一定承载力的硬壳层，故在设计阶段很容易被遗漏，一般均是在施工的过程中发现的。若不能重视，则很容易造成路基的破坏。............