煤矸石填筑路堤施工

煤矸石在填筑公路路堤中的使用调兵山市交通局邱立舒[摘要]本论文详细论述了煤矸石路堤施工中的具体问题,根据煤矸石的材料性质及特点,对煤矸石压实厚度、级配、碾压成型及含水量的控制提出了切实可行的方法。[关键词]煤矸石压实厚度压实标准含水量施工环保一、概述我国是产煤大国，煤矸石是一种排放量很大的煤炭采掘工业废料。在煤矿地区每一处矿井就有一座或几座占据大片土地的煤矸石山。而且随着煤炭的不断开采矸石山也以很快的速度聚增。这些灰长期大量堆放，既占用了农田、土地资源，又严重污染了环境。煤矸石的利用率仍很低，利用煤矸石的一系列技术问题成为十分重要的课题。近年来，我国公路迅建设猛发展。修建路堤需要大量填料。而在广大的平原地区就存在一个大量取土占用农田的矛盾；大量的挖取山石、土地造成严重破坏环境，促使加剧水土流失；同时，有的路段要经过软土地区，采用一种遇水稳定的填料，无疑对路堤的稳定有重要意义。煤矸石不仅是一种压实后不透水填料，而且是一种廉价材料，所以大量修筑路堤时，“以矸代土”、“变废为宝”，具有重要的经济效益和社会效益。二、煤矸石工程性质及特点1.工程性质本文所论述的煤矸石是煤矿采掘过程中的废料，其主要成份是破碎的岩石和煤炭形成过程中产生的泥质岩等。泥质岩露天堆积后经过风雨冻融很快风化，吸水率很低，矿物成份接近粘土，只是含炭量较粘土高。遇水后颗粒表面形成胶状物，透水率极低。70年代，东北矿区附近的土平房经常采用风化煤矸石覆盖屋面用以防水，可见其透水率之低。其遇水稳定性能远远好于粘土，加之其中含有碎石、石屑，压实后的强度远远大于粘土。一般最大干容重可达2.15g/cm3。只要含水量控制好易于成型。2.物理性质2.1级配分析煤矸石天然级配不是很好，其主要是大粒径部分不适应工程使用，必须剔除。取矸石剔除10cm以上粒径后筛分结果见表1表1筛孔尺寸（mm）100403020105210.50.075分计筛余（％）通过量（％）8972921473155515391530132662071350经过击实试验后得：gc=2.16g/cm3w0＝9.0％2.2含水量煤矸石使用的关键除需要根据施工机械型号选择最经济的压实厚度之外，就是要严格控制含水量。含水量偏高会产生弹软；偏低松散不易成型，影响强度。试验证明，施工前必须根据所用材料做好击实试验，取得最佳含水量范围，以便指导施工。2.3力学指标由剪切试验Φ＝320c＝10.2Kpa采用BZZ-100轴载贝克曼梁测试形成后的路基，换算抗压回弹模量E0=46Mpa。由此可见，煤矸石是性能较好的废物利用路基建筑材料。我市在1996年省级公路〔沈环线〕k382+100-k392+100路段改建中，因东部平原路段10km3 路基因土源匮乏采用了煤矸石填筑路基取得了良好的效果。实践证明煤矸石填筑路基的稳定性、抗遇水变形性能远比k372+300-k382+100的粘土路基好。三、煤矸石填筑路基的施工1.煤矸石填筑的压实特点1996年省级公路〔沈环线〕改建中，选出k382+100-k382+400间300米路段进行了碾压试验，压实机械采用YZ-12B；填筑厚度采用30cm压实结果见表2。表2煤矸石压实遍数与压实度关系表项目碾压遍数24681012含水量（％）9.111.113.115.116.117压实度（％）407085959696从表中数值可以看出，压实度随碾压遍数增加，碾压遍数达到10遍时，已经达到了压实标准，而到12遍时其强度已不再增加。试验证明含水量高于11％，路基产生弹软，压实度上不来；含水量低于6％则松散不易成型。2.关于压实标准问题交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-94）规定了土方路堤的压实标准（见表3）。表3各等级公路路堤压实度标准路堤类型距路槽底深度（cm）压实度（%）高等级公路、一级公路三、四级公路土方路堤0-30封顶层-—940-8096—9480-15094—93>15093—90鉴于煤矸石压实的特点，我们认为有必要搞一个“施工控制标准”（表4）表4规范标准与施工控制标准距路槽底深度（cm）压实度（%）规范标准施工控制标准0-30969630-80969680-1509494>1509393煤矸石填筑路基应该根据所采用的材料控制好级配；根据压实施工机械型号选择最经济的压实厚度，严格控制含水量，充分地做好试验后，采用施工控制标准施工，其结果将减少一些不必要的返工。同时在一定程度上减少机械设备的投入，有利于加快工程进度和提高经济效益。3.煤矸石填筑路基的压实（1）为了获得较好的压实效果必需注意煤矸石级配，粒径≥压实厚度70％必须剔除。(2)机械摊铺的填筑层可直接用中型或重型振动压路机、羊足碾3 碾压，振动压路机后，再以静作用压路机静碾1-2遍。振碾的遍数由试验确定。(3)碾压速度，稳定时采用1档（1.5-1.7km/h）,振碾时用2挡（2.0-2.5km/h）为宜。碾压轮迹应西哪个户搭接，后轮必须超过两段的接缝。(4)局部边角接。地带的处理桥台或挡墙后背、沟槽回填等不能使用压路机碾压的部位，应用小型手扶式振动压路机，硅式打夯机进行碾压、夯实并达到规定压实度。（5）严格控制含水量，天然含水量比最佳含水量差距大的煤矸石必须采用均匀洒水翻拌或翻拌晾晒的方法使之其含水量接近最佳含水量后方可碾压。(6)摊铺后须及时碾压，作到当天摊铺，当天碾压完毕，防止水分蒸发或着雨，而影响压实效果。(7)每层碾压结束后，应在压实层中间部位用环刀检验实度。4.压实厚度一般而言填土厚度越薄，越容易压实，填土厚度过厚，则不易压实。所以应该通过试验寻求一个最佳的厚度，才能达到即经济又效果良好。压实厚度与压路机的吨位、摊铺方式以及填料的性质、含水状况等条件密切相关。压实厚度不宜在施工开始阶段硬性规定，而应通过试验路段反复调整，以期在保证质量前提下充分发挥机械设备的效用。5.含水量的控制是否能控制在最佳含水范围内，对煤矸石的压实是至关重要的。无论偏高或偏低都无法压实。视运输距离和气候条件将含水量调节到略高于最佳含水量范围。已摊铺的煤矸石因故造成过湿过干，应晾晒或喷洒水分调整含水量，以达到1.0-1.1倍水量为度。加水量可按下式计算：Q=×0.01(w1-w0)式中：Q——所需加水量（Kg）L——路段长度（m）B——路段宽度（m）H——松铺厚度(m)——松铺湿密度（Kg/m）W0——煤矸石天然含水量（%）W1——填筑煤矸石要求达到的含水量（%）四、环境污染问题煤矸石施工的环境污染主要是落干后粉尘污染，尤其是春季刮风季节。粉尘污染不仅影响施工人员的身体健康，对沿线人民生活均造成影响。施工单位应高度重视。解决粉尘污染问题，除在施工管理上采取针对性措施外，还应抓住以下环节：(1)沿途：沿线要有足够的洒水车洒水，运灰车顶部要用棚布盖严。(2)施工现场：尽可能安排连续施工；材料进场及时碾压成型避免风干，而发生粉尘污染。五、结论(1)煤矸石是一种廉价、环保的路基填筑材料。(2)控制含水量是保证煤矸石路堤实度的关键措施之一。(3)大吨位压路机在粉煤灰路堤施工中具有明显优势。3