煤矸石在公路路基中應(yīng)用簡介

馮寶春  趙偉功

河南省路橋工程集團有限公司   洛陽市汝陽縣公路段

    為了有效地減少礦區(qū)用地，擴大工業(yè)廣場，美化礦區(qū)環(huán)境，消除煤矸石對大氣的污染，汾西礦務(wù)局洗煤廠專用線DKO+090一DK0+718．64段施工。采用煤矸石填筑路堤，共用煤矸石4700多m³，運營以來，路堤質(zhì)量穩(wěn)定。

1、煤矸石填料的特性

    煤矸石是與煤層伴生的礦物質(zhì)，常蘊藏在原始煤層的頂板、底板或煤層中間，煤矸石是含炭物與巖石的混合物，其灰分超過40％。煤矸石的成分隨地區(qū)的不同而各異，各類巖石成分都可能存在。煤矸石大致可分為炭巖類、泥巖類、砂巖類3種，其中數(shù)量最大的是炭質(zhì)頁巖，其次為泥質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖。

2、煤矸石填料的特點

    (1)易分化、崩解。因為煤矸石中的主要成分為泥質(zhì)頁巖和砂巖，所以它極易分化、崩解。

    (2)滲水性強。對于大多數(shù)煤矸石而言，由于在挖、裝、運、碾的過程中原致密穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)遭到破壞，為粉狀、粗粒狀或有裂隙的塊狀結(jié)構(gòu)，體積變大，有較強的吸水性。

    (3)膨縮破壞性強。通常情況下，煤矸石顆粒問的空氣共同占據(jù)著顆粒間的空隙，這時的水多表現(xiàn)為水膜形式包裹填料顆粒，自由水則是不常見的，顆粒問水和空氣的存在使路基難以壓實。與此同時，矸石上的煤份與水和空氣發(fā)生化學反應(yīng)，生成大量氣體并放出熱量，只要氣體無法排出，必導致路基體積的膨脹；由于水化反應(yīng)消耗了大量的水分子，填料顆粒外面的水膜變薄或消失，粒子間摩擦力增大，使顆粒間空隙增大。在上述情況下，若路基膨脹后出現(xiàn)開裂、松動現(xiàn)像，路基上再有車輛荷革，則填料顆粒間的氣體排出，必然造成路基塌縮。由于煤矸石有以上特性，在填筑路基時，必須對其表面采取保護措施，否則，路基的穩(wěn)定性將難以保證。

3、煤矸石路基施工工藝

    (1)煤矸石的選擇。作為路基填料的煤矸石，應(yīng)選用貯存時間較長，且經(jīng)過強物理風化、化學風化的煤矸石，以紅、黃、灰色為優(yōu)，黑色最差，已風化成粉末者為優(yōu)，大塊含量不宜過多，如大塊太多，必要時要采取措施，利用機械加工成小塊。塊狀者最好是石英巖及花崗巖等堅硬巖石，而塊狀的泥巖、砂巖盡量少用；宜選用級配良好的煤矸石，確保煤矸石碾壓后的密實度。

    (2)煤矸石的儲運。煤矸石運輸盡量采用機械裝車，大噸位自卸汽車拉運。為防止運輸途中的揚塵污染，必要時采取防護措施。

    (3)基底處理強。為防止基底下沉造成路基的變形破壞，防止地表水滲入路基，煤矸石路基基底處理除遵循一般路基基底處理的規(guī)定外，特別要強調(diào)地基承載力，對一般地基，經(jīng)過碾  壓后的密實度要達到90％以上，對于軟弱土地基則要求軟土地基加固處理后其地基系數(shù)K30≥0．8Mpa/cm，對斜坡基底，無論是縱坡，還是橫坡，都要挖臺階，保證路基基底穩(wěn)定。

    (4)攤鋪

    ①攤鋪前應(yīng)先放樣，放出路基邊線、土質(zhì)包坡邊線、盲溝位置等，攤鋪長度應(yīng)以當天攤鋪當天即能碾壓完成為原則來確定。②煤矸石路基利用水平分層法填筑施工，即采用一層煤矸石加鋪一層土的方法相問填筑的方法。當分成不同作業(yè)段時，先填地段，應(yīng)分層留臺階，使每個壓實層相互重疊，搭接長度大干分層厚度的2倍，保證相鄰作業(yè)段接頭范圍內(nèi)的壓實度。⑧土質(zhì)包坡與煤矸石鎮(zhèn)筑同步進行；土質(zhì)包坡攤鋪寬度應(yīng)保證削坡后的凈寬滿足設(shè)計要求，同時應(yīng)按設(shè)計要求做好盲溝及排水溝。④攤鋪前應(yīng)在路堤中心、路堤邊緣等處設(shè)置厚度控制板，控制其攤鋪厚度，使用推土機攤鋪。

    (5)灑水。鑒于煤矸石的特性，進行用其填筑路基時灑水顯得十分重要。這是因為，對煤矸石灑水不僅是提供壓實所必需的填料顆粒間起潤滑作用的水膜，還要提供用于化學反應(yīng)的水分。這就要求灑水要達到透、流、飽和的程度，并要求層間間隔時間盡可能長，以保證煤矸石的物理、化學反應(yīng)盡可能充分。煤矸石路基的灑水量應(yīng)通過試驗確定，一般情況下，春含水量應(yīng)等于或略大于最佳含水量為宜。要多次大水量灑水，切勿敷衍了事。

    (6)碾壓。碾壓必須采用中型或重型振動壓路機，開始碾壓時宜用慢速，最大速度不宜超過4km/h，先慢后快，由弱振至強振，碾壓時應(yīng)無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。

    (7)壓實。

    ①填筑分層厚度。煤矸石分層虛鋪厚度控制在40cm，以確保路堤壓實效果。②壓買要求。基床表層地基系數(shù)K30≥1.2MPa/cm，基床底層地基系數(shù)為 K3≥1.0MPa/cm，基床下部地基系數(shù)K30≥O.8MPa/cm。

    (8)施工組織。煤矸石路堤施工時，還要做護肩土(這一點與粉煤灰路基有些相似)，這樣做一是為了防止出現(xiàn)視覺污染，將黑、灰及顏色不一致的煤矸石覆蓋住；二是便于種草植樹和敷設(shè)防護層；三是防止大氣污染，堵住煤矸石上的煤粉水化產(chǎn)生的二氧化硫等有害氣體排出的道路，同時起到防止地表水進人路基內(nèi)的作用。護肩土要有足夠的厚度和寬度；并要求其施工與填筑煤矸石同步進行，不得出現(xiàn)階梯沉降現(xiàn)像。

    另外，煤矸石路基施工要求多工作面，長時間施工，長時間間隔，并要求較高的溫度，故以夏季施工為好。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)