粉煤灰作为路基填筑材料的应用

赵 金,李成铭

(黑龙江伊哈公路工程有限公司)

1 粉煤灰路基的特点

(1)节省取土、减少占地:公路路基填筑需要征地取土,合理利用工业废渣修筑公路路基,既能够节省取土,又减少占地。

(2)有利于提高高填路基的稳定性:从现场实验可知,粉煤灰的容许承载能力为 200kPa,远大于土基的强度粉煤灰质量轻,对软土地基上的高填方路基比较有利。

(3)适合雨季施工:相对粘土路基施工,粉煤灰不怕水,适合雨季施工,有利于加快施工进度。

2 现场施工技术

在完成室内试验的基础上铺筑了 50m试验段,该试验段现场施工情况及结论介绍如下。

2.1 路堤结构形式

由于粉煤灰粘结力小,渗透系数大,毛细现象严重,且有一定的淋溶作用等,在路堤结构设计时需考虑采取一定的防护措施对粉煤灰层予以隔离。首先在原地面铺筑 50cm的砂砾层以隔断地下水,防止毛细水的上升。在路基顶面设置20cm厚的压实石灰土,且设置一定的路拱横坡便于排水,这样可有效防止水分渗入,减少淋溶作用,避免扬尘,以利于施工车辆通行。另外粉煤灰路堤的边坡也必须采取保护措施,以防止冲刷和风蚀,考虑边坡修饰等,包边土的宽度设计为2m。

2.2 准备工作

(1)在路堤填筑前,按设计要求放出中桩线、坡脚线、包边土分界线(两边各超填 30cm),测量地面标高。

(2)粉煤灰路堤宜用机械施工,主要机具有自卸汽车、推土机、平地机、洒水车或其他洒水设备,25～50t的中型和重型振动压路机或自行式、拖式羊足碾等。

2.3 粉煤灰摊铺

(1)摊铺前应先放样,划出路堤边线(包括两边各超填30cm),土质护坡界线。边线要准确、顺直,弯道要圆顺。摊铺长度应以能够将当天摊铺的段落当天碾压结束为原则。

(2)粉煤灰水平分层摊铺分层碾压。填筑粉煤灰前,应先填两侧土质护坡,松铺厚度 25～30cm,洒水碾压后达到压实度后,用人工挂线内侧裁边,然后再填筑粉煤灰。粉煤灰的松铺系数 1.2～1.5,松铺厚度不得大于 30cm。施工中要保持路堤横坡不小于3%,以便于排水。

(3)粉煤灰的含水量宜在灰场调节后再运到工地直接摊铺碾压。如果碾压前的粉煤灰含水量达不到最佳含水量,应以 1.0～1.1倍含水量进行洒水。

2.4 粉煤灰压实

(1)摊铺后的粉煤灰必须及时碾压,做到当天摊铺当天碾压完毕,以防止水分蒸发而影响压实效果。碾压时应使粉煤灰处于最佳含水量范围内。

(2)粉煤灰压实厚度应根据压实机械的种类和压实功能的大小而定。试验表明,一般 25～30t的中型振动压路机,每层压实厚度应不大于 20cm,中型振动羊足碾或 40～50t的重型振动压路机,每层压实厚度不应大于 30cm。

(3)粉煤灰碾压应遵循先轻后重原则。机械摊铺的灰层首先用履带式摊土机摊平稳压 1～2遍。试验段采用INGERSOLL-RANDSD-150振动压路机碾压,现场碾压 6遍压实度可达到 93%以上。

(4)碾压顺序应遵循先低后高的原则,直线段由两侧向中心碾压,曲线段由弯道内侧向外侧碾压,碾压速度稳压时采用 1档(1.5～1.7km/h),振动时用 2档(2.0～2.5km/h)为宜。碾压轮迹应相互搭接,后轮必须超过两段的接缝。

(5)碾压时若出现“弹簧”现象,可以采用暂缓碾压、开槽晾晒等方法。由于粉煤灰水分散失快,在碾压过程中可能出现含水量偏低的情况,为了确保碾压的效果和压实质量,最好在晚上洒水闷料,待第二天碾压。

(6)每层粉煤灰碾压结束后,应及时检验压实度。施工中可采用核密仪检验现场压实度,但必须建立两者相关关系。

(7)铺筑上层时,应控制卸料汽车的行驶方向和速度,不得在下层灰面上调头、高速行驶、急刹车等,以免压实层松散。

3 粉煤灰路基的边坡防护措施

粉煤灰边坡的防护型式主要有以下几种。

(1)低路堤(约 1m以下),将路肩加宽 0.5m以上,靠自然生长而成的植被来保护边坡,需考虑可能造成的环境污染。

(2)用乳化沥青喷洒在压实后的粉煤灰边坡上,但从现场冲刷情况来看,这种方法只适用于短时期内的表面防护,类似的方法有在乳化沥青中掺入草籽和肥料一起喷洒的方式,还有在边坡培土 10～20cm进行植被的方式,建议用于一般路基的防护。

(3)采用粘土护坡的形式。这种方法采用得比较普遍,粘土护坡厚度一般在 0.5m以上,需与粉煤灰路基一起,进行充分压实。粘土护坡的压实度要求与粘土路基相同。坡度通常采用 1∶1.5。

(4)其他防护措施。如干砌片石、浆砌块石等,应视具体情况采用。同时要考虑粉煤灰的特点,即一般的粉煤灰均不具备自硬性,易被风干或淘空,进而会影响到边坡的稳定性。

4 粉煤灰路堤的注意事项

提高压实度和改善路基的水温状态对提高粉煤灰路基的回弹模量同等重要,但前者的影响稍大一些。提高压实度比较有利,控制最佳含水量可显著改善压实效果,但非最佳含水量下压实也能达到较高的压实度,后者所需压实遍数较多,压实时的控制含水量范围可取最佳含水量±6%。

建议在寒区应用粉煤灰修筑路基时,首先进行冻胀性试验,以确定是否需要采取防冻胀措施。用对比试验作为一个判断方法是可行的。另外,由于粉煤灰的来源等因素可能导致其路用特性的变异,因此在实际应用时宜先进行有关的试验。