尾矿砂在高速公路路基填料中的应用实践

2016-12-23李贵文

科技创新导报 2016年23期

李贵文

摘要：在高速公路建设过程中，由于路基用土量较大，增加工程成本。而尾矿砂作为高速公路路基，不仅可以减少对土地资源的利用，且一定程度上可以增加路基的稳定性，减少土地资源的破坏，促进环境保护，若可以利用尾矿作为路基填料，不仅可以将尾矿变废为宝，且可以减少高速公路路基占用耕地资源。

关键词：尾矿砂高速公路路基填料环境保护

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0035-02

在矿石选矿过程中，需要在矿石中添加一定的药剂，而这些药剂会留在尾矿颗粒中。若不采取一定措施进行处理，尾矿中所含有的重金属离子，会随着河水的冲刷进入下游或渗入到地下，从而对河流资源和地下环境造成一定程度的污染。研究发现，尾矿主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙等，如果可以合理地利用尾矿，不仅可以很大程度上提高资源利用效率，减少环境污染，且可以减少尾矿堆积占地。

由于高速公路路面超出地平线高度约3～6 m，需要填筑较多的土方，从而需要挖周围的土地资源，若可以利用尾矿作为路基填料，不仅可以将尾矿变废为宝，且可以减少高速公路路基占用耕地资源。

1 现代高速公路路基的现状

研究发现，现代高速公路路基较高，需要土方量大，需从附近耕地中挖土运至现场填筑路基。从而一方面增加占用耕地面积；另一方面填筑路基，若碾压压实度不满足要求，易导致路基出现不均匀沉降现象。

1.1 路基沉降对公路质量的严重影响

路基是公路的承重层，路基沉降对公路质量存在严重影响。从技术层面来讲，路基沉降造成大面积地基承重不均匀，连锁反应导致更大面积沉降。表象看来，路基沉降致使路面断层、开裂、鼓起等病害，严重影响路面平整度。

1.2 路基沉降对公路服役寿命的危害

正常情况下公路的主要受力为垂直方向的强度要求。而路基沉降导致路面产生较大的弯拉应变，且所受应力沿沉降范围分布，路面整体受力不均匀。长期受较大应力的部位容易被破坏，轻者裂缝，重者塌陷鼓包，导致公路使用寿命严重缩短。

1.3 路基沉降对公路安全的危害

对于一些路面平整度要求很高的公路，例如，高速公路、城市快速路，公路路基沉降引发的路面裂缝、错台等病害对车辆的安全行驶影响巨大。高速行驶的车辆在遇到上述路面病害时极易出现颠簸甚至侧翻等危险。

1.4 路面沉降对公路施工的危害

路基沉降不仅发生在竣工后公路使用时期，在公路施工过程中同样可能发生。施工期间路基沉降必须及时进行路基维护，更换路基材料、加大夯实力度等。这些都可能会导致面层施工延误。并且由于路基沉降往往过程缓慢，若不能及时发现，则对后期施工有较大影响。

2 采用尾矿填筑高速公路路基

为了减少占用耕地面积，并合理利用尾矿资源，可以采取利用尾矿作为路基调料。下面为某高速公路工程路基施工中尾矿的应用案例。

2.1 选取试验段

在某高速公路工程中，选取K37+680～K37+830作为尾矿填筑路基的试验段，尾矿路基试验段总长度为150 m。

2.2 设置试验段的目的

在尾矿砂在高速公路路基填料施工全面展开之前，选取一定长度的试验段，对试验段进行实况模拟小规模施工，依据施工场地施工作业条件及尾矿砂性质，试运行路基填筑、夯实及压实度检测，以确定最佳施工工艺方案，指导后续施工。例如，通过试验段确定尾矿砂在该地域的最佳分层填料厚度、最佳压实遍数和压实方法。

根据试验所得到的结果为：当尾矿中灰含量为5%左右时，碾压强度最佳，因此在该工程尾矿调料路基施工中采用5%的石灰。

3 尾矿调料路基施工技术

在尾矿调料路基碾压施工中需要用到以下大型机械：1台振动压路机、2台三轮压路机、1台推土机、1台平地机。

3.1 施工顺序和流程

施工顺序如下：路基边界测量→压实下层路基→挖土→卸土→包边培土→铺筑尾矿→摊铺、辗压→掺加石灰→拌合→粗平→检查铺筑质量→辗压至满足要求。

（1）尾矿砂填料过程。路基边缘处应包2 m宽的素土作为包边土。需注意，包边土不允许含尾矿砂。路基中间摊铺尾矿砂。尾矿砂的摊铺首先根据试验段得到的松铺厚度进行核算，算出每车混合料的理论摊铺面积，从而确定物料堆放密度。松铺后全面打格摊铺石灰，并采用旋耕机现场拌合两遍，确认拌合均匀。

（2）尾矿砂路基填料压实过程。压实过程应遵循先轻后重、先静后震、先低后高、先慢后快的16字方针。根据以往施工经验，尾矿砂路基填料含水量较高，加上石灰料的粘结性较强导致一些压实方法和压式设备的不适用，例如，三轮压路机。此类路基压实采用振动压路机轻压一遍，路基基本平整后强震两遍，再采用轮式压路机压实2～4遍。基本成型后再使用振动压路机静压收光。最后进行压实度试验，压实度>94%后，达到要求。

3.2 试验段检测

（1）在试验段碾压施工结束后，需要对碾压质量进行标高测定，并计算出松铺系数，根据规范要求，需要测量8个断面的高程，其松铺系数分别为：1.062、1.128、1.164、1.086、1.142、1.224、1.118、1.224，松浦系数平均值为1.144。

（2）压实度检测为振动压实2遍后，检测两个测点，其压实度分别为92%、94%；然后又针对尾矿路基进行三轮压路机静压施工，并在2遍静压施工结束后，检测4个点，其压实度检测结果为94%、98%、96%、98%，则符合规范对路基压实度要求。

3.3 尾矿砂路基施工环境保护

尾矿砂在高速公路路基填料施工中的环境保护及污染防护措施。

（1）施工过程会产生噪声污染，应尽量避免晚间施工，降低噪声影响，同时可采用噪声量小的施工设备。

（2）由于施工材料限定，施工过程难免产生粉尘颗粒等污染，应在装卸石灰等粉末材质物料时进行遮盖或洒水浸润方法减少扬尘。

（3）施工过程产生的废水需进入污水处理厂处理，严禁直接排放，污染水源。

（4）遵守国家环境法、土地法规定，节约用地，合理用地。

（5）路基施工结束后应覆土封闭尾矿砂路基，预防对环境可能造成的污染。

4 结语

综上所述，尾矿应用到高速公路路基调料中，不仅可以很大程度上提高资源利用效率，减少环境污染，且可以减少尾矿堆积占地，实现尾矿变废为宝。