煤矸石在高等级公路路基施工中的应用

郭应帅

摘 要 目前，如何解决煤矸石的有效利用问题已经成为重要研究课题。公路工程路基填筑施工中，要求消耗大量土石资源，在路基填充时煤矸石的应用，可降低毁田取土，还能消耗大量煤矸石，减少对土地的堆积占用，是煤矸石再利用的良好路径。伴随我国新一轮交通投资的发展，在高等级公路路基施工充分利用煤矸石应用前景极为广阔。

关键词 高等级公路；路基施工；煤矸石

中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）08-0047-01

作为我国化石能源的重要类型，煤炭储量极为丰富，且在我国一次能源消耗整体过程中，煤炭所占比例已超过70%。随着经济社会的进一步发展，煤炭使用量也越来越多。随着煤炭产量的逐年增加，煤矸石作为一种和煤伴生的岩石，其排放量也越来越大。煤矸石主要由开采及洗选加工煤炭时产生，大量存在于各个产煤矿区。据相关数据显示，与原煤整体产量相比，我国现阶段煤矸石排放量就高达20%左右。自1960年以来，我国煤矸石累计排放量就超过了90亿吨，每年煤矸石新增量就达到了6亿吨左右。我国大部分地区都存有煤矸石大量堆积现象，且无法合理利用及有效处理。煤矸石的大量堆积不仅会严重污染空气，还会威胁到人们的生命安全。为此，近年来，国家对煤矸石废物再利用越来越重视，并积极对煤矸石环保利用路径进行研究。伴随公路工程建设取土填筑路基成本的不断增加，将煤矸石用于公路工程建设，可有效解决上述问题，且具有良好路用性能。

1 高等级公路路基煤矸石参数设计

本文以某双向四车道一级公路为例进行，本路段设计时速为每小时100km，26m为其路基宽度。在本公路线路终点周围设置煤矸石路基试验段。根据工程建设需求，可在该公路K32+520—K32+720段铺设煤矸石路基试验段，200m为试验段长度。按照施工流程，现场摊铺试验段的主要目的就是对松铺厚度、碾压遍数等参数的准确确定，且以此指导施工。

1.1 现场碾压沉降试验

根据网格路基填料可均匀摊铺到工作面上，随后碾压松铺的填料，保证其压实度及承载能力满足设计要求。本工程选取振动压路机（22t）进行施工，按照“静压1遍+振压6遍”的碾压组合，分别在静压1遍+振压3遍、静压1遍+振压4遍、静压1遍+振压5遍、静压1遍+振压6遍后，对路基碾压层面指定点标高进行准确测量，且对相应沉降量进行计算。在结束碾压作业后，可根据规范规定进行点位合理化选取，并实行干密度试验，对压实度的合格性进行检验。

相隔20m顺着路基中线进行一个沉降观测横断面的选取，要求将5个标高观测点设置到各个横断面上，以此观测碾压沉降。选取路基埋入钢球的方式对标高观测点进行标记，标高则选取水准仪测定。完成碾压作业后，可选取灌砂法进行现场干密度试验，以此取得准确的压实度数据。具体碾压沉降量如表1所示。

煤矸石层完成以上碾压工序后，需在进行1遍静压收光。随后按照规范规定在试验段内选点，进行压实度测定。桩号K32+560压实度为96.5%；桩号K32+580压实度为97.1%；桩号K32+600压实度为97.2%；桩号K32+620压实度为96.7%；平均压实度为96.9%。松铺煤矸石层为35cm，应保证振压沉降差在2mm以下。

1.2 试验结果分析

伴随振压次数的不断增加，路基沉降速率将逐步降低，个别点将会产生回弹现象，其主要原因在于振动压实对相应深度的土体压实作用较大，但对表层土体具有松动功能，能够导致路基表层土体剪涨，因煤矸石具有极为松散的颗粒，在结束振压作业后，需对路基进行静压收光处理，遍数为1到2遍。由表2可见，96.9%为平均压实度，与本工程压实度要求相符。

1.3 松铺系数的确定

作为重要技术参数，松铺系数对煤矸石压实影响较大。施工中松铺系数选取应具合理化。公式为：

其中，松铺系数由K表示；

煤矸石层松铺厚度可由h松铺表示；

煤矸石层压实厚度可由h压实表示。

由此得出，煤矸石层35cm松铺系数为1.10。

2 高等级公路路基施工中煤矸石施工工艺

2.1 人员及机械配置

工程施工前，应保证施工组织管理机构完善，并进行质量保证、安全管理及环境保护体系的建立与健全。工程施工相关人员应及时进场，并向监理单位上报。施工机械进场后，需做好调试工作。本工程机械配置情况如表2所示。

2.2 原土地面处理

按照相关施工规范规定，施工前必须清理干净路基场地，且做好平整工作。要求清理干净原地面植被、杂物、积水等。同时选取机械压实基底，保证其与施工设计要求相符。如路段土质较为干燥，并具有良好水文情况，便于排水，则可直接进行整平碾压施工，当其压实度、平整度满足设计要求后，即可在路基表面选取粘土进行路拱设置，其坡度为3%左右，这样为降雨排水极为有利，能够降低对压实煤矸石路基的影响。如路段土质含水量过多，一般情况下进行翻晒即可，但特殊情况下，需挖除原土，换填煤矸石块处理。

2.3 施工测量

施工前需复测公路沿线导线点与水准控制点，向施工场地周围引水准标高，且做好埋设工作。随后进行道路中桩恢复，及时将边线控制桩拉出。

2.4 摊铺

清理及平整場地后，相隔20cm沿线进行控制桩设置，选取的设备为全站仪。横断面高程可选取水准仪进行测定，并将边桩准确定出，进而将煤矸石与包边土施工范围确定出来。顺着路基边缘按照松铺厚度纵向定桩挂线施工，且保证竖直定桩、平顺挂线。按照网格在摊铺施工作业时进行布料施工，根据挂线高度通过推土机摊铺平整煤矸石。

选取水平分层法进行路基填筑，碾压施工前，如煤矸石颗粒粒径在15cm以上可剔出，可破碎，且选取平地机做好整平作业。矸石在碾压环节如形成支点应立即做好处理工作，避免对压实度造成任何影响。如局部大颗粒出现堆积情况，需及时进行细颗粒补充及级配改善，避免出现粗集料窝，导致碾压板结无法成型，此时需选用挖除换填施工方式进行作业。和包边土结合位置，应加大施工质量重视程度，避免出现压实度不符现象。

2.5 碾压施工

松铺厚度合格后才可进行碾压施工，与最佳含水率相比，煤矸石含水率应多出1%～2%左右。要求按照“低—高、慢—快、静压—振压、弱振—强振”原则进行碾压作业。要求前后两台压路机配合施工，相近路段需做好搭接作业，每小时压路机行驶速度需控制在2～4km之间。如大型碾压机械局部无法压实，可选取小型机械或人工方式进行补压。为避免水分蒸发，对压实效果造成严重影响，需做到摊铺与碾压同一天施工。

3 结论

综上所述，随着我国机动车保有量的不断攀升，公路工程所承担的交通压力也在进一步增加，必须要不断提高施工质量以适应新的时代需求。煤矸石作为高等级公路路基施工的新材料，提高施工技术水平，规范施工流程，才能有效提高路基承载力，提高公路使用性能。

参考文献

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