高速公路粉煤灰路基填筑技术研究

崔亚林

摘要：我国发电厂每年排放的粉煤灰量超过3亿吨，将其用于路基填料可以很好的解决粉煤灰对环境的污染问题，提高资源的利用率，本文就粉煤灰用作高速公路路基填料的技术问题进行分析，以期为此类工程的施工提供借鉴。

关键词：高速公路；粉煤灰；填筑技术

本文就粉煤灰用于2008年辽宁沿海产业基地，把鲅鱼圈电厂囤积的海排灰与电厂粉煤灰按照比例应用到路面底基层和基层下面层中去进行分析，对粉煤灰路基施工过程中基底处理、含水量控制、以及压实等的关键工艺进行研究，并提出粉煤灰路基施工质量控制的关键要素，以期为此类工程的施工提供借鉴。该项目创造了良好的社会效益，获得营口市科技进步一等奖，辽宁省科技进步二等奖，到目前为止道路完好。

1.粉煤灰工程性质

粉煤灰是火力发电厂的固体排放物，经除尘器所收集的，灰白色散粒状物质，如果粉煤灰含水量偏高，则呈黑色。由于其来源的特殊性，使其具有特殊的物理化学性质。粉煤灰的性质与煤源有着密切的关系，此外煤炭的细度、燃烧方式、除尘效率等，都会对其性质产生影响。不同地区、甚至相同地区不同发电厂所生产的粉煤灰的性质也有差异，这使得粉煤灰的二次利用受到一定限制。但是，根据国内关于粉煤灰的工程性质的试验结果表明，粉煤灰与传统的细集料相比，具有自重轻、强度高、固结速度快、低压缩性等优点，是路基填料的较好选择。但是另一方面，由于粉煤灰的黏聚力较低、毛细现象较为明显，不利于路基边坡的稳定。同时，在使用粉煤灰时，还需要对其化学成分进行分析，避免重金属超标对环境造成污染。

2.粉煤灰施工关键问题

2.1准备工作

施工前应先对路基关键位置进行准确放样，即坡脚、边沟等位置。在设计边沟旁修建临时的排水沟，并在修建截水沟或者拦水带拦截可能流向路基的水，确保施工期粉煤灰的含水量在可控的状态。在施工前应在试验路段对粉煤灰的进行测试，确定最佳含水量，施工时应确保粉煤灰的含水量与最佳含水量的差值在2%以内，如果超过需要进行晾晒或者浇水增湿。

2.2含水量控制

影响路基压实度的主要是路基填料的含水量，在施工过程中必须确保粉煤灰的含水量与最佳含水量的差值在2%以内。如果粉煤灰的含水量偏低，以孔隙水为主，在碾压的过程中，不能起到润滑作用，另一方面，由于颗粒之间的引力较大，粉煤灰颗粒很难克服引力发生相对移动，导致压实效果差，随着含水量的增加，结合水膜变厚，分子间的引力大大降低，颗粒相对移动挤密，提高压实质量，如果含水量过大，空隙内填充自由水，同样也会阻碍颗粒的移动，不利于压实。因此严格控制粉煤灰的含水量是路基填筑的关键问题。由于粉煤灰吸水快，含水量升高较快，同时在运输过程以及碾压过程中由于多种因素其降低也较快，在高速公路路基施工中利用洒水车增湿在经济上不合理，而且未碾压的路面较为松散，不利于载重车辆通行。因此对于含水量的控制可以通过以下两个方面完成：①加强施工管理，确保当天出厂摊铺，当天完成碾压成型；②富余蒸发量，即使粉煤灰的出厂含水量高于最佳含水量，充分考虑运输、施工过程中的蒸发量，加水量可以通过Q=（L×B×H×ρ）×（W1-W0），公式中，L、B、H分别为路基的长度、宽度、厚度，ρ为湿密度，W1、W0分别为目标含水量、最佳含水量。

2.3摊铺工艺

粉煤灰路基施工前应先设置隔离层，隔离层的横向坡度应≥3%，以利于施工阶段的排水，粉煤灰路基横断面示意图如图1所示。同时压实度应满足规范要求。摊铺的长度的确定因遵循当天摊铺当天碾压成型的原则。粉煤灰路基的填筑应采取水平分层填筑碾压法，同时预留下一阶段的施工台阶，以确保路基搭接的连续性，台阶的宽度应大于1.5m，同时压实度应满足要求，粉煤灰的摊铺系数应根据现场试验确定，如无试验结果，可以按以下值进行调整：人工摊铺取1.5～1.7，平地机取1.1～1.2，推土机摊铺时取1.2～1.3。

2.4碾压工艺

碾压应遵循当天摊铺当天碾压的原则，以保证碾压时粉煤灰的含水量在最佳含水量附近，避免蒸发或者降雨对含水量的扰动，影响压实效果。在高速公路工程中，粉煤灰的碾压宜采用振动压实机分层碾压，分层厚度应根据压实机械的型号和压实功通过现场试压确定，一般情况下，20～30t的压路机分层厚度≤0.2m，当采用40～50t或者中型振动压路机时分层厚度应控制在0.3m以内。

3.粉煤灰施工质量控制

粉煤灰路基施工时，应严格控制以下问题，以确保施工质量减少环境污染。

3.1含水量控制

摊铺前应严格控制含水量，取灰的深度要保持一致，不同灰源由于工程性质存在差异不能混用；碾压过程中如果出现局部含水量过高（达到40%以上），则应该在路基成型后，用旋耕机或者铧犁将其翻开晾晒，直至含水量满足要求，然后对该区域进行局部碾压。

3.2粉煤灰质量控制

运送至施工现场的粉煤灰应不含秸秆或者其他杂物，以免影响路基施工的质量，在出廠前应先将表面杂物清除再进行装车，至现场后及时检查并清除其中的杂物。另一方面，还有确保运送至现场的粉煤灰满足施工的要求，对于大粒径、级配差、沥水快、难碾压成型的粉煤灰应及时清除，以免影响施工质量。

3.3环保控制

粉煤灰施工过程中会造成粉尘污染，尤其是在夏季或者刮风的季节，粉煤灰不仅会危害施工人员的身体，还会对沿线下风口的农作物、居民造成影响，因此在运输过程中必须用帆布进行遮盖，施工过程中控制扬尘，及时喷雾，降低粉尘。另一方面，在使用粉煤灰前需要对其重金属含量进行检测，对于重金属含量超标的粉煤灰禁止直接使用。

3.4压实层保护

压实过程中避免采用“来、去”震动碾压，宜采用去时振动来时静压。施工过程中未经允许载重处理应禁止驶入压实层，摊铺过程分两次，一次摊铺时倒车上灰原路返回，二次摊铺时在以及摊铺的灰层行车。

3.5雨天保护

粉煤灰路基施工时应密切关注天气状况，应在降雨前完成碾压成型，在降雨前不要提前摊铺包边土，如果已经摊铺，则需要在包边土开挖临时的排水沟，避免雨水在施工区汇聚。

4.结束语

本文首先介绍了粉煤灰的工程性质，其具备用作路基填料的优点，同时其毛细作用、重金属。粉尘污染也需要注意，然后介绍粉煤路基填筑的关键技术问题，应严格控制含水量，选择合适的摊铺系数以及科学的碾压工艺，最后对粉煤灰路基的质量控制进行讨论，列出主要的控制要素以及控制措施，以期为类似工程提高参考和借鉴。

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