公路路基填筑施工中的煤矸石技术研究

戴江涛

（邢台市公路工程管理中心，河北邢台 054000）

0 引言

煤矸石是煤矿开采过程中产生的废弃物，煤矸石利用率偏低，遇到雨水、大风天气会造成严重的环境污染。在公路路基施工中，可以将煤矸石作为路基填筑材料，实现对煤矸石废弃资源的有效利用，使公路工程建设取得良好的经济效益和社会效益。

1 工程概况

某高速公路主线全长84.329km，采用双向四车道，设计速度100km/h，路基宽度28m。高速公路项目沿线分布煤矿，煤矸石储量丰富，高达200万方左右，且大部分煤矸石已经充分自燃。高速公路项目L1和L2路基合同段采用煤矸石填筑路基，需用煤矸石160万方左右。为保证煤矸石路基的施工质量，本合同段试验检测煤矸石的路用性能，制定煤矸石路基填筑施工方案，加强对煤矸石路基的质量控制。

2 公路路基填筑施工中煤矸石的应用

2.1 煤矸石材料质量控制

2.1.1 材料处理

选用粒度适宜的煤矸石，采用机械粉碎方式处理大块煤矸石，将其粉碎成小块，以达到路基级配粒径要求，保证路基压实度符合质量验收标准[1]。

2.1.2 煤矸石运输

本工程所在地与煤矸石材料产地相距15km以内，运输距离较短，能够满足路基施工中及时供料需求；采用自卸汽车运输煤矸石，在石料上加盖防尘布，避免对周围环境造成粉尘污染。

2.1.3 材料试验检测

煤矸石运至现场后开展试验检测，检测煤矸石的路用性能，检测项目包括颗粒组成、最大干密度、最佳含水量、承载比、压碎值、浸水膨胀量[2]。

（1）颗粒组成试验。根据《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）要求取样，取样质量为5kg，开展筛分试验。检测结果显示，小于2mm的颗粒占样本总质量的14.2%，颗粒级配曲线系数为2.9，不均匀系数为21.2，表明煤矸石颗粒级配良好。

（2）最大干密度。采用重型击实试验测定煤矸石最大干密度，粒径大于5mm的煤矸石颗粒含量为60%、70%、75%、85%时，试验检测的最佳含水量分别为5.5%、5.3%、5.2%、4.6%，最大干密度分别为2.19g/cm³、2.19g/cm³、2.19g/cm³、2.18g/cm³。

（3）压碎值。根据《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）规程要求取样试验，共取三份试样，每份2 670g。检测结果显示，2 670g试样在试验后通过2.36mm筛的细料质量平均值为591g，压碎值平均值为22.1%，小于规范要求的30%，表明煤矸石材料能够达到强度要求[3]。

（4）承载比。选取不同级配的煤矸石材料作为试验对象，分别测试不同级配的煤矸石CBR值，按照煤矸石的最佳含水量加水击实成型。检测结果显示，试样承载比平均值为25%，满足高速公路上路堤承载比不低于4%的要求。

（5）浸水膨胀量。选取不同级配的煤矸石材料作为试验对象，按照最佳含水量加水击实，检测浸水膨胀量。检验结果显示，不同级配煤矸石的浸水膨胀量在0.06%～0.15%范围内，满足高速公路路基填筑对填料浸水膨胀量不超过0.7%的要求。

2.2 煤矸石填筑施工技术

2.2.1 底面处理

路基底面平整压实，质量验收合格后，在地面上铺筑一层砂砾层，厚约30～40cm；碾压砂砾层，保证砂砾层平整压实，根据的设计要求做包边土填筑煤矸石[4]。

2.2.2 摊铺

（1）清理场地，根据设计图纸测量放样，在路基两侧、中心处作出标记，用水准仪测量地面高程，断面每间隔10m设置一个测点；在测量放样时，实际放样值要大于设计要求30cm。

（2）布设卸料网格，用白灰标出填筑边线，要求自卸汽车将煤矸石卸在网格区域内；综合考虑自卸汽车方量、松铺厚度等因素，确定网格的规格尺寸，在卸料时由专人负责指挥，按照顺序卸料[5]。

（3）卸料后检测煤矸石的含水量，若煤矸石的含水量较高，则用推土机翻松填料，晾晒一段时间降低其含水量。若煤矸石含水量偏低，则在摊铺前2～3d，向煤矸石洒水润湿。

（4）填料摊铺过程中要人工剔除杂质，对超大粒径的煤矸石粉碎处理，最大粒径超过350mm；机械摊铺后采用人工作业方式局部找平，用水准仪测量松铺厚度。

2.2.3 整平

摊铺后采用推土机粗平，保证填料厚度均匀，用水准仪监测定点检测粗平后的填料厚度；粗平后采用人工作业方式精平表面，及时清除粗集料较为集中的部位，将级配好的细集料填补进去，再用推土机精平，测量填料平整度，不得超过20mm[6]。

2.2.4 碾压

（1）在煤矸石填料碾压时，每层填料厚度控制在20～30cm范围内，遵循先轻后重、先边后中的顺序碾压，煤矸石碾压时的含水量控制在最佳含水量的±2%，碾压过程中适当补水[7]。

（2）碾压流程为：静压，采用小型压路机静压1～2遍，行驶速度为2.5km/h；复压，采用20t振动压路机，要求振力超过400kN，振压4～6遍，行驶速度为3km/h；终压，采用压路机静压1遍，行驶速度为2.5km/h。

（3）在碾压过程中，要保证压路机前后幅的轮迹重合，保证压实均匀；对包边土与路基结合的部位，可采用小型振动压路机械设备人工补压。

2.2.5 冲压补强

本合同段施工采用冲击碾压方式进行补强压实，冲压施工机械为18t拖式振动5边凸块压路机。冲压机第一遍的冲压速度为8km/h，之后遍数的冲压速度逐步提升到12km/h；冲压时采用错轮冲压方式，保证轮迹覆盖到全部路基表层；冲压后静压1遍，避免路基表层土体出现松动[8]。

2.3 施工注意事项

2.3.1 雨季施工

煤矸石在浸泡后会发生复杂的物化反应，掺入煤矸石杂质的污水流入地下水或土壤中，会产生严重的环境污染。为此，必须加强路基施工现场环境保护，实施文明施工方案。

（1）在雨季施工中，在路基两侧修筑排水沟，及时做好排水工作，不允许在煤矸石填料堆积处积存大量雨水；对雨水浸泡后产生的填料污水，必须收集到沉淀池内滤除杂质，之后才能排放。

（2）根据施工要求，在包边土施工后立即填筑煤矸石，填筑过程中不得出现两边高、中间低的问题，避免降雨时雨水积存在中间低洼处，无法及时排除；在包边土施工中每间隔15m设置一个出水口，由于本工程路基填筑施工横跨雨季时间段，所以要适当提高路基横坡度，使雨水快速排出路基。

2.3.2 压实度控制

本工程中，实测煤矸石路基碾压后干密度超过实验室检测得出的最大干密度，这是因为现场煤矸石的大部分颗粒粒径超过40mm，还有小部分粒径会超过200mm，受实际填料粒径与试验环境下样品粒径差异的影响，导致现场与试验压实结果不同。为解决这一问题，要对超尺寸含量的煤矸石试验检测结果进行校正，适当提高最大干密度值，根据校正后的性能指标检测施工现场压实度。

2.3.3 表面平整度控制

本工程局部路段的路基出现粗细料，比例不均匀，造成路基表面不平整。为解决这一问题，采取以下控制措施：选用级配好的煤矸石材料，通过人工筛选方式和机械破碎方式破碎超粒径的煤矸石，要求最大粒径不得超过填料层厚度的2/3；重视煤矸石含水量控制，当现场填料含水量偏小时，采用洒水车洒水，使填料接近最佳含水量。

3 结语

在公路路基填筑施工中使用煤矸石作为填料，能够保证路基压实度、结构稳定性以及沉降差达到相关规范要求。在煤矸石路基施工中，要做好填料性能试验检测工作，按照施工工艺流程控制底面处理、摊铺、整平、碾压、冲压补强等关键施工环节，从而保证煤矸石路基的整体施工质量。