路基施工粉煤灰路基填筑施工技术

2023-11-04李银升宁夏路嘉公路工程试验检测有限公司宁夏银川750200

中国房地产业 2023年28期

文／李银升宁夏路嘉公路工程试验检测有限公司宁夏银川 750200

引言：

近年来，为构建更为完善的交通运输网络，国家和地方增大了在公路工程中的建设投入，在这些公路工程中也陆续采用了新材料、新工艺，克服了传统技术的诸多不足，更能保障施工质量与效益。路基填筑作为公路工程建设中的重点和难点，在当下的条件下可采用的施工材料及工艺众多，工程人员需结合现场条件，合理选择填筑材料，并加强施工工艺的全过程把关。粉煤灰的性能优越，在一些公路路基填筑中相对适用，但为保障路基施工效果，工程人员需加强粉煤灰路基填筑的技术管理、质量控制。

1.粉煤灰基本性质

1.1 物理性质

工程建设行业在长期发展的过程中，市场上不仅仅出现了多种施工工艺与技术，也产生了多样化的建筑材料，每种建筑材料都有其各自的性能，被应用于工程建设后可发挥材料的性能优势。粉煤灰作为一种电厂的燃料废渣，在工程建设领域利用率越来越高，在公路工程中作为路基填料不仅实现固废资源高效经济再利用，还改善了路基的多种性能。路基填筑施工过程中需精确测量和控制产地利用粉煤灰含水量，否则，可能导致路基密实度不符合标准。另外，施工建设中将粉煤灰的含水量控制在正常范围，同样可减小粉煤灰对现场环境的负面影响。根据大量的施工经验，在路基填筑作业中需将粉煤灰的含水量控制在23%～28%之间。为提高粉煤灰路基的密实度，还需控制粉煤灰的颗粒含量，在0.075mm 以内的颗粒含量应达45%。粗粒径粉煤灰的摩擦力较大，现场实际压实施工作业中，含粗粒径较多粉煤灰的碾压施工难度较大，常常因单一粗粒级配不良使空隙较大难以达到密实目标。为此，路基填筑作业中需根据地区粉煤灰特性及施工要求，合理检测、控制、选择符合粒径要求的粉煤灰。

1.2 毛细水作用

粉煤灰不同于其他材料，该类材料的毛细水作用突出。如在公路工程的路基填筑中采用粉煤灰材料，施工人员应考虑粉煤灰的毛细水作用，采取必要的措施减小这种影响。正式施工期间，不仅仅需提高路基压实度，同样要在现场设置隔离层，如在粉煤灰下层位置，敷设石灰土，并加装符合要求的防水材料，通过这一方式减小地下水对路基的侵蚀。

1.3 渗透作用

粉煤灰路基填筑作业中为达到最佳的施工效果，相关人员需根据路基现场的具体情况，合理布设盲沟，一般需要在粉煤灰与隔离层中部设置盲沟，以通过盲沟来排出路堤中的水分。正式施工阶段，施工人员在碾压作业结束后应在路堤表面洒适量水，保护洒水的充分性、均匀性，相关人员在此过程中应关注水分的渗透情况，据此判定路基碾压效果[1]。根据施工经验，渗透水增幅与粉煤灰深度相反，如渗透水增幅程度大大减小，说明粉煤灰深度较大，此现象在雨天相对明显。综上，粉煤灰路基施工作业期间应避开雨季。

2.粉煤灰路基施工分析

2.1 施工准备

如公路工程中采用粉煤灰路基施工作业，前期准备工作十分重要，研究地区工业产粉煤灰理化性质及其作为路基填料的力学性能，以此基础，提出粉煤灰作为路基填料在具体应用中的试验技术指标控制，此项工作关乎整体的施工效果。为提高施工作业水平，施工准备阶段应注意以下方面：（1）试验准备。路基施工中所用粉煤灰性能是否达到标准，将影响后续的施工效果。如所采用的粉煤灰存在质量问题，后续开展再规范的施工作业，也难以提高路基施工质量。前期的试验准备就是要检验粉煤灰的各方面性能，通过室内试验来判定粉煤灰质量是否与施工要求相一致，一般要测定含水量、烧失量等满足路基技术要求的粉煤灰填料，如粉煤灰质量不达标，严禁该材料进场和使用。（2）材料准备。电厂排放的粉煤灰一般可作为路基填筑材料，但在具体利用该材料时，前期需进行大量的试验检测和数据积累，依设计规范与标准，控制选择符合细度要求的粉煤灰填料，保障粗、细粒径的粉煤灰原灰比例符合规范与施工设计要求。对于以全灰施工填筑前，需根据工程设计及室内标准试验，确定粉煤灰材料用量。（3）路基准备。施工人员开始填筑路基之前，应按照要求完成路基的碾压，并设置3%横坡，在压实地基中使用粉煤灰材料，确定包边土填筑线、排水沟位置，保障后续填筑作业中排水沟不受影响[2]。（4）机械准备。粉煤灰路基填筑作业中需用到多种机械设备，如自卸车、洒水车等，前期有关人员需根据施工中的设备需求，选配高性能机械设备，并做好设备的检查与调试。

2.2 粉煤灰储运

粉煤灰路基施工作业中，对粉煤灰材料的需求量异常大，为储备足够多数量的符合要求的粉煤灰，施工人员也需根据材料供应地与施工地之间的距离，选择恰当的储运方式。针对粉煤灰这类型材料，自卸汽车运输相对便捷，但为防止污染，一般需在运输测量上进行覆盖。在施工作业现场，有关人员需根据现场平面布局和路线规划，确定粉煤灰储灰场站，送到现场后能存放于指定区域，并做好覆盖防尘措施和周边排水措施。如粉煤灰存在颗粒组成、含水量等差异，在现场需根据这些差异分类存放材料。

2.3 粉煤灰摊铺

粉煤灰路基填筑施工的难度较大，摊铺与整形为关键的施工步骤，其施工效果关乎后续的压实作业，也与路基性能存在紧密关联。摊铺作业过程中，应率先摊铺包边土，再摊铺粉煤灰，包边土高度略高于粉煤灰，摊铺作业过程中因为有削坡宽度问题，包边土的摊铺过程中每一个边都需预留0.3～0.5m，始终保障粉煤灰的含水量符合施工要求，以提高摊铺质量[3]。施工作业中专业人员应利用平地机完成找平，如局部区域的平整性不足，应采用人工找平方式来处理。现场摊铺施工应分两次进行，首次摊铺作业中需严格将摊铺厚度控制在正常范围，只有当首次摊铺的相关指标达到要求后方可进入第二次摊铺作业。路基填筑施工期间，自卸车在应从一个方向依次卸料，不得急刹车，也严禁调头、转弯，否则可能破坏压实层，造成压实层松散。摊铺上层粉煤灰时，试验人员需检查下承层的含水量，只有含水量达到要求时才可继续摊铺，否则，如含水量过大或者过小，则需采取晾晒或者洒水的处理方式。粉煤灰性能指标符合施工要求时，现场由钢轮、胶轮施工组合压路机完成碾压操作，当此碾压作业结束后，利用平地机找平后再收压。如现场面对直线段找平作业，应遵循两边向中心的顺序，而曲线路段的找平作业则恰好相反，应从中心向两端。为保障路基填筑施工效果，应分段分层填筑，在填筑路段预留台阶，适当增强接头部位的碾压操作，保障路基强度。

2.4 压实施工

路基施工中摊铺与压实存在前后衔接关系，当前期的摊铺作业结束后，现场应立即进入碾压环节。由于粉煤灰材料的特殊性，在公路路基施工中摊铺完成的粉煤灰应尽可能在当天碾压，遵循分层碾压的要求，严格将每层的压实厚度保持在0.3m 左右。碾压作业期间应遵循先轻后重的原则。当基本的碾压施工作业结束后，专业人员必须借助相应的工具或者仪器检测压实度，达标后正式开始填筑。依据碾压施工要求，碾压过程中选择的方法不同，其碾压速度也存在明显差异。

2.5 养护

基本的碾压施工作业完成后，施工人员不可忽视后续的养护作业。如现场作业中未根据要求做好碾压处理，将很难达到路基施工的要求。如下雨天养护路基，施工人员应在恰当的位置挖设排水沟，以预防积水现象。当现场有关人员全面了解了路基压实情况后，应将此结果与标准情况相对比，当完全符合现场情况后再填筑粉煤灰。如存在外部天气等因素的影响，应适当限制道路通行，通过洒水来确保粉煤灰湿润度。

3.工程概况

以某道路工程为例，此工程全长20km，为双向四车道，最大行驶速度为100km/h，路基宽26m，道路建设遵循高速公路标准。依据此工程现场情况的调查，在项目所在地的粉煤灰材料丰富，经由专业人员的技术检测，发现该地区的粉煤灰完全能作为路基施工材料。

4.粉煤灰路基原材料技术要求

为在此公路工程项目中发挥粉煤灰材料的作用，相关人员在准备粉煤灰时应注意把控材料质量，如施工期间所用的粉煤灰粒径应在0.001～1.18mm 之间，小于0.075mm 的颗粒数量必须超过总数的45%，烧失量控制在20%以内。如在施工建设过程中烧失量无法符合相应标准，需进行对比试验，使用前通过击实试验来确定其材料力学性能，主要关键应检验材料的最大干密度、最佳含水量、CBR。本项目施工作业开始之前，有关人员全面分析了粉煤灰的各方面性能，发现其各方面性能均能符合施工要求。

5.路基施工粉煤灰路基填筑施工技术要点

5.1 施工准备工作

5.1.1 原材料准备

路基施工中材料性能是影响施工作业的重要因素，在施工前期的准备工作中，需加强原材料的质量控制，通过一系列的试验来检测原材料的性能指标。粉煤灰进场后，须将材料中的腐殖等杂质清理干净。含水率也是粉煤灰材料需关注的一大关键指标，施工人员需根据施工设计规范，将粉煤灰含水率控制在正常标准，当上述指标符合要求后，再进行摊铺和碾压施工。如粉煤灰含水量与现场情况不一致，需在灰场进行专业化处理，只有含水量完全达标后粉煤灰才能被运往施工现场。如粉煤灰含水量过低，则需给材料喷洒适量的水，并做好覆盖处理。

5.1.2 机械准备

路基作业中对机械设备的依赖性较大，在施工准备阶段，相关人员必须合理配置机械设备，按照后续施工作业中对机械设备的需求，配备种类齐全、性能优越的机械设备。当选配好机械设备后，还需要组织针对机械设备的各种专业化培训，使有关岗位人员能熟悉推土机、装载机、压路机等的相关操作，并做好设备的维护、保养与调试，使各种设备均处于正常的运行条件下，在后续降低设备的运行风险。

5.1.3 人员调配

本工程项目的规模较大，每个岗位人员都有其各自的施工任务。在前期的准备阶段相关人员也需要根据施工要求做好人才方面的工作，就是要根据施工中的人才需求，合理分配各岗位人员的工作责任，做好不同岗位之间的技术交底。另外，准备阶段针对施工人员的工作，同样需对施工人员进行岗前培训，通过专业化培训使每一岗位人员都能熟悉粉煤灰路基填筑施工流程、操作要点，在后续保障施工作业的规范性。

5.2 施工作业

5.2.1 摊铺与整型

粉煤灰路基施工中，针对摊铺作业环节，应先摊铺包边土，当达到一定的要求后再摊铺粉煤灰。包边土需超出限定宽度尺寸0.3～0.5m，以确保施工过程中的净宽度达到相应要求。上述作业结束后，试验人员需立即检测含水量指标，判定该指标与施工要求是否一致。摊铺施工长度应按照当日的工程量来确定，一般应确保当天内能全部碾压结束。摊铺施工需推土机初平、平地机精平进行整平，针对一些边角等特殊位置，需人工找平，整平时层面需达到整度要求，层面应具一定横向路拱，以利表面排水。现场作业一般需分两次摊铺，第一次的摊铺厚度为14～15cm，自卸车需在摊铺的新料上行驶，不得破坏路基结构；第二次摊铺需在路基填筑位置进行，利用石灰标注出方格线[4]。

新一层粉煤灰正式摊铺之前，试验人员需检测下承层结构含水量指标，如测定的含水量低于正常值，施工人员需检查松铺厚度，随后在表面喷洒一定量的水来增大含水量。包边土与粉煤灰都应达到设计标准，才能利用胶轮压路机完成静压施工，随后用找平机进行表面的平整，最后清理包边土表层中的粉煤灰。粉煤灰路基施工作业中，应结合现场的作业条件，将现场划分为多个施工区域进行分别填筑，先填地段应分层预留过渡台阶，确保每层按照技术标准进行重叠搭接施工，搭接长度超过1.5m，保证相邻作业段接头范围内的压实度。

5.2.2 压实

粉煤灰路基填筑中有严格的压实度规定，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，为达到相应的施工标准，在工程现场需配备各类型吨位压路机施工碾压组合，总体遵循先轻后重原则，确保相应的效果质量。相邻区域的压实作业应适当搭接，确保搭接部位压实度达到规定，避免碾压不均匀影响整层结构的稳定性。对于作业区无法利用压路机完成碾压部位，一般应利用小型手扶振动压路机负责碾压操作，以保证压实的覆盖面。每一层粉煤灰的碾压施工完成后，施工人员都需要立即测定压实度，该指标与施工要求相符合的情况下开始后续路段的填筑施工。

（1）碾压方案

因为碾压施工过程中包含了碾压次数、速度等，为合理控制这些施工参数，在前期的作业中需选出试验路段，在此路段上进行相应的施工检测，通过试验参数结果数据分析对比，得到最优方案。粉煤灰天然不良级配，抗剪性能较差，成型困难，施工要求较高，其压实设备激振力需超260kN。对于本高速公路路基施工作业，在试验路段上进行了多次试验，最终获取了以下方案：22t 压路机静压2 遍、22t 压路机弱振2 遍、26t 压路机强振2 遍、26t 胶轮压路机碾压2 遍。

（2）压实厚度

碾压施工中压实厚度也是一个重要参数。施工作业中需根据施工方案及现场机械设备配置、压实效果等来确定压实厚度。压实度可采用填上层检下层的方式进行检验，其压实厚度在0.25～0.3m 之间，如在现场作业中利用20～30t 中型振动压路机进行施工作业，压实厚度不得超过0.2m；现场配备40～50t 的重型振动压路机进行施工作业时，压实厚度控制在0.3m 上下。根据本工程项目情况，最终所确定的压实厚度为0.3m，利用环刀法与灌砂法相结合检测粉煤灰路基的结构性能，相应结果如表1 所示。依据表1 中的结果，施工作业中的压实性能基本达到了施工技术要求。

表1 试验段压实方案效果统计

（3）松铺系数

粉煤灰路基填筑作业中，松铺系数也是影响路基性能的重要因素。为减少路基质量问题，在现场应根据有关试验段试验结果确定松铺系数。依据行业规范及施工经验，人工摊铺与推土机摊铺的松铺系数分别为1.5～1.7、1.2～1.3。本工程项目中大部分路段均采用的是推土机摊铺、平地机找平方式，利用标高测量的方式测定了松铺系数。根据相应的测定结果，最终选定的松铺系数为1.25。如施工作业期间供应粉煤灰材料产地有变化，现场作业需再次根据压实效果测定松铺系数，依据测定结果调整现场的施工方法。

5.2.3 保护与养护

路基填筑施工效果受养护工作的影响较大，如在现场未做好养护工作，将影响路基的强度等性能。因此，在路基压实作业全面结束后，需立即根据路基实际情况进入养护环节。在养护作业期间施工人员需选择恰当的养护方法，比如，针对阴雨天气的粉煤灰摊铺作业，在相应位置挖好护坡临时排水沟，排除灰面积水，以免影响上层铺筑；当粉煤灰路基因故较长时间不能继续施工时，应进行表层覆土封闭并碾压密实，做好路拱横坡以利表面排水；如不能立即开始下一层施工作业，则应该由专人负责现场的交通管制，在此期间任何车辆不得通行，在路基上适量洒水，利用撒布条遮盖[5]。