粉煤灰材料在公路路基施工中的应用

2023-12-26晏青

运输经理世界 2023年28期

晏青

（赣州市公路发展中心南康分中心，江西赣州 341000）

0 引言

随着社会经济的快速发展和交通运输量的不断增长，公路路基工程建设面临着越来越大的挑战。寻找一种经济、环保、可持续的路基材料成为当务之急。粉煤灰是燃煤过程中产生的一种工业废弃物，有较高的细度和活性，适合在公路路基工程中应用。粉煤灰材料具备多种优势，包括来源丰富、环境友好、成本低廉等，在公路路基工程中有巨大的潜在应用价值。因此，对粉煤灰材料在公路路基工程中的应用进行深入研究和探讨有重要意义。

1 粉煤灰材料概述

粉煤灰材料是一种在燃煤过程中产生的工业废弃物。煤炭在燃烧过程中，其中的不可燃物质会通过煤炭燃烧设备的过滤系统被捕捉和收集起来，形成灰渣。灰渣经过处理和粉碎，得到的细粉末状物质就是粉煤灰，粉煤灰主要由硅酸盐、铝酸盐和氧化物等组成。根据燃烧过程中的不同阶段，粉煤灰可分为三种类型：飞灰、炉渣和底渣。

飞灰是燃烧过程中悬浮在烟气中的细小颗粒，炉渣是煤炭燃烧设备中的渣滓，底渣是在燃烧设备底部形成的较重的渣滓。

炉渣是在冶炼铁和钢的高炉中产生的副产品。炉渣主要由硅酸盐、氧化钙和氧化镁等成分组成，具有颗粒状和玻璃质的特点，常用于水泥和混凝土中，可以增强材料的耐久性、减少热裂纹和提高抗腐蚀性能。

底渣是从燃煤锅炉的底部收集的残渣，通过去污等处理可以用作骨料。

根据粉煤灰的性质和用途，可以将其分为两种主要类型：活性粉煤灰和非活性粉煤灰。活性粉煤灰具有较高的细度和活性，其反应性较强，能与水和氢氧化钙等化学物质发生反应，形成胶凝物质，具备类似水泥的硬化性能。非活性粉煤灰则主要用作填充料，用于改善混凝土的工作性能和强度。

粉煤灰材料在公路路基施工中应用广泛，可以用作填充料或改性剂，加入沥青混合料中，用于提高路基的强度、耐久性和抗裂性能。

粉煤灰还可以用于制备水泥稳定碎石料和应用于混凝土路基，提高路基的承载能力和耐久性。此外，粉煤灰还可以用于土壤稳定和路基加固，提高路基的稳定性和抗沉降能力[1]。

总之，粉煤灰材料是一种具有多种优势的工业废弃物，可以在公路路基施工中发挥重要作用。通过合理的处理和应用，粉煤灰可以提高路基工程的性能和质量，同时实现资源的有效利用和环境保护。

2 粉煤灰路基填筑施工技术

2.1 工程概况

某高速公路项目建设长度为150km，设计为双向四车道，路基结构宽度为28m。在项目设计中，从经济、环保等角度出发，分析路基填筑作业施工要求，选择粉煤灰作为填筑施工材料，并采取必要的措施提升粉煤灰材料的强度性能，各项工作顺利完成，整体结构质量合格。

2.2 碾压方案

施工开始之前，需要选择试验路段进行参数验证，确定现场施工的松铺系数、压实厚度、碾压机械、压实遍数等相关信息，进而提高施工效果，确保路基的性能合格。综合考虑工程施工需要，结合粉煤灰的性质选择最佳的碾压机械，尽量使用重型压路机械，其激振力超过260kN，最好采用轮胎压路机。

在该公路项目施工中，施工单位根据现场情况，选择如下设备组合方式：

首先，应用18t 压路机进行2 遍静压、1 遍弱振压实、1 遍强振压实。

其次，应用22t 压路机弱振压实1 遍。

最后，应用26t 压路机进行2 遍碾压施工，总计碾压7 遍。

对该组合方式碾压效果进行分析，压实度性能合格，将该方式确定为最终碾压方案，以达到结构的性能和质量标准[2]。

2.3 压实厚度

在公路路面施工中，压实厚度的确定和选择合适的压实机械均是极为重要的步骤。因此，为满足工程建设需要，必须确保对压实效果的控制。对粉煤灰路基结构而言，最佳的压实厚度一般为20～30cm。在振动压实施工中，建议选择20～30t 级的压路机，以确保每层结构的压实厚度在30cm 以上。在现场施工过程中，在粉煤灰路基填筑环节，一般将压实厚度控制在20cm。

为确保路基结构的性能，可采用灌砂法进行现场检测作业。通过在路基上进行砂浆灌注和压实处理，评估压实效果和路基密实度，进而及时调整路基的压实厚度，以满足公路建设和运营的基础要求。

2.4 松铺系数

松铺系数的设定十分重要，必须经过试验检测以确定该参数。进行粉煤灰路基摊铺时，根据施工方式选择最佳松铺系数，具体如下：人工摊铺1.5～1.7；推土机1.2～1.3；平地机1.1～1.2。在现场施工环节，选用推土机摊铺方式，进行标高检测后确定松铺系数。结合该工程项目的情况，确定松铺系数为1.2。若是施工材料发生变化应及时进行松铺系数调整，结合实际测量结果进行优化，以满足路基性能标准。

3 粉煤灰路基施工控制要点

3.1 施工准备工作

在粉煤灰路基施工准备阶段，应做好下述几方面工作：

第一，准备合格的原材料。在粉煤灰材料选择和制作中，需加强粉煤灰烧失量控制，应在20%以内，粒径设定在0.001～1.18mm 之间，0.075mm 以下的材料占比控制在45%以上。在材料选择环节，加强材料性能检测，并确保灰堆内的杂质得到有效清除，没有结团、腐殖质及其他有害物质，材料的各方面性能均符合要求。加强粉煤灰材料含水量控制，合格后运输到现场开始摊铺、碾压施工。如果经过检测发现粉煤灰的含水量超出标准，要及时进行调整，如采用晾晒等方式；如果粉煤灰含水量不足，应及时加入指标合格的水，达到湿润效果。含水量调整工作结束后及时进行覆盖处理，以免发生水分流失问题。

第二，准备施工机械。在粉煤灰公路路基施工过程中，机械设备的选择和性能发挥直接影响工程质量和效率。因此，合理选用和精确操作施工机械，是确保公路路基施工质量的关键。

首先，在粉煤灰公路路基施工中，各种机械设备的选择至关重要。装载机、平地机、路拌机和洒水车等设备在施工中扮演着重要角色。装载机用于装载和运输材料，平地机用于路基的平整，路拌机用于拌和路基材料，洒水车用于湿润工作面，保证施工顺利进行。因此，选择这些机械设备时，应充分考虑工程需要、设备性能以及施工现场的实际情况。

其次，选用机械设备前应进行性能检测。对于装载机和平地机等设备，应检测其动力性能、作业效率和平整度等指标；对于路拌机，应检测其拌和均匀度和拌和效果；对于洒水车，应检测其喷水均匀性和湿润效果等。只有通过性能检测，确保设备达到要求，才能投入实际施工。

最后，在使用过程中，要精确操作施工机械。操作人员应经过专业培训，熟悉设备的操作原理和技巧，能够合理调整各项参数，保证机械设备处于最佳性能。例如，在使用装载机时，操作员应准确控制铲斗的倾角，确保装载材料的均匀和稳定；在平地机操作中，应根据地形调整刀头的角度，保证路基的平整度。

第三，运输环节管理。粉煤灰材料制作完毕且经检测合格后，组织车辆和人员开始材料运输作业，在运输环节，环境因素影响较大，因此必须采取必要的覆盖处理措施。同时，需要合理优化运输路线，防止路线设定不当而影响运输效率或材料性能。将粉煤灰材料运输到施工现场之后，需要存放在合理的位置，并加强含水率检测，达到工程标准才能投入使用。此外，现场存放区域应设置必要的排水设施，以免降雨造成材料性能变化。不同类型的材料必须分开存放，中间设置间隔设施，防止不同材料混合，影响材料性能。

3.2 施工作业

3.2.1 摊铺和整形

第一，先进行包边土摊铺施工，然后进行粉煤灰摊铺施工。在包边土摊铺环节，根据设计方案向外延伸30～50cm 宽度，确保削坡后结构的净宽能够满足工程需要。在粉煤灰、包边土摊铺作业中，需要将含水量调整至最佳含水量范围内，并加强摊铺长度控制。在摊铺施工中，粉煤灰材料卸载之后，应用平地机、推土机进行摊铺，局部采用人工方式修补处理，曲线段采取从内到外的顺序进行。并且，摊铺应分两次开展，且摊铺设备不能中途调头、高速行驶、急刹车等，避免产生松散问题[3]。

第二，在新一层结构摊铺开始之前，需要对下承层结构的含水量进行全面检查，处于最佳含水量的1～1.1 倍最为适宜。如果含水量比较低，容易出现松散的问题，此时应适当喷水，使含水量符合要求，并应用20t 胶轮压路机碾压2 遍后再进行摊铺作业，同时使用平地机进行找平处理，将表面的松散施工材料清理干净，沿直线方向进行刮平处理，保证结构的性能和质量合格。刮平结束后，制作2%的横坡，以达到良好的排水效果。

第三，摊铺施工时应合理预留台阶，使每一层都有足够的搭接尺寸，重叠搭接施工长度应在150cm 以上，确保相邻结构部位的接头质量合格，形成整体结构。如果检查发现搭接长度或者宽度不符合要求，需要及时采取调整措施，尽快恢复到最佳状态，防止产生质量问题。

3.2.2 压实

粉煤灰摊铺工作全部完成后，立即组织开展碾压施工，以充分发挥材料性能，提高结构性能，满足路基结构的使用标准。一般需要采用分层填筑、碾压的施工方式，单层结构的碾压施工厚度应不超过30cm，碾压3～4 遍即可满足要求。在碾压施工环节，速度控制极为重要，如果选用振动压路机，速度一般设定在2～2.5km/h，且遵循“先轻后重”的基本原则。

公路工程的粉煤灰路基在施工中，各个环节应处于监督管理之下，避免产生严重的质量问题或者缺陷。通常来说，应用压路机碾压3～4 遍，结束后及时组织人员进行压实度的检测，压实度符合工程技术标准后才能进入下一环节的施工，否则需要进行返工处理[4-5]。

3.2.3 养护

第一，在粉煤灰路基的养护过程中，工作人员需时刻关注天气变化，避免阴雨天气给粉煤灰路基施工造成不利影响。如果遇到阴雨天气，应在现场设置3%的横坡，且需在现场设置临时拦水坝与集流槽，及时将表面积水排出，防止给结构上层施工带来不利影响，同时在表面覆盖一层彩条布。

第二，养护期间禁止任何车辆驶入现场，并进行洒水保湿处理，预防出现干燥松散的问题，表面覆盖彩条布。