煤矸石路基填筑施工质量控制

煤矸石路基填筑施工质量控制

何兆亮

山东铁正工程试验检测中心有限公司山东省济南市250000

摘要：煤矸石用于路基填筑，不仅有着良好的路用性能，还有着良好的经济效益。但煤矸石路基不抗冲刷，需通过包边土施工，使路基填筑完善、稳定。通过对煤矸石在实际施工中压实度、含水量、压实机械和碾压遍数等质量控制，取得了良好的填筑效果，提高了项目运营效益。

关键词：煤矸石质量控制

引言

煤矸石是伴随煤炭开发而产生的负产物，主要化学成分是尾铝和硅的氧化物，每生产100t原煤，约产生15t煤矸石，现行煤炭开发每年至少增加2亿t煤矸石，这样大量的煤矸石处理已成严重的议程问题，不仅造成了环境污染，而且需要大量的农田或土地来堆积处理。根据煤矸石的成分、性质进行分类利用，是因地制宜可持续发展的一种需要，煤矸石可以发电、制作建材及制品、复垦回填等，本文主要介绍煤矸石在路基填筑中的应用。

1.概述

济（宁）鱼（台）高速公路LQSG-1合同段，起止桩号为K37+808.549～K52+600，全长14.791km，路基填方共约210万m3，填筑高度高达8.2m。填筑方量大，且本标段无挖方，无法调配，全部外部采购。线路范围处于鲁西南黄河平原，全是基本农田，取土压力较大。本标段处煤炭开采业发达，废弃煤矸石众多，在矿井周围大量堆积，占用大片土地，煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体，矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河道造成灾害。成了影响和危害人们的生活与健康的污染源。

随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出，充分利用煤矸石，变废为宝，是解决污染的有效途径。本标段对煤矸石进行了试验研究，用作路基填料，就地取材，变废为宝，保护了基本农田。为当地的环境保护做出了贡献，取得了良好的效果。

2.煤矸石路基填筑质量控制措施

煤矸石路基填筑技术要求高、工艺复杂，应先做实验路段，掌握好施工关键点的控制，在薄弱环节、关键工序及易出现质量反馈问题的流程跟踪改进，确保质量合格。

2.1施工准备

准备好下承层，在煤矸石填筑前，对其进行有机质含量和烧失量的检测分析，选用有机质含量≤10%、烧失量≤20%的煤矸石进行路基填筑，优选级配良好的煤矸石，强度≥15MPa。根据不同填筑区域压实度要求，选择不同粒径级配的煤矸石材料，在路基填筑96区范围内，煤矸石最大粒径不宜大于100mm，94区填筑范围内煤矸石最大粒径不大于层厚的2/3，压实厚度参考未筛分砂砾石填筑厚度40cm，机械松铺厚度通过实验路段可得1.25～1.28m之间，同时路基含水量控制在最佳含水量的-1%～+2%之间。

2.2最大粒径及填料的均匀性控制

根据规范规定以及压实厚度和现场煤矸石情况，项目组提出94区最大粒径宜控制在不超过压实厚度的三分之二（20cm），96区路基的最大粒径宜控制在10cm以内。由于施工现场煤矸石超粒径现象比较普遍，现场采用了卸上推下的施工方法，即将填料卸在已经局部初平的煤矸石面上，然后利用推土机将填料往前推移摊铺，在推移摊铺过程中可将底层离析的部分自动用细料填充，达到了密实的目的，很好地防止了大粒径的煤矸石块聚集离析的现象。经初步推平后，对超粒径的填料采用人工拣出和机械破碎相结合的方法，对于破碎不了的采用装载机清除场外，解决了超粒径的问题；超粒径挑除完成后，用平地机进行精平，找补坑洼、控制标高，达到表面平整的目的。通过以上方法，基本保证了煤矸石填料摊铺均匀密实、粒径符合要求。

2.3松铺厚度控制

松铺厚度根据试验段确定标准，在路基边缘纵向钉桩挂线施工，挂线桩采用50×50×700mm的木桩，并用红白油漆每10cm交错标注，沿路线每20m打一对，保证钉桩竖直，挂线平顺。推土机按挂线高度将填料摊铺、平整。平地机精纵横向从路两侧向中心刮平，避免煤矸石与包边土结合处骨料集中。

2.4填料含水量的控制

根据煤矸石标准击实试验证明，压实质量与填料含水量有较大的关系（见表3），所以施工过程中必须保证煤矸石含水量在其最佳含水量的-1%～+2%之间，以便于压实。根据检测，天然煤矸石的含水量一般会低于其最佳含水量，需要洒水，洒水工序一般要分两次。第一次洒水约为所用水量的60%～70%（一般略大于理论数值）。2～4h后挖开数点检查，待渗透深度超过厚度的3/4时（以不粘轮为度），开始静压1～2遍。压路机选用20t以上振动压路机为宜，强振不少于2遍，使煤矸石基本上完成破碎、重新组合的过程。然后喷洒第二次水，洒水量约为需用量的30%～40%。考虑裸露时间长、气温高损耗水分，可以稍高些，待4～8h后即可碾压。用重型压路机强振2～3遍，静压1～2遍，要求表面无明显轮迹，不出现松散、翻浆、软弹等现象，使板体表面光洁密实。

为了保护环境，控制侵水后硫化物的渗出，同时限制对煤矸石的风化崩解，我们采用了路基两侧坡脚（1.5m）范围内及路堤顶（1.0m）范围内用低液限粘土封闭，以防止中部煤矸石填料受到水的侵蚀，确保路堤的强度和水稳性。

表3含水量与干密度关系曲线图

2.5碾压控制

路基的压实度和稳定性有着密切关系，由于煤矸石有与碎石相近的级配，其压实特性主要由骨料中的细料以及细料对骨料空隙的充满程度决定，因此，适宜于使用以振动压路机振压为主，通过共振压实，有效减少煤矸石颗粒空隙，增大密实度。煤矸石施工碾压工艺确定如下：

18t压路机静压1遍→18t压路机弱振一遍→20t压路机慢速弱振一遍→20t压路机慢速强振碾压一遍→压实度、标高检测→20t压路机快速强振一遍→压实度、标高检测→20t压路机快速强振碾压→压实度、标高检测→（压实度符合要求）→压路机光面静压1遍。

压实工序遵照“先静后动，先轻后重、先边后中、先慢后快、由弱振到强振”原则。碾压速度≯4km/h，稳压时碾压轮迹横向应相互搭接，纵向后轮必须超过相邻段的接缝。对路堤局部边角地带，可用小型手扶式振动压路机、冲击打夯机碾压到规定的压实度。

3．结束语

采用卸上推下的摊铺方法，很好地解决了煤矸石大料集中的问题，配合适当数量的人工挑拣，可以将煤矸石材料的超粒径问题控制在范围之内，保证了填料的均匀性；压实度的控制可以根据实际填料粒径的情况，选用灌砂法或沉降法进行检测，或者采用两种方法共同检测，以达到压实质量控制的目的，路基两侧覆土封闭措施，既保护填料的稳定性又保护了环境，路基的整体性、稳定性完全可以达到设计要求。

参考文献：

[1]牛文囡.高速公路煤矸石填筑路基的技术要点[J].黑龙江科技信息，2013，17（14）：241－242.

[2]何烨，刘春雷，马正旻.浅谈公路工程路基施工的质量问题[J].中国科技投资，2012，11（7）：193－194.