试论矿渣在路基工程中的应用

郑东明

(吕梁公路分局，山西吕梁 033000)

省道忻黑线是我省的一条重要出省路，也是陕煤东运的大通道。明通沟至黑峪口段改建时，路线K7～K12范围内堆放矿渣108 707 m3，根据原设计需换填土方，矿渣远运5 km填埋并覆盖黄土，需征用土地(沟)20余亩，这部分矿渣如能利用，既可缩短工期，减少投资，还能节约宝贵的土地资源。利用矿渣和换填土两种施工方案进行经济比较，初步估算可节省投资150万元(见表1)。项目部领导对此十分重视，经研究确定了“利用矿渣填筑路基的施工方案”。

表1 换填土方与利用矿渣经济比较表

矿渣要作为路基填料，应参照土进行相关实验项目，还应满足“路基填方材料应有一定强度，在使用前应进行有害物质的含量试验，避免有害物质超标，污染环境”［1］的要求。因此对矿渣进行了击实试验、级配试验、CBR测定试验，对矿渣的性质进行全面分析。

1 矿渣的主要性质

矿渣是工业炼铁产生的副产品，高炉矿渣由于生产过程中经过高温、氧化、质地较硬，强度高，结块较大，破碎困难，它具有以下几个方面性质:

1)自然级配。它由各种粒径的颗粒组成，各粒径组成数量没有固定的比例关系。自然级配较好的矿渣适用于路基填方，自然级配差的矿渣，可拌砂性土改良后使用。

2)吸水性。矿渣质地坚硬，结构致密吸水性低，自身保水性差，遇水强度不降低且具有较好的透水性，适用于路基填筑。

3)抗风化性。矿渣经高温氧化，不易风化，适用于路基填筑。

4)可压实性。矿渣有一定的自然级配，适宜于使用机械压实。

5)化学性质。矿渣是工业炼铁产生的副产品，化学性质稳定，未发现有害物质成分。

2 矿渣的材料试验

1)筛分试验。“工业钢渣是较好的填料，必要时应破碎，使用时要有良好的级配，其他工业废料应按规定进行试验。［1］”因此对矿渣破碎后进行了筛分试验，试验结果满足JTG 058-2000公路工程集料试验规程要求。

2)击实试验。在矿渣堆中取有代表性的样本进行击实试验，确定矿渣的压实最佳含水量和最大干密度。

3)CBR值试验和压碎值试验。两项指标均满足要求。矿渣各项指标见表2。

表2 矿渣各项指标值

3 矿渣路基的施工

在利用矿渣填筑路基前进行了试铺。

1)试铺方案。取地形平坦的K9+600～K9+700段进行100 m实验段铺筑。

2)铺筑方法。用自卸车配合装载机运料，人工配合推土机挂“米”字线整平。两边铺1.5 m宽包边土，中间用矿渣填芯。

3)碾压顺序。矿渣整平后，洒水车洒水，用轮胎式振动压路机错轮按先两边后中间顺序碾压两遍，再用光轮压路机静压两遍。

4)质量控制。共碾压四遍，在每一遍碾压完成后，要对实验段固定的八点测压实度和标高，计算其平均压实度和平均下沉量。

4 试验段施工工艺

1)施工准备。对K9+600～K9+700原地面碾压，先填两层土，压实度和平整度达到要求后，定出施工中线和边线。

2)运输摊铺。自卸车将矿渣运至试验段，两边铺1.5 m宽包边土，用T-140推土机进行摊铺整平，用人工挂“米”字线精平，矿渣虚铺厚度30 cm，包边土虚铺厚度35 cm。

3)碾压。平整度达到要求后，洒水，测量含水量，在接近最佳含水量±290时进行压实，YZ-18轮胎式振动压路机先不振动预压一遍，然后振压两遍，YZ-18三轮压路机静压两遍。

4)质量检测。对试验段固定的八点测压实度和标高，计算平均压实度和平均下沉量。压实度检测方法为灌砂法，下沉量检测法为水准仪法，见表3。

表3 压实后平均压实度和平均下沉量

5 试铺结果分析

利用矿渣填筑路基，碾压成型后，路基表面平整，用YZ-18轮胎式振动压路机振压两遍，YZ18-21光轮压路机静压两遍后，压实度满足规范要求，说明压路机搭配方式基本合理。矿渣虚铺厚度30 cm，压实厚度24.4 cm，松铺系数为1.23。

6 利用矿渣填筑路基的效果

在试铺结果的基础上，项目部决定将此10万余立方米矿渣就近填筑在地形较平坦，填方较集中的K9+100～K12+400地段，施工过程中采用试验段所采用的人工配合推土机挂“米”字线整平，振压两遍，静压两遍的方法进行压实，采用灌砂法测定压实度进行质量控制，在40 d时间内完成了填筑任务，比换填土方节约了约30 d时间，取得了较好的经济效益。路基交工验收时，K9+100～K12+400所测的弯沉值满足设计要求，表明矿渣路基的整体强度较好，说明矿渣可以作为路基填料。

7 利用矿渣填筑路基的施工小结

1)采备。矿渣多为铁厂废弃物，内部含有杂质且松散易坍塌，采备时应注意安全，并去除杂物。

2)粒径。由于矿渣结块较大，使用时应进行粉碎。

3)含水量。矿渣堆的自然含水量较低，采备时应洒水降尘，摊铺碾压时应适量洒水接近最佳含水量。

4)厚度。每层压实厚度控制在20 cm～30 cm。

5)压实度。压实度检测采用沉降量法检测时，同一点位两次碾压后高差应不大于5 mm。

6)试铺。路基填筑前应先进行试铺以确定松铺系数、压实机具搭配和相应的压实遍数。

7)砂土包边。为使成型路基美观，减少粉尘污染，路基两边应用砂土包边，再用矿渣填芯。

8 利用矿渣填筑路基的意义

利用矿渣填筑路基节约了投资，缩短了工期，保护了耕地，而且做到了废物利用，消除了矿渣对周围环境的污染，可谓一举多得，利国利民。利用矿渣填筑路基社会效益和经济效益明显，在今后工作中应不断总结研究，逐步推广应用。

［1］JTJ 033-95，公路路基施工技术规范［S］.