煤矸石在国道307清徐段改线路基填筑中的应用

常荣亮

(清徐县交通运输局，山西太原 030400)

国道307清徐段改线工程承担着连接太原市与吕梁市的重要作用，在清徐境内长17 km。随着清徐县城城市规模的不断扩大，已有12 km完全进入民营经济开发区，成为城市道路的组成部分。该路段混合交通十分严重，已经严重影响到一级公路的通行能力和服务质量，为此计划将该路改线。改线工程全长15.534 km。一级公路，设计速度60 km/h。路基宽23 m。全线共需填方64.8万 m3。

清徐县是我省煤炭深加工的大县，存置有丰富的煤矸石，占用大量的土地，而且污染大气、农田和水体，对社会和环境造成大的污染。经现场调查，通过对这些煤矸石的室内试验和现场检测，确定采用当地丰富的煤矸石作为附近路段路基填料，并提出煤矸石路基施工的具体施工工艺及检测方法。通过利用当地煤矸石，不仅解决了工业废料长期堆放造成的环境污染，而且减少了取土占地，节约了大量的土地资源，也实现了变废为宝。

1 煤矸石路堤

煤矸石是在煤矿建设、煤炭开采和加工过程中排放出的废弃物。2003年，吉林省交通科学研究所通过室内试验，掌握了煤矸石的级配组成，物理、化学、工程力学等性质;通过试验路段的铺筑，验证了煤矸石作为道路建筑材料是可行的，其强度明显优于土。

2 填料选择

选择填筑路基的煤矸石不得含泥块、树根、建筑垃圾等。

1)承载力和稳定性:应采用硬质煤矸石，禁止使用泥结煤矸石。

2)力学指标:据路基规范中对填石路基压碎值要求，煤矸石路基压碎值宜不大于30%，石料单轴抗压强度不应小于15 MPa。

3)稳定性:煤矸石中氧化硅、氧化铝、氧化铁等氧化物总含量要大于80%，氧化物含量较多，其剩余氧化反应才不会对路基产生较大影响。煤矸石烧失量应小于20%。填筑路基煤矸石使用已经燃烧过，红色与黄色煤矸石的效果最佳，灰褐色煤矸石次之。

4)《路基设计规范》中规定有机质含量超过25%的土不得用于路基填筑，对于煤矸石，对路基稳定不利的有机质含量应当更严格要求，应不超过15%。

3 施工工艺

煤矸石填筑路基的工艺流程为:基底处理、包边土施工、煤矸石储运、摊铺碾压、效果检测。

3.1 基底处理

路基施工时，应严格按照JTG F10-2007公路路基施工技术规范执行，确保路基稳定性。填方路基在填前碾压前，应将表层30 cm厚腐殖土清除，填前碾压宽度为左右侧坡脚线以内，并用砂性土将路堤填筑范围内的坑穴填平。为确保路基边缘压实度，路基两侧应超填30 cm，待刷坡时，再予以清除。

遇地下水位较高，或有软弱地基应按规范进行处理。在煤矸石进料前，应对原地面整平、碾压，并在压实后的原地面上填筑2%～3%的土质路拱，以利在施工过程中排除雨水和地表水，为煤矸石路堤的填筑提供便利条件。

3.2 包边土的填筑

包边土的作用主要是防止雨水和地表水侵入路基内部使煤矸石中的煤粉与水和空气发生化学反应，生成二氧化碳等有害气体，污染环境;其次是有利于种植花草树木，消除黑灰色对人的视觉的影响。

在煤矸石摊铺前应首先培好护肩土并进行预压，使其较同层煤矸石预定的松铺厚度高出5 cm～8 cm。每层煤矸石与护肩土要同步压实并考虑松铺厚度的不同，以增强路基中矸石和土边坡的整体性。护坡土宽度为垂直边坡方向不小于1.0 m，护坡土部分每25 m设置横向盲沟一道，断面尺寸为30 cm×40 cm×150 cm，两侧盲沟交错布置，内填碎石、砂砾或透水性良好的级配材料，予以夯实，以利排水。

3.3 煤矸石运输

运输煤矸石时应尽量利用机械装车，大吨位汽车运输，并采取防止扬尘措施，做好环境保护。

3.4 煤矸石摊铺及整型

煤矸石应按水平分层法填筑，即按横断面全宽水平分层填筑，现场倒料时应尽量倒在同一断面。在路堤中心、边缘等处设厚度控制桩，摊铺厚度不应超过35 cm。摊铺过程中，应对超过15 cm的大块煤矸石进行破碎或移除至路基外。对于较大块煤矸石集中处和与包边土结合处，应补充细料填充，确保级配良好。采用平地机配合推土机整型，先用推土机粗平后稳压，平地机精平纵向从路两侧向中心刮平，刮平时要不断测放高程，以达到设计高程。

3.5 洒水

摊铺后应检测煤矸石含水量，若超出最佳含水量±2%的范围，应进行晾晒或洒水。加水量可按如下公式计算:

其中，W0为煤矸石原始含水量，%;W为煤矸石要求达到的含水量，%;Q为需要加水量，kg;L为摊铺长度，m;B为摊铺宽度，m;H为松铺厚度，m;ρ为松铺湿密度，kg/m。

3.6 煤矸石路基压实

正确的压实方法是保证煤矸石路基压实度的一个重要条件，包括压实厚度、压实机具、碾压速度和遍数。煤矸石压实应遵循:先静后动，先轻后重，先慢后快，先边后中，先低后高的原则。直线地段由边坡向路基中心碾压，曲线段由曲线内侧向外侧碾压。碾压速度不大于4 km/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，达到无漏压、无死角，以确保碾压均匀。

通过试验段的填筑，检验施工机械功能、机械组合、人员配置是否合理，是否能达到设计要求，确定煤矸石填筑路基的松铺厚度、压实速度、压实遍数等工艺参数，以利指导大规模施工。

碾压现场施工顺序:

1)静压。将1台30 t振动压路机从路面两边往中间静压1遍，轮迹与上一次重叠40 cm以上，速度控制在2 km/h～3 km/h。2)稳压。开弱振碾压1遍，轮迹重叠1/2，速度为3 km/h～4 km/h。3)强振。开强振碾压4遍，轮迹重叠2/3，速度为3 km/h～4 km/h。4)消痕和局部处理。静压多次进行消痕，速度为2 km/h～3 km/h。

施工过程中注意拣除超过10 cm粒径的煤矸石及杂物，对于局部边角地带，应人工配合小型手扶式振动压路机或蛙式打夯机压实到要求的压实度。

摊铺后的煤矸石必须及时碾压，做到当天摊铺，当天完成碾压，以防止水分蒸发影响压实效果。

3.7 压实度

路基压实度决定了路基的水稳定性、强度和沉降量。

碾压密实后，用灌砂法检测煤矸石的压实度。施工过程中的每一压实层，可用试验路段确定的工艺流程和工艺参数，控制压实过程。现场可采用沉降量法进行控制。

沉降量观测标高时需测原地面、虚铺和压实后高程，计算每遍高程变化，连续两次高程无明显变化即为压实完毕。施工时宜采用较小块的钢板作为沉降观测点。实际施工中，碾压遍数确定以后，对于前几次碾压可不进行观测，当碾压到最后两三遍，再进行测量。此法采用仪器简单，易于现场施工人员掌握。

3.8 养护

成型后的路基要进行密实度检测;若不能及时施工上层时，应适当洒水，以免表层干燥扬尘。养生期内应封闭交通。达到路堤封层部位应及时按设计要求用粘土进行封层处理。

3.9 效果检测

在煤矸石填筑效果检测中，除一般的标高、宽度、横坡等项目外，需特别重视压实度和弯沉检测。施工单位可以采用贝克曼梁法来检测弯沉。弯沉只在路基顶面检测，若弯沉值合格，则说明整体强度已经满足要求，反之，则说明整体铺筑效果不良。

4 结语

煤矸石作为路基填筑材料，在国道307清徐段改线工程施工中的应用，解决了路基填料问题。通过现场质量控制，提高了路基质量。通过废物利用，对减少废料占地，减少环境污染，建设生态文明社会等具有深远的意义。

［1］JTG F10-2006，公路路基施工技术规范［S］.

［2］邓学钧.路基路面工程［M］.北京：人民交通出版社，2002.