论粉煤灰在高速公路路堤施工中的应用

顾家菔

摘 要：目前，将粉煤灰作为填料已经开始应用于高速公路路堤工程中，文章将结合实际工程，详细分析粉煤灰的特性以及击实标准，并对粉煤灰路堤施工工艺进行探讨，希望可以为此类工程提供一定的借鉴。

关键词：粉煤灰；高速公路；路堤施工；施工工艺

1 工程简介

高速公路路堤工程的填筑高度较大，大多数情况下，都需要借土，本工程所在地为平原地区，地势平坦，高速公路沿线区域以耕地为主，工程需要的土方来源相对困难，为了解决这一问题，本工程决定将粉煤灰应用到高速公路路堤施工中，经过分析，确定高速公路路基横断面如图1所示。

2 粉煤灰性质研究

原煤经过粉碎处理，并在高温下进行燃烧，粉末状的原煤在融化、冷凝等一系列过程之后，形成的呈现玻璃质结构的烧结物。不同的电厂排除的粉煤灰的性质也存在一定的差异，这是由于电厂的收集方式、煤粉粒径、燃煤种类等条件的差别造成的。按照燃煤种类进行划分，粉煤灰主要有两种形式，即硫钙型粉煤灰和硅铝型粉煤灰[1]。其中，硫钙型粉煤灰的燃煤为褐煤，主要成分为硫、钙等；硅铝型粉煤灰是一种混合体，包含非结晶物质和结晶物质，铝、硅的含量居多，硫、钙的含量只占到很小的比例。一般来说，粉煤灰的化学成分主要为二氧化硅和三氧化二铝，比粘土的密度要小，同时，粉煤灰本身有空心的颗粒，这就使得粉煤灰属于一种轻质材料，粉煤灰与粘性土、砂土的指标参数对比如表1所示。

由于粉煤灰具有透水性能好、结构强度高、自身重量轻等性质，在土体资源比较紧张的工程，或者软土地基工程中，同时，粉煤灰的资源比较充足的情况下，可以使用粉煤灰作为填筑材料，有效的发挥粉煤灰的优势，降低高速公路路堤工程的自身重量，控制高速公路路基的沉降，提高地基的承载力[2]。不仅能够节省土地资源，还能减少工程经济成本，具有经济效益和生态效益的双重价值。

3 确定击实标准

本工程中，主要采用硅铝型低钙粉煤灰，属于湿排灰，研究显示，粉煤灰的烧失量在8%左右，材质的粒径存在差异，取出一定量的样本之后，再进行筛分试验，可以发现，不同区域、不同层次的粉煤灰试样的指标参数明显不同，尤其是最佳含水量和最佳干密度[3]。为了确定粉煤灰的击实标准，现场试验室的工作人员进行了三组击实试验，其样本分别为中细混合、粗细混合以及粗中细混合，封存之后，作为参考，以便作为粉煤灰填筑压实度的参照，确保填筑施工的质量。

4 粉煤灰施工工艺分析

4.1 摊铺厚度

粉煤灰的摊铺厚度受两方面因素的影响，即压实机械和摊铺方式，试验路段结果显示，采用人工摊铺方式时，可以在1.45～1.55的范围内选择松铺系数，控制压实厚度在20公分以内。采用人工摊铺和机械摊铺协作方式时，可以在1.1～1.3的范围内选择松铺系数，同时，压实机械的吨位也会影响压实厚度，比如，小吨位的振动压路机，压实厚度取20公分即可，大吨位的振动压路机，压实厚度需要控制在25公分以内[4]。

4.2 含水量

填筑材料的含水量直接影响高速公路路堤的压实度，只有将含水量控制在合理的范围内，才能保证压实质量。含水量过小的话，容易造成松散问题；反之，则容易造成起拱问题。粉煤灰在堆放过程中，水分流失比较严重，因此，施工之前，需要进行洒水作业，调整含水量，一般情况下，补水量应该超过最佳含水量的百分之三，此外，为避免施工过程的含水量降低的问题，应该按照摊铺、洒水、碾压的流程进行施工。

4.3 摊铺过程

第一，摊铺前要对路堤边线进行准确的放样，标出路堤边线，碾压地基直到压实度满足相关标准，对于特殊地段来说，为了降低地下水对摊铺施工的影响，可以预铺一层土工布，再摊铺粉煤灰和包边粘土。第二，粘土和粉煤灰都进行水平分层摊铺作业，确保摊铺厚度满足要求。其中，粘土的松铺厚度应该控制在30公分以内，选择路基两侧的挂线和控制桩作为参照物，摊铺宽度应该超出设计宽度20公分以上，为路基削坡做准备[5]。第三，摊铺机械采用平地机和推土机，部分区域采用人工作业方式，构造完整的交界线。第四，按照摊铺-压实相结合的原则，确定攤铺长度。

4.4 压实过程

第一，合理控制粘土压实作业的含水量，保证其压实度超过90%，首先，使用10～20吨的光轮压路机进行碾压，碾压1～2遍，然后，使用18～20吨的光轮压路机进行碾压，碾压4～6遍。需要注意的是，受限于工作面的宽度，尽量不适用三轮压路机。第二，充分压实粉煤灰和粘土的连接位置，最大限度的控制两者的混合，碾压过程中，利用推土机进行稳压，再将振动压路机的速度控制在低速，静压1遍，然后，提高振动压路机的速度和频率，碾压4～8遍。以先低后高、先两侧后中间为原则，每次轮迹的重叠区域在30公分左右。第三，同时开展粉煤灰填筑碾压和土质护坡碾压作业。第四，碾压施工结束后，检查各项指标参数，包括宽度、压实度、标高、横坡以及平整度等，满足要求之后，才能进行下一阶段的施工。

4.5 接头处理

对于先填筑的路段来说，需要预留台阶，确保压实层之间的搭接长度不小于150公分，实际工程中，由于多方面因素的影响，可能出现施工脱节的问题，导致接头位置粉煤灰含水量的下降，进而造成台阶松散问题，这种情况下，就应该进行洒水作业，并适当增加台阶长度，保证压实效果。

5 结束语

总之，作为高速公路填筑材料，粉煤灰具有透水性能好、结构强度高、自身重量轻等优点，并且可以降低经济成本，节省土地资源，经济效益和社会效益显著，能够明显提高高速公路路堤工程的质量。

参考文献

[1]何森，丁武洋.DCP在沪宁高速公路扩建工程中的应用[C]//节能环保、和谐发展-2007中国科协年会论文集（一），2007：1-5.

[2]马广青，廖济押，管亚美.粉煤灰特性及其在石安高速公路工程中的效用[J].粉煤灰综合利用，1999，（4）：14-16.

[3]刘华，张延京，张启亮.粉煤灰在“开洛”高速公路路堤中的应用与研究[J].中南公路工程，1993，（3）：28-34.