船山矿废渣掺灰填筑工艺及质量控制的研究

巫同军

摘 要：建设生态文明是关系人民福祉、民族未来的长远大计，我国不少地方在发展过程中消耗了大量的资源、能源和土地空间，在今后的发展中，要坚决将生态文明建设摆在突出位置，必须坚决实行绿色发展、循环发展和低碳发展的方针战略。项目结合沿线的各种资源分布，就近取材，合理利用，采用船山矿废弃渣掺石灰填筑路基，变废为宝，本文就施工过程中的工艺与质量控制进行了研究。

关键词：绿色循环；矿渣；掺灰；工艺；质量控制；研究

中图分类号：TQ172 文献标识码：A

一、工程简介

1 项目概况

312国道B段，桩号范围K11+500- K23+053.078，路线长11.553km，本段K11+500-K16+226为城镇段，路基标准横断面宽58m，人行道部分填素土，植草皮，暂不实施铺装层；K16+226-K23+053.078为公路段，路基标准横断面宽33.5m。本段共完成粉喷桩35万延米；土方（填/）挖91.39/76.24万方；挖除非适用材料41183.43m3；清表面积379268m2。

2 沿线工程地质情况

拟建工程路线通过区在地貌上属于宁镇低山丘陵区、长江三角洲冲积平原，其受区域地质构造运动的制约与地质环境的影响，显示了不同的微地貌形态。根据地形、地貌、地层及水文、工程地质特征，沿线主要有以下几个工程地质分区；剥蚀残丘硬岩区，堆积阶地松散岩区，冲积平原松散岩区。

3 水文气象

项目沿线分布的主要河流有团结河、胜利河、高资渠、船山河及三仙沟等灌溉渠，无通航河流。镇江市属北亚热带季风气候。根据1971年-2000年气候资料统计，市区年平均气温15.6℃，降水量1088.2mm，其中梅雨量263.3mm，日照时数2000.9小时，极端最高气温40.2℃，极端最低气温-10.1℃。2003年降水冬季特多，夏季偏少，多次出现连阴雨天气过程，为温润年；气温和日照均正常。

二、选题理由

根据交通部提出的“在公路建设中对生态环境最小程度的破坏、最大程度的保护、最强力度的恢复”的建设新理念和“安全、舒适、环保、示范”的公路建设方针，必须在公路的设计施工过程中实行节能减排措施，落实国家的经济发展战略，建设以低碳为特征的交通运输体系。对于新技术、新材料的逐步普及及应用，提高施工机械化水平，加大材料的循环利用率，从科技创新、资源节约以及环境保护等方面进行路线设计和施工，树立绿色发展的理念。对于本项目来说，采用船山矿废渣掺石灰填筑，充分循环的利用了沿线资源，变废为宝，减少了新土地资源的开发，保护了生态，实现改线工程建设的绿色循环低碳目标。

三、组织实施

船山矿废渣掺石灰填筑施工工艺流程图如图1所示。

（一）施工准备

1 料源准备

（a）料源选择船山矿废渣弃土场，先进行弃土场内临时排水沟的开挖，做好水系畅通不积水，然后在场地内进行废渣土石的挖装及石灰惨拌，降低混合料中的含水量。由于土场中含有大粒径的石块，在装运过程中将不符合粒径的石块剔除出去，取土时采取一次性条式法取土。

（b）对取土场的土石进行试验测试：颗粒分析、含水量、石料压碎值检测等试验。（石头含量43%，密度： 2.72t/m3；土的含量57%，密度：1.9t/m3）

2 机械设备

（a）试验段施工前进行设备的保养，调试。

（b）设备配置情况：平地机1台、推土机1台、三轮压路机1台、光轮压路机1台、羊角碾1台、挖掘机3台、洒水车1辆、运输车15辆。

（c）人员配置情况

人员：技术人员2人，现场指挥1人，测量人员2人，试验人员1人，机驾人员26人，普通工人10人。

3 其它准备工作

（a）试验段落的准备，根据现场情况将选择K18+900-K19+000（100m）段作为试验段。先进行中线的恢复，每20m断面设一中桩、两边桩，后进行高程测量。

（b）施工前根据路基施工指导意见，我部已經完成该段落中部填土施工到93区NO.5，碾压完成并报检合格。

（c）计算材料用量。根据试验段填筑层的宽度、长度、厚度，计算需要的混合料数量（压实厚度初定为30㎝，松铺系数初定为1.26，松铺厚度为37.8㎝）。结合料场的含水量和运输车辆吨位，计算每车矿渣的堆放距离。

（二）施工方法

严格遵照《公路路基施工技术规范》及下发的技术文件执行，规范现场施工，加强对施工现场技术质量控制。

（1）对该段落填筑前初步碾压，恢复中桩，测量现有高程。

（2）根据现有高程放出坡脚线（含路基填筑超宽碾压的30cm），采用料场同种料源首先挂线培出路槽，同时根据计算的每车矿渣量在路基上用石灰打出网格。

（3）根据计算堆放距离进行试验段调土，运输车将料源运至现场，在现场用装载机，挖掘机二次掺灰翻拌打堆。

（4）粗平用推土机将土石混合料进行摊铺，用挖掘机配合推土机将不符合粒径的石块敲碎或剔除路基外，并力求保证厚度均匀、表面平整，进行高程测量，检验填筑层的松铺厚度，看是否符合预计要求。

（5）精平粗平后，用羊角碾碾压四遍，四遍之后用平地机终平一次，使其纵向顺适，横坡符合要求。（由于存在大粒径石块较多，平地机施工困难加大）

（6）碾压整型、精平后，进行碾压。在进行碾压时遵循先轻后重、先慢后快、先外后内的原则，碾压时，保证轮迹重叠1/2轮宽。先用羊角碾振动压路机进行振动碾压4遍，速度采用1档（1.5km/h～ 1.7km/h），碾压完成之后用平地机精平一次，后用光轮振动压路机进行振动碾压2遍，速度采用1档（1.5km/h～1.7km/h），最后用18t～24t三轮压路机1/2错轮碾压一遍，压路机行走速度1.5km/h。碾压过程中必须用小石块或石屑填缝，碾压过程中随时观测碾压路基的沉降，当三轮压路机碾压完成之后进行压实后高程测量，终止碾压，计算实际压实松浦系数为1.276。

四、施工质量控制要点

1 废渣中的石料强度不少于15MPa，并将石料含量控制在60%以內；石料最大粒径不得超过压实厚度的2/3，且粒径2cm～15cm控制在20%～40%，超过的应清除，废渣掺灰混合料应为石料和天然风化岩的混合物，不得掺有其它杂质（如树根、草皮、腐质土等）。

2 废渣掺灰混合料填筑宽度每侧应在设计宽度值的基础上宽出填筑层设计宽度30cm～50cm，压实宽度不小于设计宽度，全范围内平整碾压。

3 路基填筑为纵向水平式分层施工，施工时为做好调坡工作要优先填筑以下两个部位：一为与相邻部位相对低洼的路段；二为高填方路段。正常施工段落长度最好控制在100m～150m左右。

4 羊角碾与振动光轮进行碾压时，重叠1/2～1/3轮宽，前后区段应重叠并超过两段接缝处。

5 碾压速度的控制：羊角碾行进速度小于2.5km/h，振动光轮压路机速度为4km/h。

6 碾压时需注意以下先后原则：先轻后重，先慢后快，先两边后中间；曲线段由内侧向外侧。

7 路基填筑必须保证平整，确保全面压实。防止凹凸不平，形成集水，影响路基。

8 该项目路线长，路基施工是分段施工，在两段交接（包括标段连接处），若填筑时间不同，先填筑路段应按1∶1的坡度分层留台阶，若两个地段同时填筑，应分层相互交叠衔接，其搭接长度不得小于1.2m～1.5m。

9 路基施工中加强对沉降及位移的观测，本标段软基路段较长，点位多，施工中加强沉降及位移观测，以控制填筑速率。便道侧为了防止车辆挤压位移桩，对位移观测桩要做好保护或警示标志，确保观测数据准确，以指导施工。沉降观测采用专门水准点，双面直尺观测，沉降杆采用丝口套接，接杆长度控制在25cm～30cm左右。

10 碾压过程中要注意粗料多的地方及时用细料填隙补充以增加密实性，细料多的地方要及时用粗料填充，以增加强度，防止弹簧。

11 整平时平地机刮平次数不宜太多，且刮刀一次切入不能太深，否则在切入较深部位容易带起底下的大块石块。

12 碾压时一定要注意碾压顺序、速度、重叠宽度，开始时不宜太快，并且振压时尽量采取倒退然后前进的方法，禁止在碾压好的土石混合料上转弯、掉头、刹车。

13 填筑路段表面洒水车洒水湿润，同时保持便道的清洁无灰层，保持良好的施工环境。

五、质量验收

1 废渣掺灰混合料填筑工程现场质量按照灰土填筑压实度要求灌砂检测数据差值比较大，为了检测路基的质量是否满足路堤填筑要求，在施工中采用同点测量沉降差的方法进行控制，如图2所示。

2 当24t三轮压路机最后碾压后基本无明显沉降，可以从数据分析表中看出路基已达到密实程度。路基填筑至路床底时测其弯沉值，保证路床顶96区弯沉达到设计要求值。

六、实施效果及结论

从试验段的结果来看，试验段的料源控制不均匀，石块粒径偏大，这是废渣掺灰填筑过程中最大的难点，处理不好，费时费机械。由于掺灰有效的控制了废渣混合料的含水量，通过机械合理的搭配，取得了良好的压实效果。通过试验段的实施，目前已确立了废渣掺灰混合料的碾压遍数、松铺厚度及压实系数、碾压工艺等一系列工艺参数与操作方法，同时施工过程中出现的不足之处在今后施工过程中将逐步改进和有效控制。废渣掺灰填筑工艺的逐渐成熟，极大的解决了土石方资源的短缺，实现沿线区域的土石方最大平衡，实现土地资源零占用，同时也减少远距离土石方运输能耗及排放，认真贯彻了江苏省率先在全国开展绿色循环低碳交通示范省份建设的伟大目标。

参考文献

[1]公路工程质量检验评定标准，JTG F80/1—2004.

[2]周志军.土石混填路基压实质量控制方法研究[D].长安大学，2006.