矿山废渣路基应用特性及施工控制

吴锋

摘 要：该文介绍了矿山废渣的应用特性以及应用指标，通过采用5 mm的承载比作为试验，得出CBR值为40.0%，已经完全可以作为农村公路路基填筑材料进行使用。结合现场的施工实践，分析矿山废渣路基施工的主要工艺以及施工控制措施。

关键词：道路工程 矿山废渣 施工控制

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0045-02

随着工业化建设进程的加快，矿产资源开采带来了经济社会的繁荣，大多数单位把产生的矿山废渣未经过任何处理而直接被施工单位露天堆放，不仅占用大面积的耕地，而且要耗用大量的征用土地费和清运费。各地国土资源管理部门开展了一些矿山环境治理，但地方各部门不能有效同步协调，矿山废渣在对国土部门来说是废渣，对交通部门来说，如果利用的好，却能变废为宝，有效解决环境污染问题，又能降低农村公路综合建设成本。在矿山废渣运输和堆放过程中易造成遗撒和粉尘等问题，严重污染了周围的社会环境。因而，借鉴国外发达国家的先进经验，通过科学的手段有效地控制矿山废渣减量、再生和综合利用。矿山废渣的成分来源组成是不同的，其组成的成分含量比例也是不确定，在综合利用时应根据实际情况一渣一策，不能一概而论。

1 应用特性

矿山废渣是矿物开采及其加工利用过程产生的含有粉状和块状的颗粒混合物，这些矿山废渣具有相当好的强度、硬度、耐磨性、冲击韧性、抗冻性及耐水性等，又具有相当好的物理和化学稳定性，其性能优于黏土、粉性土，甚至砂土和石灰土。废渣骨料级配是路基使用的重要技术特性，它是指组成骨料的不同粒径颗粒的比例关系，级配好的骨料颗粒相互填充形成均匀的内部分布，单一颗粒或大小颗粒相差较大，会产生更多孔隙或内部不均匀。废渣集料在路基中作为主要架构材料，可以直接支撑载重，同时作为骨架可以传递应力、抑制收缩、防止开裂、承受压力等。一般来说，具有良好级配的废旧骨料，能够最大限度地减少孔隙率，提高压实度，降低成本。

2 应用分析

对某矿山废渣粒径小于4.75 mm取样进行标准击实试验，测得废渣混合料的最佳含水量为11.4%，最大干密度为1.96 g/cm3，根据最佳含水量，选取内径为152 mm、高170 mm的金属圆筒加入试样后在路面材料强度试验仪上进行CBR试验，泡水4昼夜后进行承载力试验。根据承载比的定义，分别测得贯入量为2.5 mm和5 mm的承载比，且贯入量为5 mm的承载40.0%比大于2.5 mm的承载比34.7%，这时采用5 mm的承载比作为试验结果。通过承载比试验分析得出CBR值为40.0%，已經达到甚至超过石灰土的性能，完全可以作为公路路基填筑材料进行使用。

3 破碎与分类

先对矿山废渣进行初选和分类。首先要对矿山废渣清除杂物、作初级分类，将粒径大于20 cm的块石，把它挑选出来分类堆放，作为浆砌片石和护坡的石料用；把粒径小于20 cm的矿山废渣混合物，采用振动式筛分机可以去除渣土，筛分以4.75 mm粒径作为控制，并安装除尘装置，以清除干净为原则，然后采用颚式破碎机将粒径大于15 cm小于20 cm的废渣粗料破碎成大小不一的块体，以保证混合料在填筑过程，不致于产生较大的孔隙率，影响路基的压实质量；后采用筛框振动式电动筛和钢丝编织筛面对矿山废渣进行筛分，筛分分类完成后，应对取有代表性的矿山废渣样品进行压碎试验，以满足农村公路路基强度的要求。

4 路基处理应用

某公路改造工程是起于316国道K1820+045 m处左侧，经丁村、老院、界岭、李湾、周楼，终点止于纸房村接旬阳界，路线全长12.505 km，批准预算投资为1 886.300 2万元。该项目为山岭重丘区四级公路，设计行车速度20 km/h，路基宽度5.0 m，路面宽度4.0 m，两侧设置0.25 m路边石，路面结构为20 cm混凝土面层+18 cm水泥稳定砂砾基层+10 cm天然级配砂砾底基层。在该项目上选取50 m路基进行矿山废渣试验填筑。

4.1 施工前准备

施工前，按规定清除原地面表层植被，挖除树根及表层土，对地表面进行平整和填前压实，压实度不应小于90%。压实后按设计桩位恢复中线及边线，直线段每20m设一桩，并在两侧路肩边缘处设置指示桩；路基填筑前应备足矿山废渣填料，根据矿山废渣填料的每层厚度和压实度标准，按照实验室确定的矿山废渣填料组成计算其单位面积的重量及用量，以车的体积量为单位，划分方格进行堆料。

4.2 运输

运输车辆数量、运输能力应满足矿山废渣填料填筑需要，保证施工连续不中断。矿山废渣填料装运前，应采用挖掘机对渣料进行拌合，尽量使渣料混合均匀，避免大粒径渣料集中装运，并采用覆盖方式，以免尘土飞扬，造成环境污染。

4.3 布料及整平

布料时应用白灰划出方格线，计算每个方格所需的填料数量和卸车数量，卸料时采取路堤全宽水平分层，先低后高，先两侧后中央，现场设专人指挥填料调配，将填料按照试验段长度均匀卸在试验段方格内，卸料后立即采用推土机进行初平，初平后再撒布一层5 cm厚的矿山废渣细料，先采用光轮压路机稳压1～2遍，最后采用平地机进行精平。采用平地机整平时应沿路线纵向方向保持中间高两边低，路基横向做成设计要求的横坡，整平后要求矿渣填料层应无明显的高差台阶，渣料粒径应不超过压实厚度的2/3。

4.4 碾压

每个矿渣作业段应配备20 t以上单钢轮振动压路机1台，20 t以上拖式振动羊角碾压路机1台，确保与矿渣路基摊铺能力相匹配。每层矿渣填筑碾压按照“先边缘后中间，先慢后快”的原则进行，横向接头重叠40～50 cm，前后相邻两区段间纵向重叠200～300 cm。

每层碾压时应测量高程，按10m观测一个断面，每个断面布设不少于两个点；采用20 t以上的振动压路机，每层矿渣填筑段各点在相邻两次振动碾压前后的高程差值在2 mm内可停止碾压，否则应增加碾压遍数，直至满足要求。

5 结语

通过在某公路改造工程上的应用，在该项目选取50 m路基进行矿山废渣试验填筑，经过近2年的沉降观测及路基的稳定性处于良好，路面没有出现裂纹，建议在具备丰富矿山废渣的地方，应就地取材，推广使用这项技术。

参考文献

[1] 毛应生，高中俊，周新强.垃圾杂填土强夯作道路路基的试验与施工[J].城市道路与防洪，2001，6（2）：1-4.

[2] 王国强.城市垃圾性质及其填埋场的工程地质评价[J].水文地质工程地质，1999，6（6）：20-23.

[3] 王罗春，陈梦龙.建筑垃圾作建筑渣土桩填料加固软土地基的机理与工艺[J].上海电力学院学报，2006，22（2）：163-166.

[4] 杨明亮，骆行文，喻晓，等.矿山废渣填埋场内大型建筑物地基基础及安全性研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24（4）：628-637.

[5] 唐娴，王杜良.城市建筑垃圾路面基层应用研究[J].科技导报，2009，27（7）：88-90.