粉煤灰路基施工的研究现状及作用

【摘 要】目前路基材料类型多是细砂砾土、粗粒土和巨粒土以及不易风化的片、块石，但是随着我国高速公路里程的增加与等级的升高，土地资源便相对匮乏，部分地区取土困难，甚至缺少适合作为路基填料的原材料。基于此现状，不少实践中开始利用工业废渣如煤渣、矿渣、粉煤灰工业废料等作为路基调料，这样一方面解决了原材料的来源问题，另一方面变废为宝，解决了工业废料的废弃问题与公路路基调料取土需要征地等问题，可以说是一项非常好的措施。

【关键词】粉煤灰；路基施工；作用

1. 前言

（1）利用粉煤灰填筑路堤在西方国家已经有了很久时间，英国在上世纪五十年代后期就开始研究，并修筑了一系列试验路段，实验证明粉煤灰路堤的适用性与独特优越性，被确认并列入英国国家高速公路发展规划，允许粉煤灰用于软土路基并代替自重较大的粘土，随后欧洲其他国家也相继开展对粉煤灰用于路堤填筑的研究。近二十年以来，我国也开始利用粉煤灰作为填筑材料的试用性研究，交通部粉煤灰筑路技术推广课题组先后借鉴国外经验在云南浙江山东上海等开展用粉煤灰修筑公路路堤的示范工程。

（2）京深高速公路石家庄至安阳段，1997年竣工，全长216.05公里，其中河北段有72公里由于取土条件困难，地基属于软土而采用粉煤灰填筑路堤，全段用灰1100万吨，包括石家庄电厂350万吨，邢台电厂130万吨，邯郸电厂280万吨，马头电厂340万吨。该工程由交通部第一公路勘察设计院科研实验室作为第一总负责，成功修筑了目前国内最高的粉煤灰路堤，最高高度10.65米，顶宽42.6米，边坡采用1：1.75，结合粉煤灰路堤的施工与室内试验的观测分析，提出了对粉煤灰路堤施工具有重要指导意义的粉煤灰二次压实效应新理论及用轻型动力触探检测粉煤灰路堤压实度的新方法。此公路此1999年通车至今，路堤情况完好，边坡稳定，边坡植被丰富，路面无沉陷状况，桥头跳车微小，行车感觉良好。虽然到目前为止，国内各省市都有对粉煤灰路堤的使用，但是利用率很低，有些地方的研究成果的适用范围多是局限于具体工程，没有大面积使用，尚没有形成通用完善的技术标准与规范。粉煤灰具有自重小、强度大、可压实性好与固结快等特点，同时由于粉煤灰路基的相关设计、施工技术等不完善，所以对粉煤灰路基施工研究具有很大的现实意义。

2. 在《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）相关条款中对粉煤灰路堤设计施工有着一定的涉及

（1）首先，粉煤灰路堤是全部采用粉煤灰或部分采用粉煤灰填筑的公路路堤，采用粉煤灰修筑公路路基时，应该采取相应的技术措施，做好断面设计、结构设计与排水设计，保证粉煤灰路堤有足够的强度与稳定性，在粉煤灰路基施工中，不能使用大型压路机碾压的部位，应采取换填或其他固化措施，对于位于地震峰值加速度系数大于等于0.05克地区的粉煤灰路堤，应按《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004）的有关规定设防。

（2）其次，粉煤灰原材料的技术要求，用于高速公路、一级公路路堤的粉煤灰，粉煤灰的粒径在0.001～1.18毫米之间，小于0.075毫米的颗粒含量要大于45%，烧失量小于20%，烧失量超过标准的粉煤灰应该做出实验对比后论证采用；设计粉煤灰路堤应预先调查料源并做好必要的室内试验，掌握粉煤灰材料的工程特性，实验方法按《公路土工试验规范》执行；粉煤灰使用前必须选择有代表性的试样进行击实试验，确定最大干密度和最佳含水量；应通过试验测定粉煤灰的内摩擦角与粘结强度；粉煤灰的渗透系数、压缩系数、毛细水上升高度也通过实验确定。

（3）再次，粉煤灰路堤设计的结构形式与技术要求。粉煤灰路堤一般采用纯灰和灰土间隔两类。粉煤灰路堤同土路堤具有相同功能，由于粉煤灰的粘结力较小，渗透系数大，毛细现象比较严重等不利条件，在路堤设计时，一般采用不同于土路堤的结构形式，在粉煤灰路堤的顶部和路基的底部分别填有一层隔离层，并压实以防止水分渗入及避免粉煤灰飞扬，封顶层也可与路面结构层相结合，采用路床或底基层材料。路堤边坡采取保护措施，以防止冲刷和风蚀，一般采用净宽不小于一米的培土方法，也有采用植草皮的方法，国外也有用晒乳化沥青的方法，但费用高。灰土间隔路堤就是粉煤灰和土间隔填筑，一层土一层粉煤灰，路堤的底面和顶层为隔离层，边坡用土或石灰土护坡。粉煤灰路堤的边坡和路肩应采取土质护坡措施；应根据施工季节和当地降雨量的大小决定是否在土质护坡中设置排水渗沟，并应采用相对的措施防止渗漏；粉煤灰路堤上路床范围内应采用土质填筑，也可与路面结构层相结合，采用石灰石土、二灰土等路面的基层材料做封顶层；粉煤灰路堤底部应离开地下水位或地表长期积水位五十厘米以上，否则应设置隔离层，隔离层厚度不小于三十厘米，隔离层横坡不宜小于3个百分点；对于高度在五米以上的粉煤灰路堤，应验算路堤自身的稳定性，其抗滑稳定安全系数要符合《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）的要求。

3. 公路建设中使用粉煤灰主要有湿排灰、调湿灰等，这些均是硅铝类的低钙粉煤灰，干灰、炉底灰渣与硫钙型的高钙粉煤灰均缺乏工程实践应验与应用实例

如从一些已修筑的煤粉灰路堤实体工程考查获得：粉煤灰的各项物理力学指标采用重型压实标准比轻型压实标准有明显提高，有利于提高路基强度；粉煤灰路堤采用90%～93%压实标准情况下，路堤没有出现由于压实不足产生的工程病害，建议粉煤灰路堤压实度可以根据试验研究结果，适当降低一到三个百分点等。

4. 实施大宗利用粉煤灰修筑路堤，作为一项系统工程，涉及到电厂储灰场的供灰、加水、运输、道路、环保、施工以及地方配合等一系列问题

而且粉煤灰的化学成分、物理性能、力学特征随着各电厂使用的原煤来源不同而存在着巨大差异，粉煤灰的应用对环境也有着一定的影响与危害，与其他填筑材料相比较，用粉煤灰填筑路基，对粉煤灰种类的选择、粒组成分的分析、粉煤灰最大干密度与最佳含水量的确定、粉煤灰的粘结强度c和内摩擦角对路堤稳定性的影响，粉煤灰路堤施工工工艺、施工方法、质量保证措施等仍处于研究探讨阶段，需要进一步的研究，并需要通过实体工程进一步检验与完善，以便于形成规范，指导大面积的工程施工。因此，开展粉煤灰路堤施工技术的研究有着重要作用，如果实践成果将会产生巨大的社会效益与经济效益。

参考文献

[1] 王昕，西兰高速公路粉煤灰路堤施工技术分析[J]，西北公路，2000，04.

[2] 郑海峰，粉煤灰路基模型材料试验研究[J]，山东建筑大学学报，2008，06.

[文章编号]1006-7619（2013）08-31-810

[作者简介] 郑加伟（1974.9-）男，籍贯：山东莱芜人，工作单位：山东省莱芜市公路管理局，研究方向公路施工与设计，1997年7月参加工作。