煤矸石路基施工技术

摘要：本文介绍贵州省黔西至大方高速公路第五合同段煤矸石路基的施工情况，对煤矸石特性及填筑的施工工艺、方案进行论述。

关键词：煤矸石；路基 ；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、前言

贵州省黔西至大方高速公路第五合同段K41+340-K44+450及六龙互通区A、B、C、D、E匝道120万m3路基是成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比较坚硬的黑色岩石，煤炭开采及加工过程中被弃出而成为废弃物的一种特殊土，即煤矸石。针对此特殊土，业主单位邀请了相关专家进行现场踏勘，进行施工技术指导，确定了该路基的施工工艺和方案。

二、煤矸石物理力学特性

该煤矸石结构较松散，遇水极易风化崩解，破碎成细小颗粒状，易受雨水冲刷，强度低，性能接近于泥岩或泥质砂岩。根据现场观察并取样试验，从试验结果看，该煤矸石的天然含水量高于最佳含水量约7个百分点。煤矸石的膨胀性小，但崩解性极强，二次循环后的耐崩解性指数为11%。硫化铁含量较高。天然含水量高于最佳含水量时，其CBR值分别从9.8降为8.2和从10.7降到8.6，CBR值变化不大，且线膨胀率较小，满足路基填料要求。

三、煤矸石路基填料适用范围

（一）煤矸石可用于下路堤的填筑；

（二）煤矸石路基的填筑高度不超过20m；

（三）煤矸石路基填筑完成后必须有6个月以上的沉降稳定期方可铺筑路面，因此应有合理的工期安排。

（四）煤矸石不宜用于下列情况：陡坡路段；地表水丰富或汇集路段；有泉水出露的路段。

四、煤矸石路基填筑

（一）材料试验

在铺筑试验段之前需对煤矸石取样试验，试验指标包括天然含水率，液、塑限，承载比CBR，硫化铁含量，自由膨胀率，最佳含水率，最大干密度，耐崩解性指数等。

（二）地基处理

地基处理严格按路基施工技术规范要求进行，对于地下水位偏高的路段，应提前开挖纵向及横向边沟排水，以降低路基范围的地下水位及疏干地基，对于存在地表汇水、泉水和边坡渗水的沟谷型填筑体应做好相应的排水措施，防止水渗入煤矸石路基。

（三）试验路铺筑

通过对现场试验段路基的填筑试确定路基填筑时的松铺层厚、松铺系数、碾压遍数、碾压速度、压实度等。参照填石路基的施工经验，采用控制碾压遍数和压实度的措施来保证煤矸石路基的填筑质量。

试验路应达到以下具体目的：

1、检验煤矸石路堤填筑施工方案的适用性；

2、明确煤矸石现场含水率的晾晒速度及翻松设备的效果；

3、确定合适的煤矸石碾压施工工艺，包括松铺厚度、碾压遍数、机具组合等；

4、确定合适的煤矸石压实质量控制标准与检测方法，包括压实度标准和现场检测方法。

（四）路堤填筑工艺

1、路堤填石基底层填筑

路基底部采用填石路堤，填石料应遇水不易崩解风化。填石料从最低处开始分层水平填筑，每层厚度不超过50cm，沿路基横向必须填筑水平，保证填石层最薄处至少0.50m。当填石基底层与煤矸石的粒径相差大时，为防止煤矸石颗粒的渗漏，应设置碎石过渡层或铺设无纺土工布用于反滤。

路基纵向地形变化较大，填石基底层沿纵向无法填筑同一水平高度的，必须设置台阶进行搭接，每级台阶高度不高于0.50m，台阶长度及搭接长度不小于3m。

2、松铺厚度宜在40cm~50cm。采用重型压路机，坚持先静压后弱振、先两边后中间的原则，碾压遍数由试验路确定，一般3~4（来回算一遍）遍即可。

3、煤矸石路基的隔离

1）煤矸石路基每填筑2m厚煤矸石需铺筑40cm厚的碎石土填料等予以隔离。对于硫化铁含量高于3%的煤矸石易引起路基自燃的隔离层宜采用饱和度高、隔离性好的粘性土。

2）当煤矸石的硫化铁含量高于3%时，除水平向隔离外，尚需对煤矸石路基进行包边防护，包边防护层可采用碎石土等，宽度3m，填筑时须先填筑包边层再填筑煤矸石层，两者可交叉进行。

4、煤矸石路堤应优先安排施工填筑，以利于煤矸石路堤的自然稳定。

5、煤矸石填料来源不同，性能相差较大时，应分层填筑。

6、采用煤矸石填筑路段的路床与上路堤（路面底面以下0~150cm）碎石土填筑，对于路床（80cm）须采用强度高、水稳性好的灰岩类填筑。同时碾压应达到如下要求：

1）上路堤填石最大粒径不超过20cm，路床不超过10cm。

2）肉眼观察路基表面应填料均匀、表面平整，不得用细粒土贴皮找平，填料粒径小于2mm的含量不超过15%，采用筛分法进行小于2mm的含量检测。

3）采用最大激振力50吨以上的压路机碾压4遍以上，表面无轮迹。

7、秋、冬季节当降雨量不大时可连续施工，以尽快完成煤矸石路基填筑，确保路基能经过一个雨季的自然沉降。

（五）路堤质量控制标准

1、本合同段的煤矸石多呈风化碎石状，其物理状态接近于碎石土，采用压实度控制离散性大。实际施工中参照碎石土和填石路基的质量控制方法，以层厚、碾压遍数等施工参数，结合沉降差检测，碾压一遍（来回算一遍）的压沉量不超过5mm即可认为合格。同时煤矸石路基碾压后必须达到表面平整、无轮迹，满足路基设计中对外观指标的相关要求。

2、煤矸石沉降差检测密度每1000m2检测20点，定点可采用铁钉系红布条或塑料袋的方式准确定点，铁钉等可重复使用。所得结果以平均值计算。

3、 包边或隔离层的质量控制按照《路基施工技术规范》，根据相应的土质确定其压实标准。对于采用高液限土隔离层时，高液限土的击实试验必须采用湿法确定，其压实度一般不小85%。

（六）路堤长期性能监测

1、煤矸石路堤须进行沉降和地温观测，观测点密度为每400m设置一点，地形和路基高度变化大的地方可适当加密，不足400m的路段单独设点观测。沉降观测采用沉降板，沉降板分别埋置于煤矸石层的底面、顶面和路基顶面。沉降观测需能够反映路基和煤矸石层的压缩变形量。地温采用耐高温地温计，以反映煤矸石路基是否发生自燃。

2、对于可能存在侧向位移的煤矸石路基需进行路基水平位移观测，观测点埋设于可能最大水平位移处。

3、沉降和地温的观测频率在路基填筑期每周一测，自然稳定期1～3月一测，根据观测结果和施工进度适当调整观测频率。

4、煤矸石路基在路面铺筑前须进行质量检测与评价，以判断能否铺筑路面，及需要采取的技术措施。质量检测与评价指标包括：路基整体稳定性、路基沉降量、弯沉值和路基温度等。

（七）煤矸石挖方路段

当挖方路堑段为煤矸石时，根据煤矸石的风化程度与强度特性换填50～80cm厚的砂砾或碎石层，以确保路基的强度与长期性能。填料的最大粒径不超过10cm。质量检测采用填料与施工工艺双指标控制，应同时满足以下要求：

1）路床填料粗颗粒（粒径>2mm）含量>80%，单个测点粗颗粒含量不小于70%，检测位置及频率同压实度检测，采用筛分法进行小于2mm的含量检测。

2）最大激振力50吨以上的压路机碾压4遍或以上，表面无轮迹。

（八）自燃煤矸石路基的处理

当煤矸石路基发生自燃现象时，在分析原因的基础上，可采用灌注石灰浆和加强坡面封闭的方式予以封闭处理。

五、结语

在煤矸石路基施工过程中，加强工艺控制，待经过一个雨季自然沉降，待沉降稳定，验收合格后方可进行路面铺筑。

参考文献

JTG D30―2004 公路路基设计规范

JTG F10―2006 公路路基施工技术规范

JTG F80/1―2004 公路工程质量检验评定标准

JTG E40―2007 公路土工试验规程