固化粉煤灰在港湾式扩建工程中的应用

摘要：本文结合苏嘉杭高速公路扩建工程先导试验段工程实例，针对固化粉煤灰特点，提出了固化粉煤灰在港湾式扩建工程中的施工操作要点和质量控制要点。

关键字：固化粉煤灰港湾式应用

1、概述

苏嘉杭高速公路是国家高速公路网沈阳至海口线的重要组成部分，苏嘉杭高速公路全长100公里，以沪宁高速公路为界分为南北两段，南段为苏州至吴江段，全长54.5公里，于2002年12月建成通车以来，交通量增长迅猛，目前日均车流量已超过4万余辆，现有交通通行条件已不能满足地方经济发展的需要。本次扩建工程先导试验段起点为八坼互通，终点为平望枢纽，路段全长约6.83公里，投资约5000万元，本次扩建采用缩减中分带宽度、取消紧急停车带、增设港湾式停车岛方法，在不征用土地的前提下，发挥路面的最大功能，将原四车道扩建成六车道。这种扩建形式在一些发达国家较为多见，但在江苏省内还是首创。

本次扩建采用每隔一公里在路两侧建设一对长150米、宽3.5米的港湾式停车区，满足取消应急停车道后的应急停车需求。这种港湾式停车区在试验段内共有7对14处，采用在路两侧加建的方式建造。港湾路基设计采用6%灰土填筑，由于场地狭窄，施工宽度窄，压路机、平地机等大型施工机械操作不方便，难以保证施工的进度和质量。为此采用粉煤灰掺加JNS固化剂作为填料进行填筑，固化粉煤灰以往多用于桥头等结构物回填，用于路基填筑并无先例，本文结合该工程的实际情况，介绍一下固化粉煤灰在港湾式扩建工程中的应用。

2、固化粉煤灰特点

固化粉煤灰，具有质轻、力学性能良好、强度增长快、操作简单、环境效益好的特征。

2.1固化粉煤灰质轻，干密度约为1000kg/m3，湿密度约为1450kg/m3，可有效降低路基的沉降，提高路基的稳定性。

2.2力学性能良好，粉煤灰中二氧化硅、三氧化二铝等化学成分与外加剂等材料产生化学反应生成硅酸钙和硅铝酸钙等硅酸盐材料具有良好抗剪、抗压、抗弯拉等力学性能。

2.3固化剂加入粉煤灰中，能够较早的激发粉煤灰的潜在活性，比单纯使用粉煤灰的路基早期强度提高50%以上，中后期强度提高30%左右。

2.4固化粉煤灰施工，所需机械设备简单，不需要大型设备，在施工现场采用中小型强制式搅拌机就可以拌制，浇筑方式和素混凝土基本相同，操作性简单。

2.5目前我国主要以火力发电为主，粉煤灰的产量很高，粉煤灰做为污染较严重的工业废渣，其合理利用，可以取得较好的环境效益。其次，固化粉煤灰替代土方回填使用，可以减少土方的开挖量，节约土地，保护生态环境。

3、工艺流程及操作要点

固化粉煤灰用于港湾式扩建工程中工艺流程：

3.1施工前准备

3.1.1材料设备准备

材料准备：粉煤灰中SiO2，Al2O3之和总量不小于75%，烧失量不大于15%，SiO3含量不大于3%，固化剂中SiO3含量不小于7.5%，CaO含量不小于50%，MgO含量不大于2.5%，细度（0.9mm筛余）不大于12.5%，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，用水采用符合饮用标准的饮用水或未受到污染的河水。

机械准备：0.3方砂浆搅拌机，运输车，振动棒，发电机。

3.1.2配合比设计

施工配合比，水泥：JNS固化剂：粉煤灰=10：65：1320，含水率（占总拌和物的重量比）控制在35-40%之内。

3.1.3基底准备

施工前基底整平、碾压，清楚松散土、淤泥土等杂物，排出积水，并开挖好台阶，上粉煤灰的范围打好石灰线，并立好模板，模板采用简易模板：木模板、竹胶板等。

3.1.4测量放样

施工前测量出基底标高和填筑标高，用全站仪放出待填筑固化粉煤灰路基的中线和边线。

3.2混合料拌合

每班作业前，应检测场内粉煤灰的含水量，计算出该含水量下各种材料的掺量，即这个班组的施工配合比；混合料的含水量要控制在不大于最佳用水量的2％；施工中用水量控制是质量控制关键之一，用水量过多，影响混合料早期强度的形成，在表面易形成网状收缩裂缝；用水量不足，影响混合料的和易性，不利于振捣施工；在能够满足振捣提浆的施工条件下，用水量越少越好，一般含水量控制在35-40%。

投料顺序应先加粉煤灰、固化剂和水泥搅拌均匀，再加水进行搅拌，采用强制式砂浆拌和机拌和，干混合料的搅拌时间不小于2min，以保证混合料均匀一致。在干混合料拌匀后按最佳用水量控制加水搅拌不小于2min。

3.3混合料摊铺、振捣

混合料铺筑采用水平分层铺筑，上下相邻两层的施工缝应错开设置，先铺筑地段应留台阶，每层相互重叠搭接长度应大于铺筑层厚的两倍。拌和好的混合料应及时摊铺整平，摊铺采用人工、机械配合进行，每层厚度控制在30cm～40cm；边铺边用插入式振捣器振捣，振捣采用振动棒拖振，每棒间距30cm以内，振捣至表面泛浆为止，振捣后表面应平整无松散。

3.4养护及拆模

固化粉煤灰施工完毕后要及时晒水养护，在其强度达到设计强度之前，不允许进行上层填筑和行车。为防止固化粉煤灰层受雨淋、曝晒或风干，浇筑完毕应立即采用塑料薄膜或土工布覆盖。

4、质量控制要点

4.1原材料控制

所有准备进场的原材料必须提供合格证或证明书。配合比要先做原材料级配（水灰比根据现场混合料的含水量进行调整），混合料必须干净，无杂物等。

4.2积水控制

施工中严格控制流动水、积水和浸泡水，如有积水要及时将积水抽干排完，如有流动水源及时将其截流改道，浸泡水将顶面边缘增设排水沟，防止浸泡，有助于早期强度增长。

4.3基底清表控制

施工前将作业面的松散土、杂物全部清除后方可回填施工，并挖出台阶，以防在施工中，松散土和杂物混入粉煤灰影响质量。

4.4搅拌控制

施工时严格采用机械搅拌，按确定配合比计算每盘料的材料用量，用做好称量标记的器具按一定的顺序加料，先加粉煤灰、固化剂和水泥搅拌均匀，再加水进行搅拌，并严格控制搅拌时间不得小于4min。

4.5振捣控制

拌和好的粉煤灰混合料，按每层不大于40cm边摊铺边振捣。由于粉煤灰的特殊性能，不能采用点插式，施工中采用拖振，拖振时每棒间距控制在30cm以内，振捣后表面应平整无松散、泛浆，上、下层搭接缝错开不小于60cm。

4.6强度控制

施工中严格控制配合比、水灰比、振捣程度，注意引排水，每日、每班次或每50m3留置1组7．07×7．07×7．07立方体试块，按砂浆试块成型和养护，养护7d后，检测其强度，要求大于0.3 MPa。

4.7养护

及时进行洒水养护，否则在粉煤灰面层会出现大量裂缝。粉煤灰施工结束后有一定的强度方可进行下一层施工，

4.8质量与检测

固化粉煤灰路基主要检测指标就是强度，通过做试块检测出的强度7天不小于0.3MPa，28天不小于1 MPa；施工至96顶时待28天强度到对其进行弯沉验收，标准同灰土96顶一样，检测结果满足设计要求。

5、结束语

港湾式扩建适用场地狭窄，大型施工机械出入不便，填筑方量小，施工工期紧等情况，在保持正常通车前提下保质、快速化完成改造任务，尽量减少对高速公路通车的影响。在构建节约型社会的大环境下，土地资源越显珍贵，这种港湾式的高速公路扩建形式，作为一种新型的、节约型的拓宽方式，必然有其发展的空间。固化粉煤灰所具有轻质、良好的力学性能、强度增长快、操作简单、环境效益好的特征正好满足港湾式扩建形式要求。因此，固化粉煤灰在港湾式扩建施工中有良好的发展前景。

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