（深圳高速公路股份有限公司 广东 深圳 518107）
【摘 要】煤矸石是煤炭生产产生的废料，对生态、环境和社会造成的影响越来越大。本文结合工程实例，重点介绍了煤矸石在高速公路高填方路基中的应用和质量控制要点。
【关键词】煤矸石；路基；质量
【中图分类号】U416.1 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）12-0145-02
1.项目情况
安邵高速公路是二广国家高速公路湖南省境内的一段，沿线堆放有大量的废弃煤矸石，特别是跨越沙坪煤矿煤矸石堆积区，有废弃煤矸石约30万方，而该段路基为约30m的高填方，附近又没有合适的借土来源，本着“因地制宜、资源节约、环境友好”的目的，经综合考虑和多方案比选，该项目成功的将煤矸石应用于高速公路高填方路基填筑中。
2.施工要点
2.1 填前试验
路基填筑施工前，选取100m作为煤矸石填筑路基试验段，通过填前试验来检验机械设备适用性、施工工艺以及监测效果，同时获取碾压遍数、分层松铺系数和有效压实厚度等各项指标。
2.2 煤矸石选用
煤矸石的性能直接决定着填筑路基质量，路基填筑前必须对煤矸石材料性能进行检测，实际用于路基填筑的煤矸石各项指标详见表1。
由于自燃和风化程度不同，煤矸石往往呈现出红、黄、黑和灰褐等不同颜色，其烧失量也相差较大。一般而言，红色或黄色的煤矸石经过了比较充分的物力或化学作用（主要为风化或自燃作用），烧失量较低，此类矸石的路基填筑性能较好，适合用作路基填筑材料。黑色煤矸石（碳的含量较高）由于受到的物力或化学作用不充分，烧失量较大，使用前必须进行相关试验，确保各项指标满足要求，否则，不得使用。因此施工中应优先选用红色或黄色煤矸石，不宜采用黑色煤矸石。当矸石堆所含煤矸石是不同颜色的混合矸石时，宜进行烧失量试验，确定矸石烧失量是否不大于20%，若烧失量大于20%，需进行专门的路用性能试验，符合路用性能要求方可使用，否则不得用作路基填料。
2.3 底面处理
按照规定在煤矸石填筑路基前对填筑底面进行清理、整平、压实，进行检测和验收。此外还要对填筑底面的水文地质情况进行详细调查，不同的水文地质情况应进行不同的处理。
（1）干燥或排水良好地段：对于干燥或排水良好的地段，在矸石填筑前应对底面进行平整、碾压，达到规范和设计文件要求的平整度和压实度。验收合格后，用阻水性能好的黏性土填筑成坡度为3%的路拱，以便施工过程中能及时排除雨水和地表水，为煤矸石填筑路基提供优良的前提条件。
（2）潮湿地段：若填筑底面土壤含水率大，直接碾压或翻晒后含水率仍不满足要求，大面积出现弹簧、翻浆等现象时，可采用粒径较大的煤矸石进行处理。
（3）此外，还须对填筑底面1m内的土质含水率进行检测，含水率较大的地段，用黏土在地表处进行封层处理，防止地下水位上升破坏煤矸石路基，确保路基质量。
2.4 含水率控制
为减少现场洒水工作量，矸石含水率调节应在堆料场中进行。选用的矸石过湿或过干均不好，过湿必须晾晒，过干必须洒水闷料，洒水焖料宜在摊铺前2～3d进行，将矸石含水率调整到最佳含水率-1%～+2%以内。由于煤矸石堆体内部存在自燃现象，自燃散发的热量储存在堆体内部，若矸石温度较高，应洒水处理，待冷却后方能装运。
2.5 煤矸石输运
煤矸石路基填料应尽量选用堆放时间长，经过充分自燃或充分风化且性能比较稳定的煤矸石。矸石粒径不宜太大，粒径大的要人工拣出或利用机械破碎，以便达到路基填筑标准的合理级配。煤矸石输运应采用机械装车，大吨位自卸汽车拉运卸载。为减少扬尘污染，保护环境，运输过程中应采取遮盖、洒水等必要措施。
2.6 包边土施工
在铺筑煤矸石前，先沿路基边坡坡脚内利用开挖路基土方填筑包边土，包边土宽度应满足设计要求，削坡后应有1.0～2.0m厚以防止煤矸石外露，同时也为后期边坡种植绿化创造条件。包边土塑性指数以不小于15为宜，材料选用易于植物生产的粘性土。施工时，人、机相互配合，机械填筑为主，人工修整，现场采用小型夯机初夯密实，后期等到同层煤矸石铺筑完毕，包边土、煤矸石一起碾压成一个整体。
2.7 煤矸石摊铺、碾压
煤矸石填筑采用水平分层填筑法，即按横断面全宽水平分层向上填筑。为防止矸石填料离析，宜采用卸上推下的摊铺方法。为保证碾压质量，碾压前将煤矸石中粒径大于20cm的石块拣出或破碎，利用机械整平。对于颗粒较大矸石堆集的地段，应用细粒料填充处理，确保碾压密实。特别是对于土、矸石接合部位，更应该严格控制，防止出现不密实现象。施工过程中，为确保包边土和煤矸石的密实效果以及填筑路基的整体性能，碾压应从路基两侧包边土处向路基中线位置进行。碾压严格按照此前试验所确定的工艺进行。
3.质量控制要点
3.1 材料质量检验
煤矸石的物理化学变化十分复杂，对路基的稳定性影响较大，施工中主要通过以下几个指标进行质量控制。
（1）天然含水率：由于煤矸石的年代不一，成因差别，堆积的环境和风化、自燃程度不同，物质性能可能有差别，因此天然含水率可能变化较大，所以应严格按照检验频率控制煤矸石的含水率，对于含水率不满足设计要求的填料（含水率过大或过小），必须适时调整含水率。
（2）粒径级配：一般而言，煤矸石堆中颗粒较大者所占比重较大，再加上所受的物力、化学作用不同（主要指风化、自燃作用），矸石堆的颗粒级配相差较大。级配较好的煤矸石有利于路基填筑，级配较差的煤矸石会影响填筑路基的压实效果和整体质量，施工中必须严格控制煤矸石的颗粒级配，大粒径的煤矸石应机械或人工破碎。煤矸石填料粒径控制可参照填石路基的标准。
（3）稳定性试验：由于每层煤矸石的年代、构造可能不同，矸石稳定性也存在较大差别，在填料颜色变化明显的地段，须及时检验煤矸石的崩解指数、压碎值等稳定性指数，保证路基填筑材料质量。
3.2 材料均匀性
由于大部分煤矸石堆中粗颗粒含量较多，煤矸石填筑路基时宜参照填石路基的有关规定，路床以下最大粒径宜不大于压实层厚度的2/3内，路床段矸石的最大粒径宜不大于10cm。摊铺过程中安排专人现场核查，及时发现并用细颗粒填料填补有明显离析的地段，消除填筑空隙，确保填筑质量。
3.3 压实检测
煤矸石路基由于其含有较大粒径的矸石，在碾压过程中部分矸石得到破碎，压实后基本处于土石混合的状态，可运用灌砂法测定煤矸石的密实度，但对于大面积施工，灌砂法存在费时、费力、采样困难、数据离散性大、代表性差的缺点。而借鉴填石路基的沉降法控制压实度则能较为快捷、高效地控制煤矸石路基填筑的施工质量。路床顶面以下0.8m范围采用灌砂法进行检测，0.8m以下采用沉降法进行观测。路基填筑到顶面后进行弯沉检测，如果检测结果满足设计文件要求，说明路基整体强度已满足要求。
4.注意事项
（1）路基基础清理后，为较好解决煤矸石路基沉降和整体稳定的问题，应对原地面进行强夯，保证基础承载力不小于设计要求。
（2）路基范围内距路床顶面150cm必须进行合格的砂砾土换填，严禁使用现有煤矸石进行填筑。
（3）煤矸石填筑过程中采用的压路机等机械性能应不小于试验段所确定的标准，否则，路基填筑质量就无法保证。
（4）温变和水是引起路堤中煤矸石的风化、崩解、破坏的主要因素，路基填筑过程中须做好路拱、包边、封顶和碎石盲沟等工作以防煤矸石的风化和浸水崩解，保证填筑路基质量。
5.结语
煤矸石作为一种被大量堆弃的废料，占用了大片土地，造成了严重的生态、环境和社会危害，如何“变废为宝”，重新开发利用煤矸石已经是一个迫切需要解决的问题。本文通过实例说明，只要处理得当，原本废弃的煤矸石完全可以得到充分利用，由“废”变为一种“宝贵”的路基填料，实现“经济节约、生态环保、和谐自然”的目的。
参考文献
[1]李化建.煤矸石的综合利用[M].化学工业出版社,2010.
[2]狄升贯.高速公路煤矸石路基路用性能研究[D].长安大学, 2008.
[3]交通部编.公路工程质量检验评定标准[S].人民交通出版社，2005等.
论文作者:李金草
论文发表刊物:《建筑知识》2017年12期
论文发表时间:2017/7/13
标签：煤矸石论文; 路基论文; 矸石论文; 粒径论文; 含水率论文; 填料论文; 较大论文; 《建筑知识》2017年12期论文;