论文题目:浅谈粉煤灰路堤的施工粉煤灰是煤燃烧后,由烟气从锅炉中带出来的粉状残留物,是一种人工火山灰质材料,其自身具有微弱的胶凝值(或不具有胶凝值),但当它以粉状及有水存在时能在常温下与氢氧化钙反应形成胶凝性化合物作为排放量最大的一种工业废料之一,粉煤灰在所有燃煤副产品中占有很大的比例。
中国是煤炭资源的消耗大国,70%的煤炭用于火力发电,不可避免地产生大量粉煤灰,如果不加以处理,它将污染江河、大气,吞没良田,造成严重的危害,由此,粉煤灰的有效利用越来越受到各国的重视。
粉煤灰是电厂的废弃物,不仅占用土地资源,而且对环境有一定影响。
近几年来,在我国的铁路和公路建设中,利用粉煤灰填筑公路或铁路路基,大批量综合利用了粉煤灰,大大减少了取土用地,使国家可耕良田得到了保护,显著地降低了工程费用,获得了巨大的经济效益、社会效益及环境效益。
大规模利用粉煤灰填筑路基,在兴旧利废、保护环境、节约土地、开拓新的筑路材料来源乃至有利于地区经济的可持续发展方面,具有非常重要的经济效益和社会意义。
本文结合工程实践经验,谈谈粉煤灰路基的施工技术要求。
1 粉煤灰路堤的特点山西地区粉煤灰资源丰富,采用粉煤灰作为路基填料,减少对取土坑的需求是解决土方问题的有效措施。
粉煤灰渗透系数大,透水性好,受雨季影响小,而且是一种理想的轻质材料,对减少路基沉降,提高地基承载力及稳定性具有重要意义。
1.1粉煤灰路堤的优点(1)利用粉煤灰填筑路堤,具有用灰量大、上马快、投资少、经济效益显著等特点。
(2)粉煤灰和一般细颗粒土相比,具有自重轻、强度高、压缩性小、固结快等特点,因而对提高路基的稳定性十分有利。
(3)粉煤灰路堤可减少污染、保护环境、节省土地、开拓新的筑路材料来源,具有非常重要的经济和社会效益。
1.2粉煤灰路堤的缺点(1)粉煤灰黏聚力小,毛细水作用影响较大,因而对路堤与边坡的稳定产生不利影响,水稳性较差。
(2)粉煤灰运输和施工过程中容易扬尘,处理不当会对环境产生新的污染。
2粉煤灰路堤施工技术施工工艺流程为:①施工准备→②施工测量放样→③清表、填前碾压→④原材料试验→⑤铺筑试验段→⑥洒水闷料→⑦包边土、粉煤灰运输→⑧摊铺整平→⑨碾压成型。
2.1施工准备进行施工测量放样、清表、填前碾压、原材料试验。
2.2施工测量放样恢复路基中线并按20 m 加密中桩,测标高,放出粉煤灰填筑边桩和包边土坡脚桩,桩上注明桩号,标上填筑高度。
2.3清表和填前碾压清除填方范围内的草皮、树根、淤泥、积水,并翻松,平整压实地基,经监理工程师检查认可,实测填前标高后,方能上粉煤灰填筑路基。
2.4原材料试验选择符合质量要求的粉煤灰和土,提前做好标准击实试验,并经监理工程师批准。
粉煤灰烧失量宜小于20%,烧失量超过标准的粉煤灰应做对比试验,分析论证后方可采用。
粉煤灰的粒径宜在0.001 mm~1.18 mm 之间,小于0.075 mm 的颗粒含量宜大于45%。
粉煤灰中不得含团块、腐殖质及其他杂质。
包边土和顶面封层用土,宜采用塑性指数不小于12 的黏性土。
2.5 铺筑试验段铺筑长度不小于200 m 的粉煤灰填筑试验段,试验段的铺筑主要为以后的施工提供依据。
试验段铺筑主要得出以下数据:一是粉煤灰、包边土运输车辆的数量和摊铺、压实机械的摊铺压实速度相匹配。
二是路基填料达到压实度的碾压遍数及最佳压实机具组合。
三是粉煤灰、包边土的松铺系数。
2.6 洒水闷料(1)粉煤灰应在储灰场内洒水闷料,根据粉煤灰的特征,洒水量应超过最佳含水量2%~3%,以避免运输过程中扬尘。
(2)粉煤灰含水量的调节宜在堆料场或路基上进行。
过湿的粉煤灰应堆高沥干或在路基上翻晒,过干的粉煤灰应在摊铺前2~3 天在堆料场中洒水闷料,视运输距离和气候条件将含水量调节到略高于最佳含水量范围。
(3)堆料场应设有洒水设备,以利控制、调节粉煤灰的含水量,并防止干灰扬尘污染环境。
2.7 包边土和粉煤灰的运输(1)粉煤灰运输、装卸、堆放过程中,应采用有效措施防止扬尘、流失与污染环境;运输方式要因地制宜,宜采用自卸汽车运输和机械化装车,减少中转环节,降低运输成本;应防止运输途中的扬尘或流失污染。
装车时,用装载机械对车上粉煤灰拍实,并用帆布对车厢进行覆盖。
中转站堆灰场地宜为硬地面。
储灰场地应地面硬化,排水通畅。
大的储灰场宜设置雨水沉淀池。
堆场应安装洒水设备,防止干灰飞扬。
(2)粉煤灰的颗粒组成以及最大干密度和最佳含水量有显著差别的灰源应分别编号堆放、分段填筑、分段检测。
(3)粉煤灰的含水量控制。
粉煤灰宜在灰场调节配制好后再运到工地直接摊铺碾压,以达到提高工效的目的。
若粉煤灰含水量过高,应在储灰场打堆,进行含水量调节。
若粉煤灰含水量过低,可用饮用水等指标合格的水进行湿润处理。
遇有可疑水源时,应委托有关部门化验鉴定后决定取舍。
当含水量调整至最佳含水量附近时(最大值与最佳值之差控制在5%~8%),再运到施工路段晾晒。
(4)包边土(5%石灰土)和隔离层用土。
采用塑性指数不小于12 的黏性土,宜采用厂拌拌和。
调节其含水量至最佳含水量附近后(最大值与最佳值之差控制在2%~3%),再运到施工路段。
2.8 摊铺整平(1)粉煤灰摊铺前,先检查下承层,保证隔离层底的路拱横坡度不小于3%,碾压应达到规定的压实度。
然后根据试验段确定的方案进行测量放样,用石灰划出路堤中线、边线、土质护坡界线、盲沟位置等。
根据填筑高度、坡度,放出路两侧路堤底角线,包边土铺筑宽度应保证消坡后的净宽满足设计要求,同时应按设计要求做好排水盲沟。
排水盲沟水平间距为10 m~15 m,垂直间距为1.0 m~1.5 m,呈梅花形交叉布置,路堤底部可适当增加盲沟数量,但应防止地表水倒灌;砂砾隔离层横坡不小于3%。
隔离层和排水盲沟所用砂砾料、矿渣料等,最大粒径应不大于8 cm,5mm 以下细料量不大于50%,含泥量以小于5%为宜。
(2)按设计要求分层进行包边土和粉煤灰路堤填筑施工。
粉煤灰路堤边坡采用2 m 厚的包边土,顶面封层采用50 cm 厚包边土,两侧包边土与粉煤灰路堤同时填筑。
要求紧密配合,包边土、粉煤灰宽度准确,包边土配合人工整修,粉煤灰用装载机和自卸汽车运到施工路段,用推土机、平地机摊铺。
应在路堤中心和路堤边缘设置松铺厚度控制桩来控制摊铺厚度。
(3)粉煤灰必须使用推土机和平地机摊铺,不得采用人工摊铺。
具体应采用滚摊法摊铺作业,即分两次摊铺,第一次摊铺7cm~8 cm 厚。
作业方法为:自卸车从一侧上料后原路退出→推土机及时推平→后来的自卸车就始终在铺过新料的灰面上行走,确保不损坏压好的灰面;第二次摊铺即按正常的路基填筑方上料。
(4)先摊铺包边土(5%石灰土),松铺平整后测其含水量,并调整至最佳含水量附近(最大值与最佳值之差控制在2%)。
(5)摊铺平整后应及时检测含水量,含水量应略高于最佳含水量,以达到1.0~1.1 倍的最佳含水量为宜,其加水计算公式为:Q=L×B×HρLw1+0.01w ×0.01 (w1 -w0 )式中:Q 为所需加水量,kg;L 为路段长度,m;B 为路段宽度,3m;H 为松铺厚度,m;ρLw 为松铺湿密度,kg/m ;w0 为粉煤灰原始含水量,%;w1 为粉煤灰要求达到的含水量,%。
注意一定要保证洒水的均匀程度,对于局部含水量偏大的地方,要采取翻晒或挖换处理。
(6)当测定包边土(5%石灰土)与粉煤灰的含水量符合要求后,用8 t~12 t 胶轮压路机快速静压,并对粉煤灰与包边土(5%石灰土)同时用平地机找平。
直线段内由两侧向路中心刮平,曲线段内侧向外侧刮平,刮平后宜做不小于2%的横坡度以利排水。
2.9 碾压成型(1)粉煤灰路堤采用水平分层填筑施工法。
当分成不同作业段填筑时,先填地段应按1∶1 坡度分层留台阶,使每一压实层相互交叠衔接,搭接长度应大于150 cm,以保证相邻作业段接头范围的压实度。
(2)铺筑上层时,宜采取洒水湿润,控制卸料车行驶路线、速度、掉头、紧急制动等措施,防止压实层松散。
若暂时不能及时填筑上层时,应禁止车辆通行,并洒水湿润,防止表面干燥松散。
施工间隔时间较长时,应在路堤顶面覆盖适当厚度的封闭土层并压实,横披易稍大于路拱。
(3)粉煤灰摊铺后应及时碾压,做到当天摊铺,当天碾压完毕。
(4)粉煤灰的压实应遵循先轻后重、先低后高的原则,且应采用大吨位振动压路机或振动羊足碾压路机碾压。
粉煤灰路基填筑的压实度标准见表1,土质路基压实度标准见表2。
(5)对于桥台、涵洞附近及道路局部边角地带不能使用压路机碾压的部位,应采用小型手扶式振动压路机、蛙式夯实机进行压实并达到规定的压实度。
(6)每层粉煤灰碾压结束后,应按规范要求及时检验压实度,符合规定要求后方可继续填筑上一层,并及时测定摊铺系数。
(7)碾压粉煤灰路堤时,一定要保证包边土(5%石灰土)的压实质量,必须达到规定的压实度。
3 粉煤灰路堤成型段落的养护(1)阴雨天进行摊铺粉煤灰施工时,应设3%横坡,并及时做好护坡集流槽,同时挖好护坡临时排水沟,排除灰面的积水,以免影响上层铺筑,并用彩条布及时覆盖。
(2)经检验达到要求压实度的粉煤灰压实层,如暂不能立即进行新一层粉煤灰施工时,应禁止或限制车辆行驶并适量洒水润湿,防止表层干燥松散,并用彩条布及时覆盖。
(3)当粉煤灰路堤因故较长时间不能继续施工或填筑顶层时,应进行表层覆土封闭并碾压密实,做好路拱横坡,以利表面排水。
应保持路基排水设施的完好,加强日常养护工作。
复工前,路堤若有损毁,应按设计要求进行整修。
4 粉煤灰路堤施工中应注意的问题(1)凡粉煤灰与桥涵等混凝土结构、金属结构物接触处,宜在结构物表面均匀涂刷一层沥青,以防腐蚀。
(2)同一施工段的粉煤灰应用同一灰堆的灰,坚决制止不同灰堆的粉煤灰在同一施工段混用,主要是因为不同灰堆的粉煤灰压实标准不同,施工难以控制。
(3)为减少中间污染环节,在粉煤灰施工现场应尽量不设临时堆场。
如很有必要,灰堆应选择在施工现场的下风处,尽量采用集中堆放法。
堆放场地应排水性能良好,应用覆盖物如塑料薄膜、油布等覆盖。
(4)现场施工人员应配备防尘工作服、口罩、风镜等劳保用。