煤矸石路基施工工艺
一、煤矸石筑路特性
根据《公路路基施工技术规范》和《公路路基设计规范》对路基填料的要求，煤矸石要作为路基填料，需满足以下条件：
1、级配要求
路基填筑对填料级配要求不是十分严格，但一定要密实。在实际施工中，不是所有煤矸石都可以满足以上要求，应当从以下方面进行甄选：
（1）从承载力和稳定性上来讲，应采用硬质煤矸石，禁止使用泥结煤矸石。我所在的试验小组进行试验后发现：铺筑硬质煤矸石，经过洒水碾压发现能形成密实结构；而使用泥结煤矸石，在洒水后其强度会迅速下降，碾压过程中产生粘轮，甚至产生翻浆现象。因此需禁止使用泥结煤矸石，否则会产生导致路基承载力下降，影响道路使用性能。
（2）煤矸石是由各种粒径的颗粒组成，各粒径所占比例由于各地区地质情况的不同而没有固定的比例。与级配较差，特别是大颗粒所占比例较大的煤矸石相比，选用自然级配较好的煤矸石经过碾压后产生的结构应更致密。
2、力学指标
依据路基规范中对填石路基压碎值要求，煤矸石路基压碎值宜≤
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30%，石料单轴抗压强度不应小于15Mpa，加州承载比CBR值和压实度要求具体见下表：
路面底面以下深度高速一填料最小强度（CBR）（%） 二级 公路 6 4 3 2 三、四级 公路 5 5 3 2 压实度（%） 三、四级 公路 ≥94 ≥94 ≥93 ≥94 项目 分类 高速一级公路 ≥96 ≥96 ≥94 ≥93 二级 公路 ≥95 ≥95 ≥94 ≥92 （m） 级公路 8 5 4 3 上路床 0~0.3 下路床 0.3~0.8 上路堤 0.8~1.5 下路堤 1.5以下 注：表列压实度系按《公路土工试验规程》重型击实试验法求得的最大干密度的压实度。
3、稳定性要求
（1）煤矸石具有潜在的膨胀不稳定性，应限制应其膨胀率。膨胀率过大时，路基会发生较大变形，面层会产生开裂。经过查阅相关资料，其膨胀率应小于40%。当膨胀率过大时，可考虑掺粘土。
（2）经过长期的地质演变，煤矸石中各种化学物质较多，作为路基填料，应确保有利于路基稳定的化学物质的含量。主要应控制以下方面：
①煤矸石中氧化硅、氧化铝、氧化铁等氧化物总含量要大于80%，
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氧化物含量较多，其剩余氧化反应才不会对路基产生较大影响。
②烧失量不应超过20%。由于煤矸石含固定碳及挥发性较高，易发生自燃，因此有必要对烧失量作出规定。基于此原因，填筑路基煤矸石使用已经燃烧过，即红色或黄色煤矸石的效果最佳，灰褐色煤矸石次之。
③《路基设计规范》中规定有机质含量超过25%的土不得用于路基填筑，对于煤矸石，对路基稳定不利的有机质含量应当更严格要求，应不超过15%。
④煤矸石中不应含有强崩解性的填料。崩解性太强，会对路基料料间粘结程度造成破坏。
二、煤矸石路基施工工艺
煤矸石堆中，粗大颗粒占比例较大，细料含量较少，所以煤矸石路基的施工可以参照填石路基和施工进行。但因其物理和化学性质毕竟不同于一般石质材料，因此还需采取特殊措施。主要体现在以下三个方面：
1、煤矸石在空气和水的作用下会继续发生物理和化学反应，可能发生自燃和性质的变化。因此，我认为煤矸石路基应做到“三封”，即在煤矸石路基底部用粘土密封，顶部用灰土密封，两侧设置包边土以隔绝与外界的联系。底部密封方法前文已述，顶部密封为填筑1~2层二八灰土，两侧包边土的密封则下文另有专门论述。
2、因煤矸石中大颗粒比例较大，路基成型后其透水性就较大，必要时需在煤矸石路基底部设置盲沟等排水设施。
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煤矸石填筑路基的工艺流程为：基底处理 包边土施工 煤矸石储运 摊铺 碾压 效果检测。在煤矸石原材料合格的情况下，摊铺厚度、含水量、压实度是影响煤矸石路基质量的重要因素。
1、基底处理
应按照《公路工程质量检验评定标准》对煤矸石施工前的路基进行检测，原地面应做进行清理、整平、压实。应对现场的水文和地质情况进行调查，并视不同情况进行以下处理：
（1）干燥地段
对于干燥和排水良好的地段，铺筑前需对原地面进行整平压实，使之达到规范要求的压实度和平整度。验收合格后，应用粘土做20cm厚的3%的土质路拱，以便施工过程中排除雨水或地表水，并密封地下水，为煤矸石的填筑提供条件。
（2）潮湿地段
若原地面清理后土壤含水量很大，经翻晒后仍然偏大，无法压实，出生大面积翻浆现象，可取用较大块的煤矸石进行处理。具体情况如下 ：
①在原地面铺一层厚度30cm左右，料径在10~12cm左右的大块煤矸石，用大吨位振动压路机碾压4~5遍。如仍不稳定，同样方法再铺一至二层即可满足要求。
②将潮湿路段犁开后加入红色煤矸石后进行碾压，若潮湿层较厚，则真接挖除换填煤矸石。
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按照规范规定，处理后的路基应满足下表要求：
2、包边土施工
在煤矸石摊铺前应首先摊铺包边土。煤矸石路基在空气和水的作用下，易发生自燃和质的变化，因此其边坡防护的要求应比填土路基更加严格。包边土应用易于植被生长的粘土，以塑性指数不小于15为宜。包边土宽度不应小于1m，确定摊铺厚度时应注意粘土与煤矸石不同的虚铺系数。
3、煤矸石储运
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选用煤矸石除需满足前文要求的物理、化学性能外，还需注意颗粒直径不应过大，尽量提前调节好含水量。
运输煤矸石时应尽量利用机械装车，大吨位汽车运输，并采取防止扬尘措施，做好环境保护。
4、煤矸石摊铺
煤矸石应按水平分层法填筑，即按横断面全宽水平分层填筑，摊铺厚度不应超过35cm。摊铺过程中，应对超过15cm的大块煤矸石进行破碎或移除至路基外。对于较大块煤矸石集中处和与包边土结合处，应补充细料填充，确保级配良好。
摊铺后应检测煤矸石含水量，若超出最佳含水量±2%的范围，应进行晾晒或洒水。洒水量应按照以下公式进行计算：
M=(W-W0)×Q/(1+W0) M ----- 所需洒水量（kg） W ----- 最佳含水量 W0----- 天然含水量
Q ----- 需洒水煤矸石的质量（kg） 5、碾压
级配良好的煤矸石与碎石相似，其压实特性都是由骨料中的细料和细集料对骨料中的空隙填充决定，因此应使用振动压路机进行碾压。通过振动压路机的共振碾压，可以有效减少煤矸石颗粒中的空隙，增大其密实度。煤矸石压实的原则 可以参考填土压实原则，即“先静后动，先轻后重，先慢后快，先边后中，先低后高”。应根据
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压实度的要求，先在试验段确定适宜的压实机械吨位和具体碾压遍数后再大面积进行碾压作业。我试验小组总结的以下数据可供参考：
①静压
将1台30T振动压路机从路面两边往中间静压1遍，轮迹与上一次重叠40cm以上，速度控制在2~3km/h。
②稳压
开弱振碾压1遍，轮迹重叠1/2，速度为3~4 km/h。 ③强振
开强振碾压4遍，轮迹重叠2/3，速度为3~4 km/h。 ④消痕和局部处理
静压多次进行消痕，速度为2~3km/h。对于局部边角地带，应人工配合小型机械压实到要求的压实度。
6、效果检测
在煤矸石填筑效果检测中，除一般的标高、宽度、横坡等项目外，需特别重视压实度和弯沉检测。
（1）压实度检测
煤矸石填筑路基后，由于较大料径的矸石被压碎，煤矸石基本处于土石混合的状态，因此按一般施工单位的检测设备，可以用灌砂法和水袋法检测。但该法存在代表性较差，数据离散性大，费时费力的特点。对于大面积施工，则需参考填石路基的沉降量法控制压实度。相应的注意事项如下：
①灌砂法和水袋法
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应按照《公路工程质量检验评定标准》规定的频率进行取样。当施工段落短时，应每点都合格，且样本不少于6个。施工段落长时，应求其代表值进行评定。代表值K的计算式为：
K = k － ta × S / √n ≥ K0
式中k ----- 检验评定段内各测点压实度的平均值；
ta ----- t 分布表中随测点数和保证率（或置信度a）而变的
系数；采用的保证率：高速、一级公路：基层、底基层为99%，路基、路面面层为95%；其他公路：基层、底基层为95%，路基、路面面层为90%；
S ----- 检测值的标准差； n ----- 检测点数； K0----- 压实度标准值。
路基、基层和底基层：K≥K0，且单点压实度Ki全部大于等于规定值减2个百分点时，评定路段的压实度合格率为100%；当K≥K0，且单点压实度全部大于或等于规定极限值时，按测定值不低于规定值减2个百分点的测点数计算合格率；K＜K0或某一单点压实度Ki小于规定极值时，该评定路段压实度为不合格，相应分项工程评为不合格。
②沉降量法
沉降量观测标高时需测原地面、虚铺和压实后高程，计算每遍高程变化，连续两次高程无明显变化即为压实完毕。施工时宜采用较小块的钢板作为沉降观测点。
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（2）弯沉检测
施工单位可以采用贝克曼梁法来检测弯沉。弯沉只在路基顶面检测，若弯沉值合格，则说明整体强度已经满足要求。反之，则说明整体铺筑效果不良。
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