浅谈轻质粉煤灰路堤

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摘要: 利用轻质固化粉煤灰代替常规路基填料，由于其质量轻，强度高，可以提高路堤的临界回填高度，降低路堤荷重，有效降低软基的沉降，从而达到减小路面沉降的目的，并可简化软基处理方案，缩短工期，降低工程造价。

关键词:粉煤灰、路堤、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我国的重视。

1、粉煤灰的性质

在高等级公路施工设计当中，经常遇到的软弱地层基础情况加固处理时，一般采用半刚性桩体材料（水泥搅拌桩、CFG桩、挤密砂桩及振冲碎石桩等）方法进行的处理较多，但是耗资大、工期长、检测繁锁。但对于高填方路基甚至当地有粉煤灰材料资源时，应首先选择煤灰路基设计方案，非常适用于处理地基强度不高的软弱地层或桥头和台背结构，同时减少路堤沉降及地基破坏，经济指标低廉，对变废为宝和改变自然环境具有深远的社会意义和经济意义。

1.1粉煤灰的组成

我国电厂粉煤灰的化学组成

成分 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 烧失量

范围 34.3~65.76 14.59~40.12 1.50~16.22 0.44~16.80 0.20~3.72 0.00~6.00 0.10~4.23 0.02~2.14 0.63~29.97

均值 50.8 28.1 6.2 3.7 1.2 0.8 1.2 0.6 7.9

粉煤灰的基本性质

项目 密度（g/cm3） 堆积密度（g/cm3） 比表面积（cm2/g） 原灰标准稠度% 需水量% 28d抗压强度比%

范围 1.9~2.9 0.531~1.261 800~19500 27.3~66.7 89~130 37~85

均值 2.1 0.780 3400 48.0 106 66

1.2内摩擦角大

有资料表明，当压实系数为0.9～0.95时，粉煤灰的内摩擦角φ值可达23°～30°，内聚力C为5～30kPa。在重型击实标准压实度达95%条件下，粉煤灰饱水试验的CBR值可达23.5。由此可见，在一定的压实条件下，粉煤灰的抗减强度较一般路堤填料高。压缩性小粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱水程度因素有关。实验结果表明，在采用重型击实标准压实度为100%时，粉煤灰的压缩系数α0.1～0.2=0.15MPa-1。压缩系数小，说明路堤建成以后抗压性能好，沉降量小。

1.3渗透系数大

粉煤灰以其渗透系数大、自由排水固结快、透水性良好，被广泛地应用于潮湿多雨地区的路堤施工。

粉煤灰是轻质材料，对减轻自重和沉降；提高土体抗剪强度均有良好的使用效果，很适宜软土地区作轻质路堤填料。且有废物利用；节约投资和保护环境减少污染；少占耕地等经济意义。因粉煤灰基本无粘接力，饱水后强度明显降低，所以用做路基时应该采取排水和防护措施，在高填方的路基情况下，必须进行稳定性验算，并在结构设计及施工中采取相应必要的措施。

2、粉煤灰设计

选用填料前对工程周围地质情况、地下水、自然和人文环境做详细勘察，在地下水位较高，地下水源为饮用水源地区应慎用粉煤灰填料。必须采用时应该做粉煤灰渗出试验，确定渗出物质中微量元素含量不会引起地下水物质含量超标，在拟定工程措施时应考虑防渗设计，避免粉煤灰填料对环境造成破坏。粉煤灰路基填筑时采用纯粉煤灰。

高掺量粉煤灰现浇泡沫轻质土路堤(以下简称新型轻质直立式路堤)以工业废渣-粉煤灰作为主要掺和料，替代目前轻质土中的部分水泥，它除保持泡沫轻质土的特性外，还具有以下主要特点: (1)可降低30%~45%的水泥用量,较大幅度地降低综合成本; (2)可进一步提高混合料的和易性和施工性; (3)可降低水化热,减少成品的内部及表面裂缝,提高轻质直立式路堤的强度和整体质量,同时促进资源的再生利用。

2.1设计参数的选用

粉煤灰的化学组成：Sio2、Al2o3、Fe2o3同样要求达到70%以上，不低于Ⅲ等灰；根据室内试验粉煤灰路堤抗剪强度取值表推荐如表所示：由于粉煤灰填料压实后的密度往往低于粘土边压实后的密度，依据设计的粉煤路堤断面，采用整体填料的加权平均密度。如试验值粉煤灰填料密度15KN/m3，，加数值为2，粘性土封层填料密度19.0KN/m3，数值为1，则加计算值为（15×2+19×1）/3=16.3KN/m3。在稳定验算时的填料密度取值，高等级路基的宽度采用值面涂抹沥青防止腐蚀。越大，而封层宽度相对越小，根据均质路堤基应力分布规律，两侧土压力小于中央路堤土压力，尽管现有路堤是非一种材料所筑，路堤两侧的密度明显高于中间的密度，在验算时仍选用中心粉煤灰的密度值。

2.2粉煤灰路基设计要点：

(1)粉煤灰路堤设计应采取相应的技术措施,保证路堤有足够的强度和稳定性,为此,应以加强排水措施为主,严禁长期积水浸泡路堤基础。

(2)对路堤上的局部边角等大型机械无法碾压的部位,应采取换填其它材料等措施,以保证达到压实度和强度的要求。

(3)采用填筑路堤的粉煤灰,其烧失量宜小于20%,否则应作对比试验,分析论证后采用。

(4)粉煤灰粒径应在0. 001-1. 18mm之间,为便于压实,小于0. 074mm的颗粒含量宜大于45%。

(5)路堤坡面和路肩应采取土质护坡进行防护。护坡土料宜采用塑性指数不低于12的粘质土,其水平方向厚度封层2m。为提高粘土边坡保护层与粉煤灰边坡的稳定性,应将相接面筑成30×50cm的台阶状,并把台阶做成≥隔离层2%的反拱。

(6)为及时排除渗入路基内的渗水,在隔离层上两侧粘土护坡处加设40×50cm的排水盲沟,设置水平间距10m,在盲沟进口处应采用透水土工布包裹,以防粉煤灰流失。

(7)粉煤灰路堤应在路槽标高以下50cm内设置碎石土等材料的封顶层。

(8)为防止毛细水的影响,及时排除渗入路基内的渗水,路基底部用稳定性好的材料设置隔离层,隔离层平均厚度为70cm,但边部厚度不宜小于40cm。并在隔离层上全幅铺设一层透水土工布,以防粉煤灰流失,隔离层横坡为3%。

(9)粉煤灰路堤边坡坡率为当填方高度H≤10m时,填方路堤边坡坡率采用1∶1. 5;当填方高度10

(10)对于高速公路和一级公路,采用粉煤灰填筑路基应采用重型压实标准。

3、粉煤灰路堤施工

在施工前应采取代表性的试样进行击实试验，以确定最大干密度和最佳含水量，过湿的粉煤灰应堆高沥干水份；过干应在摊铺前2到3天掺水闷料，使之达到最佳含水量。

测量放样:画出路堤边线；护坡界限和盲沟位置等，在路堤两侧开挖临时排水沟，以利于施工期间的排水，并清除路堤范围内原地面的淤泥、腐植物。

路堤中心和边缘应设置松铺厚度控制桩把握摊铺厚度，虚铺系数由试验确定，一般为1.2至1.3之间。每层粉煤灰填筑前，先铺设路堤边上的护坡土，使其压实厚度与粉煤灰相同。用自卸汽车运装路堤上后，用推土机摊平，当天摊铺当天压实，防止水份蒸发影响压实效果，保证粉煤灰接近最佳含水量。采用水平分层铺筑法施工，不同作业段施工时；先填地段应留有台阶，使每个压实层相互重叠搭接长度不大于15cm，每层压实厚度不大于30cm，宜采用20~30t震动压路机施工，施工步骤应遵循先轻后重；先低后高的原则，直线段内两侧向中间施工，曲线段由内侧向外侧施工，（指找平及碾压），使之达到几何尺寸合格；边线准确顺直；弯道圆滑，压实度及弯沉值是重要指标，施工前先做100至150M长度试验因为粉煤灰压实施工含水量较高；为防止含有大量的冰晶体影响压实效果，应保持在5℃以上进行施工。摊铺时注意边坡土与粉煤灰的松铺系数不同，但保证经压实后两者顶面相同，应具有不小于2%的横坡，如施工层次不连续；长时间不能够施工时，应做好表层封土养生和利于排水；达到路槽标高的封层部位要及时采用粘性土石灰土或二灰土按设计要求进行封层处理。铺筑上层时控制拉料车的行驶方向和速度；避免掉头和急刹车导致压实层的松散。粉煤灰路基的设计与施工；具有废物利用节约投资减少环境污染少占耕地等经济意义的工艺特点，并通过不断技术革新具有广阔的技术发展前景。

4、结论

利用轻质固化粉煤灰代替常规路基填料，由于其质量轻，强度高，可以提高路堤的临界回填高度，降低路堤荷重，有效降低软基的沉降，从而达到减小路面沉降的目的，并可简化软基处理方案，缩短工期，降低工程造价。

参考文献：

［1］JTG E51 －2009，公路工程无机结合料稳定材料试验规程［S］.

［2］JTJ016 －93，公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范［S］.

[3]杨义,邢云云.低活性粉煤灰的路用性能试验研究[J].北方交通,2007

作者简介：

1．同德芳(1963.02.04) 出生.男.浙江嘉兴.工程师.浙江嘉宇工程管理有限公司工程部)

2．王位同(1969.05.29) 出生.男.浙江嘉兴.工程师. 浙江同欣建设有限公司管理部)

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