粉煤灰在高速公路施工中的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
內容提要：就地就近利用粉煤灰修筑路基、路面底基層和基層，既可以變廢為寶，減少占地及環境污染，又能提高道路質量，降低工程成本，具有較大的技術經濟價值，是一件利國利民的事。路堤施工中使用粉煤灰，可以減少與農業爭地，采取一定技術措施，能夠滿足不同等級公路的技術要求。施工路面基層和底基層時摻拌粉煤灰后筑路材料更能發揮其優點，使成型且養生的結構層具有良好的力學性能、板結性、水穩定性和一定的抗凍性。有些省市結合所在地區的自然條件和資源特點，通過對影響二灰類使用特性的各種因素——如材料品質、規格及材料組成設計，施工工藝，含水量，密實度，溫度及養生方法等——進行大量實踐和探索，得出此類材料不同于一般剛性基層和底基層結構的特征；通過對該種材料的路面結構組成設計，施工工藝等進行分析總結，認為二灰類混合材料系一種緩凝性硅酸鹽類材料，用它鋪筑出來的基層和底基層將會形成整體層。在一定溫度、濕度下其強度隨齡期而增加，屬滯后型，其后期工作強度一般情況下均超過初期強度的數倍甚至十多倍。本文就粉煤灰的應用，施工工藝，工程實踐中應注意的事項做一些分析。
1.概述
１.隨著國民經濟的發展，交通量增長非常迅速，我國高等級公路建設近幾年掀起了高潮。路堤的大量填方用土與農業爭地的現象日益增多，而隨著加上多年陳灰積壓，侵占農田、污染環境，急待開發利用。據八十年代末資料統計，我國年粉煤灰排放量就在四千萬噸以上，利用率很低。就地就近利用粉煤灰來修筑公路，變廢為寶，既減少環境污染，又能減少占用農田，提高道路工程質量，降低成本，具有較大的社會經濟效益。
粉煤灰是火力發電廠燃燒煤粉產生的粉狀灰渣。其主要成分是二氧化硅（SiO2）和三氧化二鋁（Al2O3），其總含量常超過70%，氧化鈣（CaO）含量一般在2%~6%，通常稱這種粉煤灰為硅鋁粉煤灰。粉煤灰的燒失量一般小于10%，但由于燃燒工藝等原因，有的粉煤灰燒失量則在20%以上。
2. 粉煤灰在填筑路基方面的應用
2.1 粉煤灰填筑路堤的應用程序首先根據擬填筑路基的高度和原地基土質水文條件，采取相應的設計措施，對施工工藝及控制標準提出要求。路堤設計中要根據地基的狀況采取措施排除地下水，加速土的固結，滿足工后沉降和穩定性要求，其方法有：設碎石樁，把原基作成一定拱度，鋪碎石墊層或碎石加砂墊層，可以在碎石墊層上敷設兩層土工織物加筋層，每層厚度30cm，填筑砂土或亞砂土，加筋層設置的目的上，一是加筋作用起增加路堤的抗滑穩定性，二是隔離毛細水，防止粉煤灰填料含水量過大而引起路堤粉煤灰強度降低。在土工物加筋隔離層上按規定30cm一層縱向填筑粉煤灰并碾壓至要求的密實度。路槽標高以下設置50cm的亞砂土覆蓋層封頂。邊坡用寬2m（水平方向）的亞砂土作包邊，形成土質包邊外殼，以保護粉煤灰路堤邊坡的穩定性。土質邊坡上要縱橫設置無紡土工織物碎石盲溝。在路堤設計中要對粉煤灰路堤及土質邊坡進行穩定驗算。在穩定驗算中，不計粘結力C值，內摩擦角φ值也應取用飽水后的φ值為宜，以策安全。
2.2 粉煤灰路堤施工粉煤灰路堤施工的施工方法和壓實機械基本上與土質路基施工類似，但增加了包邊土攤鋪和設置盲溝等工作內容。路堤施工質量的好壞，特別是粉煤灰壓實度能否滿足要求，取決于攤鋪厚度、含水量控制，壓實機械的種類及碾壓遍數這四項基本要求。
2.2.1 攤鋪厚度 粉煤灰的攤鋪厚度與攤鋪方式（人工或機械）和壓實機械的能力有關。攤鋪厚度要通過施工試驗段來決定。一般講，國產20t振動壓路機要求壓實厚度不大于20cm，不宜太厚，這樣才能保證壓實層中壓實度均勻一致。如有大功率的振動壓路機，如原西德產的BW-217D型50t級振動壓路機，壓實厚度可控制在30cm左右。
根據工地實測，攤鋪的松方系數按下列建議值控制：用人工攤鋪，松方系數1.6-1.8用推土機攤鋪，松方系數1.2-1.3用平地機攤鋪，松方系數1.1-1.2 2.2.2 含水量控制 從粉煤灰的擊實特性可看出，達到90%壓實度（重型）的含水量變化范圍為10%，而比土的變化范圍2-5%要寬得多。而實際上土的含水量超過3-5%是根本不易壓實的。粉煤灰吸水量大，但失水也快，控制好碾壓時的含水量接近或略大于最佳含水量是至關重要的一環。掌握好含水量可以起到事半功倍的效果。
2.2.3 碾壓 壓實度與碾壓機械壓實能力的大小和碾壓遍數密切相關。鋼三輪壓實效果差。振動壓路機隨其自重噸位由小到大，壓實效果越來越好。
2.2.4 粉煤灰路堤的強度測定和沉降觀測施工完粉煤灰路堤要進行彎沉值、回彈模量的測定；需要進行路堤的沉降觀測，把測得的沉降量與計算的最終沉降量進行比較，并與同樣高度土質路基的計算沉降量比較。
2.3 結論與建議
2.3.1 粉煤灰是一種質輕、多孔隙、顆粒均勻，具有一定水穩定性的無粘結性材料。其路用性能滿足公路路堤的技術要求。采用粉煤灰修筑路堤是完全可行的，為開發利用粉煤灰找到了一條有效途徑。
2.3.2 粉煤灰具有重量輕、壓縮性小、滲透性好、摩擦系數大、強度高等優點，特別適用于軟弱地基上高路基的修筑。
2.3.3 粉煤灰吸水量大，泄水能力強，施工壓實含水量要求范圍比較寬，給施工帶來方便，尤其是雨季施工，更能體現出其優越性。
2.3.4 粉煤灰是一種細顆粒材料，其強度主要由顆粒間摩擦力構成，其內阻角φ一般在35-40度，飽水后φ值降低到25-35度，而粘結力C值飽水后幾乎喪失，為偏于安全，驗算穩定時，不計C值，值應取飽水后的φ值為宜，設計時必須考慮到這一點。
2.3.5 修筑粉煤灰路堤必須掌握好攤鋪厚度、含水量控制、壓實機械的選擇和壓實遍數等幾項關鍵因素。
2.3.6 應充分重視粉煤灰路堤的邊坡防護及隔離層設置，防止地表水或地下水進入路堤，使路基的土質地面高于周圍田地，設置必要的排水系統。
2.3.7 急需國家有關部門制訂相關的技術及經濟法規。粉煤灰作為路堤材料，應就其設計和施工制訂規程，使設計和施工人員有法可依；還要制訂政策鼓勵設計單位和施工單位盡可能利用粉煤灰，為大規模利用粉煤灰創造條件。
