刘 涛
安徽省公路桥梁工程有限公司 安徽合肥 230031
摘要：随着我国公路的大规模兴建，煤矸石在土木工程中的利用具有广阔的前景，对于我国煤矿地区既能解决公路征地取土困难，又能大量消耗积存的煤矸石，因此我国公路工程相继开展了煤矸石的工程应用试验，取得了较好的成绩。我国从20世纪70年代起开展了煤矸石综合利用的研究工作，开辟了一系列煤矸石的利用途径。
关键词：水洗煤矸石；水稳施工；底基层；应用技术
引言：本项目研究煤矸石在水稳施工中的影响以及处理技术，以项目水泥稳定煤矸石底基层为依托，对水泥稳定煤矸石底基层进行研究。采用与水泥稳定碎石底基层相比较的手段，对水泥稳定煤矸石底基层（参加一定比例及规格煤矸石）进行比较与分析，旨在通过相应的技术手段做好水泥稳定煤矸石底基层施工，选用经济、合理、有效的处理方法，从而保证工程质量和施工安全，降低造价。
1 适用范围
水泥稳定煤矸石的应用适用于地方路网工程新建、改扩建公路等一级公路底基层，二级、三四级新建、改扩建公路底基层、基层。
2 工艺原理
根据水洗煤矸石特性，配合比设计时采用“标准击实试验”和“无侧限抗压强度试验”，根据《水泥稳定水洗煤矸石底基层应用指南》及《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015) 的要求，拟定水泥稳定水洗煤矸石底基层设计强度（7d无侧限抗压强度）≥4.0MPa,水泥剂量3%—7%。根据前文上表击实试验和无侧限抗压强度数据综合考虑，我部初步拟定水泥稳定水洗煤矸石底基层的水泥剂量为6.0%，煤矸石掺量30%。
3 工艺流程及操作要点
3.1 施工工艺流程图
水泥稳定水洗煤矸石底基层施工流程图:
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3.2 施工要点
3.2.1 水洗煤矸石选定
经过在G237二期工程项目周边煤矿中选择对比，经过水洗煤矸石颗粒级配、压碎值、烧失量等材料性质的结果，进行初步筛选，考虑到各矿区运输条件以及煤矸石库存，最终项目状况选定韩村煤矸石矿场的水洗煤矸石，用于水泥稳定水洗煤矸石材料的施工。
3.2.2 水洗煤矸石各项检测结果
以淮北韩村煤矸石矿场水洗煤矸石为研究对象，主要研究其基本物理化学性质，参照《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）和《水泥稳定水洗煤矸石底基层应用指南》等规范和标准，明确韩村矿水洗煤矸石应用于底基层的可行性。主要结论如下：
（1）淮北韩村矿水洗煤矸石的表观密度接近于岩石，吸水率较小。煤矸石烧失量为14.2%，说明有机质含量低。其压碎值为30.7%，根据相关标准, 可用于公路底基层材料
（2）淮北韩村矿水洗煤矸石颗粒级配较好。
（3）淮北韩村矿水洗煤矸石除压碎值较大外，其余工程特性良好，满足作为公路路面底基层及基层的使用条件。
3.2.3 混合料配合比设计
（1） 级配设计
级配对水泥稳定类材料的强度、刚度、抗裂性、抗冲刷性能、疲劳性能均有较大影响。 《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)中将半刚性基层根据粗料形成的空隙体积与细料压实体积的关系划分为骨架密实型、骨架空隙型、悬浮密实型、均匀密实型四种类型。大量研究和工程实践表明骨架密实型混合料综合性能优良。依据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）和《水泥稳定水洗煤矸石底基层应用指南》推荐的骨架密实型混合料级配范围确定本次水泥稳定水洗煤矸石材料组成设计的级配上下限，如下表所示。同时水泥含量拟定范围3%-7%，避免出现严重早期开裂。
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由筛分试验已知，淮北韩村矿水洗煤矸石其粒径小于2.36mm的集料占试样总质量的16.7%，其中粒径在4.75mm以上的集料占据了试样总质量的67.6%。通过计算，不均匀系数CU=7.7和曲率系数CV=1.6，满足不均匀系数CU＞5和曲率系数CV=1～3的要求，级配情况较良好。
根据下图，水洗煤矸石基本在规范骨架密实型水泥稳定类集料级配曲线上下限范围之内。初步拟定采用天然级配淮北水洗煤矸石混合料作为底基层级配方案。
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水洗煤矸石级配曲线与规范水泥稳定类集料级配曲线
（2）确定水泥稳定水洗煤矸石底基层配合比
根据设计文件、《水泥稳定水洗煤矸石底基层应用指南》及《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015) 的要求，拟定水泥稳定水洗煤矸石底基层设计强度（7d无侧限抗压强度）≥4.0MPa,水泥剂量3%—7%。根据前文上表击实试验和无侧限抗压强度数据综合考虑，我部初步拟定水泥稳定水洗煤矸石底基层的水泥剂量为6.0%，煤矸石掺量30%。
最终确定水泥稳定水洗煤矸石底基层配合比材料比例 19-31.5mm：9.5-19mm：0-9.5mm：0-4.75mm = 16%：27 %：30 %：27%，水泥剂量6.0%。
G237二期工程将以最大干密度为2.250g/cm3，最佳含水量为4.8%，水泥剂量6.0%，7天无侧限抗压代表值为4.0Mpa，做为水泥稳定水洗煤矸石底基层配合比调整的依据。
（3）水泥稳定水洗煤矸石底基层配合比生产验证
依据设计文件及规范的要求，对水泥稳定水洗煤矸石底基层目标配合比，按照材料比例19-31.5mm ：9.5-19mm ：0-9.5mm ：0-4.75mm = 16%：27%：30% ：27%，最大干密度为2.250g/cm3，最佳含水量为4.8%，水泥剂量6.0%，进行水泥稳定水洗煤矸石底基层生产配合比验证。
3.2.4 混合料的拌和
水泥稳定水洗煤矸石底基层采用集中厂拌法，拌和机为1台600t/h震动拌缸水稳拌和机，以保证拌和质量和减少对环境的污染，拌和场具有足够的场地堆放满足进度和提前备料的材料。
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拌合站存放的水洗煤矸石
3.2.5 混合料的运输
混合料运输车辆应进行清理，车厢应干净，混合料拌和含水率控制，应根据施工天气情况、季节蒸发量，运距和时间段（早中晚）分别制定预先增加量。开机后待均匀混合料出现，方可装车，混合料运输车采用一定厚度和面积帆布覆盖，确保顶部和四周严密包裹。运输车不得提前揭布，听从指挥。
3.2.6 混合料的摊铺
采用两台MT9000A摊铺机进行阶梯式摊铺。半幅进行一次摊铺（暂定松铺系数为1.30）。摊铺机起步时的工作仰角为2度，螺旋布料器中轴距地面30cm，刮料板的宽度为50cm，其距螺旋布料器中轴40cm，摊铺机熨平板必须拼接紧密，不许存有缝隙，防止卡入料将铺面拉出条痕。摊铺机两边均走钢丝。摊铺时摊铺机夯锤开度均为4级，确保初始压实度，摊铺机应调整到最佳状态，调好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相配。螺旋布料器内混合料表面以略高于螺旋布料器2/3为度，使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，以避免摊铺层出现离析现象。
3.2.7混合料的碾压
混合料经摊铺和整形后，立即在全宽范围内进行碾压。压路机（按其吨位大小）在碾压过程中按照“稳定—振动—收面”，和“先轻后重，先慢后快，先边后中”的原则进行阶梯型碾压，碾压长度40~60m，碾压时控制混合料的含水量处于最佳值。
3.2.8养生及交通管制
⑴每一段碾压完成并经压实度检测合格后，立即在下底基层表面覆盖土工布，土工布搭接宽度为10～15cm,然后对土工布之间的搭接处进行缝合；覆盖2小时后洒水车倒车行驶入下底基层进行洒水，洒水车的喷头采用喷雾式，洒水时向上喷洒，使水成雾状自由下落到底基层表面。
⑵下底基层覆盖保湿养生7天，在整个养生期内，始终保持下底基层表面处于湿润状态，每天洒水次数视气候而定。养生期内除洒水车外，封闭交通。
结语：本研究在水泥稳定碎石的原材料选择上，大胆构思，严格试验，反复论证，选取新型石料，在目前市场石料紧缺、价格高居不下的背景下，做到了就地取材，在保证施工质量的前提下解决了石料供给问题，满足了施工进度要求，节约了材料成本。
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