摘要：煤矸石是采煤、洗煤中产生的固体废物，是一种黑灰色岩石，比煤坚硬，含碳量低，其在成煤过程中与煤层伴生。包括巷道掘进中的掘进矸石，采掘中从顶板、底板和夹层中采出的矸石，以及洗煤中提取的洗矸石。

关键词：煤矸石;高速公路;桥涵台背;路基工程

随着我国公路及市政建设的发展，路基填方用土与取土土源受限制矛盾日益尖锐。在产煤区，充分利用煤矸石资源，采取一定的路基填筑技术措施，已成为解决这一矛盾的经济可行的方法。

一、煤矸石的选择

1、选择原则。①自然级配。煤矸石由不同粒径颗粒组成，各粒径比例不是固定的。煤矸石自然级配好，大小颗粒比例均匀，适合路基填方;自然级配差、大颗粒比例较大的煤矸石不宜直接用作路基填料，可与粉土混合改良后使用。②吸水性。煤矸石结构致密，吸水率低，透水性好，自身保水性低，适合路基填方;结构松散的泥质、砂质煤矸石吸水率较高，吸水后体积膨胀破碎成细小的粉状矸石，不适合路基填料。③风化性。抗压强度高的煤矸石风化缓慢，不宜自然风化破碎，适用于路基填方;煤矸石抗压强度低，摊铺在地面后易风化破碎，不宜作为路基填料。④自燃性。多次自燃的煤矸石固定炭含量低，适合路基填方;未自燃或自燃不完全的煤矸石含有较高的固定炭和挥发分，宜发生自燃，不得用作路基填料。

2、技术指标要求。桥涵台背回填选用的煤矸石材料应符合下列要求：①有膨胀性煤矸石占混合填料比例不得大于50%。②石料强度不小于15MPa，石料粒径控制在15cm以内，最大不超过20cm（压实厚度的2/3）。控制超粒径现象的解决方案：在料源处增加筛网，装车时剔除超粒径煤矸石，摊铺时人工挑出超粒径颗粒，或采用人工、机械破碎，减少超粒度现象。③煤矸石自由膨胀率小于15%，烧失量不大于20%，有机质含量不大于10%。④煤矸石压碎值应为≤30%。

二、回填材料的技术要求

1、水泥稳定土。①用于结构物回填的水泥稳定土，最大粒径不超过53mm，不均匀系数大于5。细粒土液限不大于40%，塑性指数不大于17。对于中粒土和粗粒土，如土中小于0.6mm的颗粒含量在30%以下时，塑性指数不大于20。②水泥稳定土在90%保证率时压实度不低于重型压实标准的95%，承载比应不小于100%。水泥剂量以水泥质量占全部干土质量的百分率计，最低剂量不低于4%，工地实际采用的水泥剂量应比实验室内确定剂量增加0.5～1.0%。

2、粒料。①级配碎石最大粒径不大于37.5mm，级配砾石、未筛分碎石和砂砾最大粒径不大于50mm，其级配应符合《公路路面基层施工技术规范》规定。②透水性材料最大粒径不大于500mm，小于20mm的粒料中，0.075mm筛孔的细料通过率不大于10%，O.5mm以下细粒土塑性指数不大于6。③粒料中粗集料的压碎值不低于40%，细集料液限指数不大于28%，塑性指数不大于9，塑性指数与0.5mm以下颗粒含量的乘积不大于100。

3、高稳定性材料。①土中大于0.075mm的颗粒占全部土质量的50%以上，液限小于50%，塑性指数小于20，承载比不低于12%，具有一定级配，能有效压实。②回填高稳定性材料，保证率为90%时压实度代表值不低于95%;高稳定性填料为硬质岩填料时，可采用压缩变形率确定压实度;为软岩填料时可采用固相体积率标准确定压实度。

三、关键施工工艺及参数

桥涵台背煤矸石路基回填施工与填石路堤基本相似，但有以下不同工艺，施工中应注意。

1、煤矸石路基边坡防护。由于煤矸石遇水膨胀，对路基稳定性有一定不利影响。雨季施工时，应加大路拱，设置临时排水设施，必要时采取撒薄层黏土碾压措施，防止路基被雨水浸泡。煤矸石路堤易被水冲刷，其边坡防护比填土路堤更重要。考虑到路基两侧种植草皮及砌石防护需要，煤矸石路基两侧应进行包边。包边材料应为易于植被生长的粘土，包边宽度不小于1.5m。

2、压实厚度的控制。采用分层填筑，每层最大压实厚度为20～30cm，以保证填筑路基的压实效果。另外，摊铺后煤矸石必须及时碾压，做到当日摊铺，当日碾压，防止水分蒸发影响压实效果。

3、桥涵台背附近区域路基回填施工要求。由于工作面原因，靠近桥涵台背区域压路机碾压不到位，在该区域碾压时，应人工使用小型夯实机具（振动冲击夯）施工，考虑到小型夯实机具的作用效果，每层压实厚度控制在15cm以内。为保证压实效果，必须严格控制压实厚度及碾压变数。

四、压实质量的检测方法

1、检测方法的确定。试验表明，采用单一方法检测压实质量（干密度、承载板、沉降差等）作为煤矸石回填的质量控制方法，不能很好地控制质量。目前，工程质量控制多采用压实沉降差，压实沉降差与碾压次数和堆石料压实干密度有良好的相关性。在压实机械不变情况下，能更好地控制实际压实次数。煤矸石回填台背路基施工参数（压实功率、碾压速度、压实遍数、铺筑层厚度等）直接决定压实质量，必须对其进行过程控制。煤矸石回填台背路基较适宜的质量控制方法是施工参数与压实质量检测相结合的双重控制方法，压实质量检测可采用压实沉降差法。

2、沉降差观测法检测。压实沉降差是指压实成型后，按频率用白灰布点，再用施工碾压时的重型振动压路机（20t以上）按规定碾压参数（强振，4km/h以下速度）碾压两遍后的各测点高层差。压实沉降差平均值不应大于3mm。

具体操作方法为：①布点。压实成型后，在桥涵台背压实区内选择一组观测点，可在每侧台背选取10个观测点，并用白灰标记。②测量初始标高。在选定的观测点放置边长5cm、厚度3mm的正方形钢板，然后用水准仪测量观测点处钢板高程，并记录初始数据。③碾压。高程测量完成后，用20t振动压路机按固定碾压参数（强振，速度4km/h以下）碾压观测点两次。④碾压后测量标高。碾压完成后，用水准仪测量各观测点的钢板高程，并记录数据。⑤计算压实沉降差。根据各观测点初始高程及碾压后高程计算压实沉降差，完善监测资料。

3、检测结果。桥涵台背路基回填煤矸石前，进行台背路基回填煤矸石试验段，压实质量试验结果为，采用施工参数与压实质量检测相结合的控制方法，能有效控制煤矸石的填筑压实质量。

五、经济社会效益

利用煤矸石填筑高速公路桥涵台背路基具有巨大的经济、社会效益，符合国家可持续发展的战略要求。

1、节约项目成本，加快项目进度。据统计，高速公路高填方桥涵台背路基使用煤矸石约10万m3，每立方煤矸石成本60.31元，但原设计采用6%白灰土回填，6%白灰土每立方造价81.0元，与6%白灰土回填相比，工程造价节约206.9万元，经济效益显著。

采用煤矸石填筑高填方桥涵台背路基，加快了施工速度，缩短了工期，对公路提前通车起到了关键作用。

2、节约土地资源，减少环境污染。桥涵台背路基采用煤矸石填筑，可减少或消除堆放煤矸石占用的土地资源，并且节约了因取土填筑路基而浪费的土地资源。

3、煤矸石长期堆放易自燃，含硫煤矸石会排出对人体有害的SO2气体，严重污染环境，对周围生态环境造成极大破坏。桥涵台背路基回填材料采用煤矸石，消除了煤矸石堆放和自燃对环境的污染。

参考文献

[1]师旭超.煤矸石在路基工程中的应用[J].路基工程，2015（05）.

[2]李光辉.煤矸石在高速公路桥涵台背路基工程中的应用[J].粉煤灰综合利用，2015（02）.