吳鋒+唐毅

摘要：本文利用安康有豐富的礦山廢渣，介紹了礦渣強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好、透水性好的基本特點(diǎn)，將其作為填料應(yīng)用在農(nóng)村公路路基上。初步研究了礦山廢渣應(yīng)用于農(nóng)村公路路基的強(qiáng)度原理、加工相關(guān)要求、填料技術(shù)要求及應(yīng)用技術(shù)檢測與評(píng)定，為解決農(nóng)村公路的資金投入提供一種途徑，也為綠色交通交能發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

Abstract： Ankang is rich in mine residue， which has high strength， good water stability and good water permeability. So it is used as the filler in rural road subgrade. This paper studies the strength principle， processing requirements， packing technical requirements and application technology detection and evaluation of mine residue used in rural road subgrade， which provides a way to solve the capital investment of rural highway and also provides the technology support for the development of green transportation.

關(guān)鍵詞：道路工程；礦山廢渣；路基填筑

Key words： road engineering；mine waste residue；roadbed filling

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）21-0234-02

0 引言

農(nóng)村公路建設(shè)是農(nóng)民朋友實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)農(nóng)村脫貧致富的關(guān)鍵，也是陜西省在2018年要基本消除絕對(duì)貧困，幫助貧困村改善出行道路條件，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供道路通行保障。如何實(shí)現(xiàn)農(nóng)村公路里程的延伸和等級(jí)的提高，如何破解農(nóng)村公路和解決資金渠道的難題，必須利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有資源，降低農(nóng)村公路建設(shè)成本，把有限的資金發(fā)揮更大的作用，建設(shè)更長的農(nóng)村公路。

農(nóng)村公路是分為五類，一是新建連接自然村之間的公路，方便村民來往通行；二是新建通往農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)區(qū)公路，主要通往農(nóng)田、果園、苗木基地、養(yǎng)殖場，方便農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品運(yùn)輸；三是改善自然村內(nèi)道路，主要是環(huán)村公路，村內(nèi)主干道；四是新建自然村外接公路，主要是連接公路干線，打通行政村之間、鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的公路；五是拓寬通村主干道。

安康處于秦嶺褶皺系南部與揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)北緣，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層出露齊全，成礦條件良好。迄今為止，全市共發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)65種，已探明有31種，產(chǎn)地700余處，已開發(fā)或正在開發(fā)有70余處。全市共有各類采礦、選礦企業(yè)247家，除兩個(gè)為中型外，其余均為小型礦山企業(yè)。據(jù)有關(guān)調(diào)查研究，大多數(shù)企業(yè)都存在不同程度存在棄渣隨意堆放問題，有的將礦山棄渣堆放在溝道中，將溝道填滿，棄渣堆放高度超過50米，長度約為1公里，累計(jì)棄渣量已超過200萬方，棄渣若在暴雨時(shí)發(fā)生滑塌或泥石流，將直接堵塞主溝道或流入主溝道。如何將這些棄渣利用在農(nóng)村公路上，既解決了隨意堆放問題，也變廢為寶。

礦山廢渣是指礦物開采及其加工利用過程中產(chǎn)生的粉狀含有塊狀的顆粒混合物。礦山廢渣的基本情況來源礦山廢渣來源于露天礦剝離和坑內(nèi)采礦產(chǎn)生的大量廢石、采煤產(chǎn)生的煤矸石、選礦產(chǎn)生的尾礦等。這些礦山廢渣具有相當(dāng)好的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、沖擊韌性、抗凍性及耐水性等，又具有相當(dāng)好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，其性能優(yōu)于黏土、粉性土，甚至砂土和石灰土。礦山廢渣顆粒大比表面積小含薄膜水少不具備塑性透水性好能夠阻斷毛細(xì)水上升，在潮濕狀態(tài)和環(huán)境下，強(qiáng)度變化不大，對(duì)于農(nóng)村公路，是一種易于就地取材，易于就地的城市資源利用路用材料，其主要應(yīng)用對(duì)象應(yīng)該是農(nóng)村公路，尤其是農(nóng)村公路的路基。

1 填筑強(qiáng)度形成機(jī)理

礦山廢渣的顆粒大多數(shù)形狀是不規(guī)則、非對(duì)稱的，致使顆粒的運(yùn)動(dòng)速度與顆粒的長軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相關(guān)，當(dāng)顆粒長軸與運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)，阻力小、速度大；而當(dāng)長軸垂直與運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，所受阻力增大，速度大為降低。由于顆粒形狀不規(guī)則，表面粗糙，其作用力在顆粒表面很難對(duì)稱分布。強(qiáng)度主要來源于混合料顆粒的內(nèi)摩阻力和結(jié)合料的黏結(jié)力。內(nèi)摩阻力主要取決于礦山廢渣顆粒集料的級(jí)配組成，最佳廢渣級(jí)配組成的混合料將獲得最大的內(nèi)摩阻力，更有利于內(nèi)部形成產(chǎn)生黏結(jié)力的無定型凝膠結(jié)構(gòu)和纖維晶架結(jié)構(gòu)。礦山廢渣路基強(qiáng)度機(jī)理可表示為：

τ=c+σtanφ

式中，τ為礦山廢渣的抗剪切強(qiáng)度，σ為礦山廢渣混合料的應(yīng)力，φ為礦山廢渣混合料間的內(nèi)摩擦角，c為礦山廢渣散粒體內(nèi)摩擦力。

2 礦山廢渣加工

礦山廢渣加工前應(yīng)采用人工或機(jī)械設(shè)備，剔除其中大塊粒徑，后通過篩孔為150mm的篩分設(shè)備，將大粒徑固體礦渣分離并進(jìn)行加工破碎。礦山廢渣加工設(shè)備采用相關(guān)的破碎機(jī)與篩選機(jī)組合而成，可在固體礦渣比較集中的地方布局加工設(shè)備，或者移動(dòng)地布局在合理的經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)，便于運(yùn)輸和管理。加工后的固體礦渣填料粒徑應(yīng)不大于150mm。固體礦渣加工應(yīng)采取相應(yīng)的專業(yè)除塵設(shè)備和專業(yè)噴淋、裝卸灑水設(shè)備，以防止加工破碎和運(yùn)輸過程產(chǎn)生較大的揚(yáng)塵。為保證固體礦渣填料的均勻性，加工后的固體礦渣填料應(yīng)采用挖掘機(jī)進(jìn)行反復(fù)拌和，減少粗礦渣相對(duì)集中，出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

礦山廢渣加工一般應(yīng)采用固定式加工設(shè)備，加工布局具有較大面積的場地，規(guī)劃好各分區(qū)功能。一般分礦山廢渣原料區(qū)、破碎區(qū)、篩分區(qū)、加工區(qū)和礦渣填料拌和區(qū)。廠區(qū)內(nèi)應(yīng)做好道路保潔、清潔、綠化及排水工作。加工過程中如遇大量降水時(shí)必須立即停止加工，礦山棄渣原料區(qū)、破碎區(qū)、篩分區(qū)、加工區(qū)和礦渣填料拌和區(qū)應(yīng)采取覆蓋、遮擋和防護(hù)措施，以防止雨水對(duì)其淋濕浸泡。加工后的礦渣填料應(yīng)按照粒徑要求分開堆放，每層的堆放高度不宜超過3m，如果過堆放高容易造成粗細(xì)分離，填筑路基孔隙過大，不易壓實(shí)。不同類型的固體礦渣填料應(yīng)分開堆放，并安放標(biāo)識(shí)牌予以說明。

3 礦山廢渣填筑要點(diǎn)

加工篩分后的礦山廢渣填料粒徑一般以大于4.75mm和小于4.75mm來進(jìn)行區(qū)分，根據(jù)粒徑的不同應(yīng)用于路基的不同部位。對(duì)于粒徑大于4.75mm的渣料，主要適用于農(nóng)村公路的路堤，對(duì)于粒徑小于4.75mm的渣料，主要適用于農(nóng)村公路的路床。相同渣料源、規(guī)格的礦山廢渣填料作為同一批次檢測和儲(chǔ)存，檢測頻率為每1000m3一次，不同料源、規(guī)格、品種的固體礦渣填料應(yīng)分批檢測和儲(chǔ)存。

4 礦山廢渣填筑質(zhì)量控制

礦山廢渣的壓實(shí)質(zhì)量采用沉降差指標(biāo)進(jìn)行控制，輔助采用施工參數(shù)控制，礦山廢渣施工方法和質(zhì)量檢測按填石路堤或者是砂礫路基的填筑方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。施工過程必須嚴(yán)格控制每層的廢渣虛鋪厚度，同時(shí)用測量斷面控制每層厚度。廢渣攤鋪過程，需安排1-2人，挑選大粒徑的石料，填補(bǔ)攤鋪過程的造成坑，使填料表面平整，便于壓實(shí)。

礦山廢渣填筑的路基壓實(shí)須采用2臺(tái)壓路機(jī)，1臺(tái)是羊角型振動(dòng)壓路機(jī)，另1臺(tái)是光輪重型振動(dòng)壓路機(jī)。施工前應(yīng)先攤鋪試驗(yàn)路，分別為50cm、40cm和30cm三種不同路段，長度分別為50m。施工控制時(shí)，應(yīng)采用羊角型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓6遍后各測點(diǎn)的高程差。測點(diǎn)布置每10m路基測一點(diǎn)，高差值不大于2mm。以每個(gè)橫斷面的選2點(diǎn)測量初始標(biāo)高，終壓前1遍，分別測量每個(gè)點(diǎn)標(biāo)高讀數(shù)，終壓完成后，在對(duì)應(yīng)標(biāo)高的測量點(diǎn)上測量終壓標(biāo)高，將終壓標(biāo)高減去初始標(biāo)高，作為該斷面的高差。最后要用光輪振動(dòng)壓路機(jī)收平碾壓2遍，方可進(jìn)行下一層路基的施工。

從現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果分析，松鋪厚度為50cm時(shí)很難達(dá)到路基的壓實(shí)質(zhì)量要求；松鋪厚度為30cm時(shí)能達(dá)到路基的壓實(shí)質(zhì)量要求，對(duì)機(jī)械臺(tái)班浪費(fèi)太大；松鋪厚度為40cm時(shí)既能達(dá)到路基的壓實(shí)質(zhì)量要求，又能節(jié)約機(jī)械臺(tái)班，使機(jī)械組合發(fā)揮到最大經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。因此，在施工過程推薦采用松鋪厚度40cm，碾壓遍數(shù)不小于8遍，碾壓遍數(shù)要求壓實(shí)沉降差平均值小于5mm，標(biāo)準(zhǔn)差小于3mm。

5 結(jié)論

通過礦山廢渣填筑在農(nóng)村公路試驗(yàn)段的應(yīng)用，采用壓實(shí)沉降差檢測，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)與機(jī)械參數(shù)分析得知，使用松鋪厚度40cm的礦山廢渣填筑的農(nóng)村公路路基，其質(zhì)量滿足技術(shù)要求、工程進(jìn)度合理、工程成本較小，具有推廣價(jià)值。但不同的礦山廢渣具有不同的力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，在使用過程應(yīng)通過鋪筑試驗(yàn)路段確定。

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