公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范(条文说明)[JTJ016-93]

公路粉煤炭路堤设计与施工技术规范JTJ016-93条文说明公路粉煤炭路堤设计与施工技术规范JTJ016-93条文说明水利水电工程监理适用规范全文数据库目录编制说明1总则2粉煤灰路堤设计2.1一般规定2.2粉煤灰2.3设计参数2.4路堤横断面2.5稳定验算和沉降计算2.6压实标准3粉煤灰路堤施工3.4粉煤灰压实4粉煤灰路堤施工质量管理及检验。4.4竣工检验公路粉煤炭路堤设计与施工技术规范JTJ016-93条文说明编制说明随着我国电力工业的发展,粉煤灰的排放量将以每年600万t骤增。预计到2000年,年排灰量将达到1.6亿t,占地将增加到40多万亩,已成为我国三大工业废渣之一。为改善粉煤灰排放污染环境和占用大量土地堆放贮存的问题,积极开展工业废渣——粉煤灰的综合利用已是当前一项刻不容缓的紧迫任务。利用粉煤灰筑路是解决粉煤灰大宗利用的有效途径之一。尤其是以灰代土修筑公路路堤,它具有用灰量大、上马快、投资较少、效益显著等特点,对减少环境污染,节约土地,开拓筑路材料的新来源都具有重大的现实意义。交通部粉煤灰筑路技术推广课题组先后在云南、浙江、山东、江苏等省市开展了用粉煤灰修筑公路路堤的示范工程。借鉴国外的经验,吸取了“七五”攻关和市政部门的研究成果,结合试验工程的实践,在送审稿基础上,经广泛征求各方面专家、学者的意见和建议,作了进一步的修改和补充形成该稿。本规范由总则、粉煤灰路堤设计、粉煤灰路堤施工,粉煤灰路堤施工质量管理及检验四部分组成。为了使本规范更好地适应粉煤灰路堤修筑技术的发展,在执行过程中尚需结合各地的实际情况,不断总结经验,积累资料,以趋完善。对本规范的修改意见和建议,请信寄交通部重庆公路科学研究所,以便修订时参考。1总则1.0.1关干制定目的目前粉煤炭公路路堤设计与施工尚未发布部颁标准。为了促进用粉煤灰修筑公路路堤新技术的推广应用,为了使粉煤灰路堤设计与施工有章可循,确保工程建设质量,满足生产实践的迫切需要,特制定本规范,其对于促进用粉煤灰修筑公路路堤新技术的推广应用具有重要的现实意义。1.0.2关于适用范围本规范系交通行业标准,其适用范围主要针对交通系统的公路工程。由于纯灰路堤工程与间隔土粉煤灰路堤工程、墙背回填以及其它陆上结构回填工程的特性、施工工艺基本相类似,可参照使用。灰土间隔路堤中的灰层对用过湿土作为填料的路堤有其有利一面,由干粉煤灰的透水性好,在路堤中形成侧向排水通道,对路堤的强度和稳定性的提高均有利。但是间隔填土层往往受含水量偏高的影响,会给施工碾压带来困难,尤其雨季施工,更影响施工进度。另一方面,灰土间隔路堤的强度低于纯灰路堤,用灰量也小于纯灰路堤。所以在灰源充足的前提下,水利水电工程监理适用规范全文数据库推荐采用纯灰路堤,发挥其用灰量大,强度高,自重轻,施工简便,受雨季影响小的优点。1.0.3目前公路粉煤灰路堤所用的粉煤灰主要是湿排灰(池灰),调湿灰次之,均属硅铝型的低钙粉煤灰。干灰、炉底渣灰和硫钙型的高钙粉煤灰均没有工程实践经验和应用实例。所以本规范只针对硅铝型低钙粉煤灰而言。1.0.4粉煤灰的湿密度比一般的土科低25%左右,是一种理想的轻质填料。与土质路堤相比,由于粉煤灰路堤自重减轻,软弱地基和路堤的沉降变形得到改善,总沉降量可减少20%～30%;相应地也提高了地基的抗滑稳定性,粉煤灰路堤的极限高度可增加30%～40%,节省了地基的处治费用。在软弱地基上应用粉煤灰修筑高路堤,工程经济效益明显,具有广泛的应用前景。2粉煤灰路堤设计2.1一般规定2.1.1粉煤灰路堤应注意基底和边坡的稳定性,应采取相应的技术防护措施。其中以加强排水为主,严禁长期积水浸泡路堤基底。2.1.3对软土地基上的粉煤灰路堤,其设计结构形式,主要应考虑软基的固结沉降量,从而设计土质路拱或隔离层的厚度。为了防止因沉降量过大而产生倒拱,应与软基处治设计同步进行。2.2粉煤灰2.2.2本规范所述的粉煤灰属硅铝型低钙粉煤灰,相当于美国标准(ASTMC618-87)中的F级粉粉灰。该标准是针对用作普通水泥混凝土添加料的粉煤灰技术要求而制定的。规定最大烧失量为6%,若有试验资料作依据,可允许使用最大烧失量12%的F级粉煤灰,但对路堤填料未作明确规定。据报导,含碳量的大小影响粉煤灰压实和强度性能。目前国内绝大部分电厂湿排灰的烧失量一般为3%～11%,作为路堤填料烧失量指标可放宽,以使国内绝大部分灰源均能满足用作路堤填料的要求。2.2.3粉煤灰的粒度成分与它的路用性能有一定关系,粗颗粒含量偏大,比表面积偏小,会影响石灰和粉煤灰之间的物理化学作用的效应,尤其是7天早期强度增长变慢。用于加固的粉煤灰,法国资料报导通过0.04mm筛的含量不小于40%,白(莱因)氏比面积2200～4000cm2/g。美国ASTMC618-87标准,要求0.045mm(325号)筛上的最大筛余量(湿筛法)为34%。原建工部硅酸盐生产工艺规程,要求0.074mm分计筛余量不大于15%。国内外标准均要求粉煤灰有一定数量的细料含量,以利早期强度的发展。但作为路堤填料,主要是利用其机械强度,对粉煤灰的粒度成分并无严格的要求。从压实角度看,含较多粗颗粒的粉煤灰,材料的内摩擦角会增大,表现出一定的有利的倾向。但实践中也发现,纯炉灰或炉底渣,颗公路粉煤炭路堤设计与施工技术规范JTJ016-93条文说明粒尺寸单一,细料太少,粗颗粒易压碎,压实成型困难。所以控制一定数量的细料含量是必要的。2.2.4粉煤灰路堤对环境的影响一直是各国研究关注的问题。从上海和杭州地区粉煤灰浸出液微量元素分析和现场地下水水质分析试验结果表明:浸出液中铜、镉、铅、铬、砷、汞、镍、锌等重金属元素均符合二级地面水质量标准(GB3833-83),另外,粉煤灰固体中重金属含量与农田淤泥中污染控制标准(GB4284-84)对比,除铬和砷个别试样超标外(砷标准为不大于75ppm,实测为0～165ppm;铬标准为不大于100ppm,实测为54～1331ppm),其他指标均在允许范围内。上述室内外试验结果表明,采用湿排灰和结合结构封闭措施后,对周围地下水和地表水不会造成污染。英国、加拿大的报告也有类似结论。2.3设计参数2.3.1粉煤炭的粒度成分是直接影响粉煤灰最大干密度和最佳含水量的主要因素之一。它与燃煤性质、煤粉细度、燃烧条件、收尘和输送方式等因素有关。同一灰池不同部位的试样,差异较大,所以选择有代表性的试样进行测定甚为重要。标准密度值是衡量现场压实度的尺度,要求具有足够精度。由于平行试验误差,一组试验求得的标准值难以如实反映试样的实际情况。为此,规定标准密度试验一般应进行三组,以平均最大干密度作为标准密度值。2.3.2粉煤灰的粘结强度C和内摩擦角φ是路堤稳定验算的重要指标,C、φ值随粉煤灰种类,粒组成分、密实程度的不同而有较大变化。饱水后的C、φ值均有降低趋势。表2.3.2所列参考值是根据昆明水塘、杭州钱江二桥、济青高速公路、104国道徐州段等试验路堤室内试验结果汇总而提出的。鉴于目前粉煤灰高路堤实践经验不多,需要重视饱水后粉煤灰C、φ值的测定和稳定性验算。2.3.3表2.3.3所列的粉煤灰路堤设计回弹模量值是根据上海沪嘉、莘松高速公路、104国道徐州段,路堤高度小于3m的试验工程,杭州钱江二桥引进和济青高速公路3～4m路堤,昆明水塘6～8m路堤的实测资料分析得出。当地基强度小于20MPa时,需要采取软基加固处治措施。2.3.4粉煤灰渗透系数、压缩系数、毛细水上升高度按部颁标准《公路土工试验规程》进行试验测定。粉煤灰在松散状态下有良好的渗透性,这与粉煤灰的多孔结构、球形粒径等材料固有特性有关。在压实状态下,粉煤灰的渗透性取决于它的粒度成分、压实度和火山灰反应程度。据室内试验,粉煤灰的渗透性与试样的压实度有密切关系,即压实度越大,其渗透性越小。粉煤灰的渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。可见粉煤灰的渗透性比粘性土优越得多。粉煤灰的压缩性表示在外荷载作用下材料的压缩特性。压缩系数愈水利水电工程监理适用规范全文数据库小,路堤建成后的沉降量越小,路面平整度易于保证。据室内压缩试验结果表明:压缩系数随压实度增加而减小,例如某组试件,相同密实度(重型K=100%)的土与灰相比较,土的压缩系数a10n-20n=0.24MPa-1,而灰的压缩系数a10n-20n=0.15MPa-1,土的压缩系数比灰的压缩系数大40%～50%。因此可以认为相同密实度的粉煤灰路堤的压缩变形要小,优于土质路堤。粉煤灰的毛细水上升高度与试件的原始含水量、压实度及试件的密封程度等因素有关,尤其是压实度影响较显著。随压实度的增加,毛细水上升高度呈下降趋势。据现有资料分析,轻型击实标准压实度95%时,粉煤灰毛细水上升高度1.0～1.4m,重型击实标准压实度9O%时,粉煤灰毛细水上升高度0.8～1.2m,比粘性土毛细水上升高度0.4～0.6m大一倍左右,而轻重型击实标准制件测得的毛细水上升高度,轻型要大20%左右。总的来看,粉煤灰的毛细现象十分强烈,为保证路堤稳定性,在路堤设计与施工中应采取隔离地下水的措施,限制其不利影响。表2.3.4系根据几个试验工程室内试验结果分析汇总得出的,当无实测资料时,可参见表值选用。2.4路堤横断面2.4.1隔离层起隔断毛细水的作用,应根据当地的地质、水文条件,地表积水情况,决定是否需要设置隔离层。2.4.2为防止排水盲沟的淤塞,宜采用200～400g/m2的无纺土工织物作滤层,也可采用排水板作为横向排水通道。2.4.4据室内粘质土毛细水上升高度试验结果,一般在40～60cm范围,故规定粉煤灰路堤底部距地下水位或地表长期积水水位50cm以上,否则应设置隔离层。2.4.7泄水孔进水口处宜采用200～400g/m2无纺土工织物作滤层,防止粉煤灰淋溶流失,施工也比较简便。2.5稳定验算和沉降计算2.5.1对于一般地基上的粉煤灰路堤,经几个试点工程的设计与施工实践经验表明,其抗滑稳定性验算均能满足规范要求,施工中也未出现过任何公路粉煤炭路堤设计与施工技术规范JTJ016-93条文说明不良征兆。为了减少设计工作量,规定了5m以下的粉煤灰路堤可以不作稳定性验算和沉降计算。2.6压实标准2.6.1路堤压实标准对路堤的强度、稳定性、施工周期、压实机械的配置等影响较大。国内多雨潮湿地区,土方路基因土壤天然含水量偏大,采用重型压实标准存在一定困难,需要采取工程措施才能达到压实标准,增加了工程费用或使工期延长。而粉煤灰与土的工程特性有显著差别,特别是它的渗透性比粘性土大得多,施工受雨季的影响较小,雨季施工的优越性特别明显。另外,粉煤灰的各项物理力学指标采用重型压实标准比轻型压实标准均有明显的提高,有利于提高路基强度。在多雨潮湿地区也有采用重型压实标准的工程实例。所以,对汽车专用公路采用重型压实标准是可行的,也是适宜的。3粉煤炭路堤施工3.4粉煤灰压实3.4.2粉煤灰路堤的压实度与碾压机械压实功能的大小、摊铺厚度、最佳含水量控制、碾压遍数等因素密切相关。其中碾压机械压实功能的大小至关重要。从试验工程压实效果分析可看出,总的趋势是要求采用大吨位(20～50t)的振动压路机或振动羊足碾进行压实作业,能取得满意的压实效果。吨位较轻的光轮静碾机具压实效果较差,不能满足压实度标准要求。3.4.7现场压实度检测试验方法,对于细粒土,《公路土工试验规程》规定的环刀法和灌砂法两种试验方法均可采用。但实践中发现,环刀法比灌砂法结果偏小1%左右。粉煤灰的颗粒较细,应以细粒土压实度检测试验方法中的环刀法为准,取样位置应在压实展的中间部位,代表压实层压实度的平均水准。4粉煤灰路堤施工质量管理及检验4.4竣工检验4．4．8为了与其他规范取得一致，弯沉测量的统计计算方法采用正态分布的单边上波动界限，用下式计算:水利水电工程监理适用规范全文数据库当l≤l0时，评定路段弯沉值为合格；当l＞l0时，评定路段弯沉值为不合格。4．4．9标准密度试验一般应作三组，取其平均值作为现场检验的标准值。检验评定段的压实度k采用t分布单边下置信界限，用下式计算：当k≥k0时，评定路段该层压实度为合格；