ICS 93.080 R 18 DB13 河 北 省 地 方 标 准 DB 13/T 5054—2019 高速公路煤矸石填筑路基施工技术规程 2019 - 09 - 23 发布 河北省市场监督管理局 2019 - 10 - 23 实施 发 布 DB13/T 5054—2019 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由河北省交通运输厅提出并归口。 本标准起草单位：河北省高速公路邢汾管理处、长安大学。 本标准主要起草人：郭跃东、王选仓、马泽铭、姜万庆、王朝辉、张洪波、贾建彬、郭海燕、焦 双健、张烁、赵鹏、柴亚楠、丁龙亭、张春安、王留洋、贾涛、米建华、曹雪、占林。 I DB13/T 5054—2019 高速公路煤矸石填筑路基施工技术规程 1 范围 本规程规定了高速公路利用煤矸石填筑路基的材料、煤矸石路基填筑和桥涵台背回填技术、施工 工艺、质量检查与验收等要求。 本规程适用于高速公路路基，其它等级公路可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 JTG D30 公路路基设计规范 JTG E40 公路土工试验规程 JTG E42 公路工程集料试验规程 JTG E51 公路工程无机结合料稳定材料试验规程 JTG E60 公路路基路面现场测试规程 JTG F10 公路路基施工技术规范 SL 264 水利水电工程岩石试验规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 煤矸石 coal gangue 煤矿生产中的排除废弃物，由各种破碎、风化岩石等混合物组成。 3.2 工后沉降 settlement after construction 工程施工结束至路基沉降稳定后发生的累计沉降。 3.3 烧失量 loss on ignition 煤矸石在燃烧的过程中，结晶化合物释放出结晶水、碳酸盐及硫酸盐发生分解、部分有机物杂质 燃烧等导致煤矸石产生的质量损失。 3.4 自由膨胀率 free swelling ratio 1 DB13/T 5054—2019 烘干的煤矸石试样在水中膨胀增加的体积与原始体积之比，以百分率表示。 3.5 耐崩解性指数 disintegration index 煤矸石试样在经过两次干湿标准循环之后残留的质量与原质量之比，是评价其抵抗软化及崩解的 能力指标。 4 煤矸石技术指标要求 4.1 物理化学指标要求 4.1.1 自然级配 煤矸石路基填筑应选用自然级配较好的煤矸石；自然级配差，大颗粒所占比例较大的煤矸石不宜 直接作为路基填料，需经过破碎处理或掺拌粉性土改良后使用。表1给出推荐的煤矸石填料级配范围。 表1 煤矸石自然级配范围 筛孔（mm） 150 60 40 20 10 5 2 0.5 0.25 0.075 通过率（%） 100 70～100 65～90 42～67 32～59 25～37 4～17 3～9 2～6 0～2 4.1.2 吸水性 煤矸石材料在水中能吸收水分的性质，以吸水率表示。煤矸石吸水率小于2 %时，可作回填材料或 路基填料；吸水率大于2 %时，煤矸石吸水后体积易发生膨胀，不宜作为路基填料。 4.1.3 风化性 煤矸石在外界环境作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的性质，以风化程度表征，分为未 风化、微风化、中等风化和强风化四级。未风化和微风化的煤矸石宜作为路基填料；中等风化的煤矸 石使用时宜慎重考虑；严禁使用强风化的煤矸石作路基填料。 4.1.4 自燃性 自燃过的煤矸石多呈红色，其路用性能相对稳定，使用时宜优先选择。对黑色煤矸石应重点考察 烧失量。 4.2 力学指标要求 4.2.1 煤矸石路基填筑时必须具有良好的承载力及较高的稳定性，应使用硬质煤矸石，严禁使用泥结 煤矸石。 4.2.2 煤矸石路基施工中，应采用压碎值、单轴抗压强度、CBR 值力学指标控制原材料质量。 4.2.3 高速公路煤矸石路基填料压碎值不应大于 30 %；石料单轴抗压强度不应小于 15 MPa。 4.2.4 路床煤矸石 CBR 值及压实度应满足表 2 的要求。 2 DB13/T 5054—2019 表2 路床煤矸石最小强度和压实度要求 项目分类 填方路基 路面底面以下深度（m） 填料 CBR 值（%） 压实度（%） 0～0.3 8 ≥96 0.3～0.8（轻、中及重交通） 5 ≥96 0.3～1.2（特重、极重交通） 5 ≥96 4.2.5 路堤煤矸石 CBR 值及压实度应满足表 3 的要求。 表 3 路堤煤矸石最小强度和压实度要求 项目分类 上路堤 路面底面以下深度（m） 填料 CBR 值（%） 压实度（%） 0.8～1.5（轻、中及重交通） 4 ≥94 1.2～1.9（特重、极重交通） 4 ≥94 ＞1.5（轻、中及重交通） 3 ≥93 ＞1.9（特重、极重交通） 3 ≥93 下路堤 4.3 相关参数 4.3.1 煤矸石使用前，应选择代表性试样进行击实试验，以确定最大干密度与最佳含水量。 4.3.2 施工图设计时应通过室内大型或中型三轴试验确定煤矸石的内摩擦角。 试料最大粒径dmax与三轴试样直径D之比应小于5，超粒径颗粒应采用“相似级配法”或“等量替 代法”予以剔除。初步设计稳定性验算时，煤矸石强度参数可根据实际情况按表4选取。 表 4 煤矸石的内摩擦角 压实度（%） ≥93 粗料比例（%） 内摩擦角 Φ （°） 30 33.4 40 34.2 50 35.6 60 36.0 注：表中粗粒含量系剪后粗粒含量，粗料粒径范围为 5 mm～30 mm 的颗粒。 4.3.3 煤矸石路基的回弹模量宜通过动态三轴压缩试验测试，采用承载板法测试回弹模量时，应建立 两者的相关换算关系确定回弹模量。测试时应注意煤矸石中巨粒对回弹模量的影响。 4.3.4 煤矸石的压缩系数、渗透系数随煤矸石粒组成分、级配、压实度的不同而变化，宜通过试验确 定。 5 煤矸石技术性能要求 5.1 填料最大粒径要求 5.1.1 煤矸石填筑路基最大粒径不宜超过 150 mm。 5.1.2 压实度为 96 %范围的煤矸石路基填筑时，最大粒径不得大于 100 mm。 3 DB13/T 5054—2019 5.1.3 压实度为 94 %、93 %范围的煤矸石路基填筑时，最大粒径不得大于层厚的 2/3，不宜超过 150 mm。 5.1.4 煤矸石含水量应控制在最佳含水量±2 %以内。 5.2 煤矸石路基稳定性要求 5.2.1 具有膨胀性的煤矸石用于路基填筑时，应严格控制其自由膨胀率。 5.2.2 有条件掺加粉煤灰时，有膨胀性的煤矸石占混合填料的比例不得大于 50 %；若无条件掺加粉 煤灰，可掺加黏土，黏土塑性指数以 7～15 为宜，不得含腐殖质和杂物。路基包边土不得使用膨胀土。 5.2.3 为保证路基填料的稳定性，煤矸石矿物中 SiO2、Al2O3、Fe2O3 等氧化物总含量应大于 70 %；烧 失量不得大于 20 %，宜小于 15 %，且无有害物质。 5.2.4 煤矸石填料中有机质含量不得超过 10 %，煤矸石耐崩解指数不得超过 30 %。 5.2.5 未燃煤矸石的热值小于 500 kJ/kg 时，可直接用于煤矸石路堤填筑；热值为 500 kJ/kg～1000 kJ/kg 时，应采用土与煤矸石分层填筑；热值大于 1000 kJ/kg 时，应慎重使用。 5.2.6 路用煤矸石塑性指数不应大于 10。 5.2.7 填筑路基煤矸石技术要求应满足表 5 规定。 表 5 填筑路基煤矸石技术要求表 CBR(%) 技术要求 路床（0 m～0.8 m 或 0 m～1.2 m） 路堤（0.8 m 以下或 1.2 m 以下） 最大粒径 96 区 ≤100 mm 94 区、93 区≤压实厚度的 2/3，且≤150 mm 上路床 ≥8 上路堤 ≥4 下路床 ≥5 下路堤 ≥3 单轴抗压强度(MPa) ≥20 ≥15 压碎值(%) ≤25 ≤30 塑性指数 ≤10 ≤10 烧失量(%) ≤18，＜15 时最佳 ≤20 自由膨胀率(%) ≤30 ≤40 耐崩解性指数(%) ≤25 ≤30 有机质含量(%) ≤8 ≤10 SO3 含量（未燃煤矸石） （%） ≤1.0 ≤1.0 注1：现行《公路路基设计规范》规定，路床厚度在轻、中等及重交通公路为 0.8 m，特重、极重交通公路为 1.2 m； 路堤为路床以下的填方部分； 注2：此表适用于高速公路路基，其它等级公路可参照使用。 6 煤矸石台背回填技术性能要求 6.1 原材料选取 6.1.1 桥涵台背回填应选用内摩擦角较大，强度较高，透水性良好的材料。 4 DB13/T 5054—2019 6.1.2 进行台背回填前，需通过试验确定煤矸石颗粒含量、击实特性、界限含水量、有机质含量、烧 失量、CBR 等指标，煤矸石各项指标符合表 5 规定方可使用。 6.1.3 宜优先选择力学性能稳定、烧失量较小的红色煤矸石进行台背回填。 6.1.4 作台背回填的煤矸石最大粒径不应超过 100 mm，且粒径小于 5 mm 的颗粒含量应在 50 %～70 % 之间。 6.2 台背回填控制指标 6.2.1 台背回填煤矸石压实厚度不宜小于 15 cm，不宜大于 20 cm。 6.2.2 台背回填煤矸石压路机的碾压行进速度不宜过快，一般控制在 1.2 km/h～2.4 km/h。 6.2.3 为确保台背工后沉降满足沉降控制标准的要求，高速公路台背回填从基础底部起，整个回填区 域压实度不得小于 96 %。 6.2.4 回填台背所用煤矸石应严格控制其自由膨胀率和耐崩解性指数，各指标应同时满足表 5 和表 6 的规定。 表 6 煤矸石台背回填技术指标要求 技术要求 回填高度（0～2m） 回填高度（>2m） 分层填筑厚度（cm） 15 P5 含量（%） 50～70 压实度（%） ≥96 自由膨胀率(%) ≤25 ≤30 耐崩解性指数(%) ≤20 ≤25 最大粒径（mm） ≤100 碾压遍数（次） 8～10 碾压速度（m/min） 20～40 台背工后差异沉降量（cm） ≤2 注：所谓 P5 含量是指 0 mm～5 mm 粒径范围的细集料占煤矸石 0 mm～40 mm 煤矸石集料的比例。 7 煤矸石路基施工 7.1 施工主要流程 下承层验收→测量放样→包边土第一层施工→包边土第二层培土→煤矸石装运、