《煤矸石填筑公路路基施工技術(shù)規(guī)范》編制說明

煤矸石填筑公路路基施工技術(shù)規(guī)范編制說明1工作概況1.1任務(wù)來源煤矸石是一種開采煤炭過程中與煤炭一同被開采出來的一種含碳量低于20%、質(zhì)地較為堅(jiān)硬的巖石，屬于煤炭開采和洗選過程中的副產(chǎn)品。在煤炭的開采過程中，每生產(chǎn)1噸煤炭，排放煤矸石0.14噸左右；在煤炭的洗選過程，每洗選1噸精煤，大約排出煤矸石0.2噸。由于其含碳量較低，一直以來我國對煤矸石的綜合利用率較低，一般直接作為廢棄物就近堆放于礦區(qū)附近，久而久之形成大量的煤矸石山。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國煤矸石累計(jì)堆放量超過60億噸，形成煤矸石山1500-1700座，占地20余萬畝，占我國工業(yè)廢渣排放總量的40%以上，是我國堆積量最大的一種工業(yè)廢渣。建國以來我國煤炭開采量逐年增加，2000年我國煤炭的開采量為7.12億噸，截止到2021年我國煤炭的開采量達(dá)到41.3億噸，這與我國過于依賴煤炭資源的能源結(jié)構(gòu)有關(guān)，而我國煤炭開采過程中產(chǎn)生的最大的副產(chǎn)品煤矸石的綜合利用率不高，平均只能達(dá)到40%的水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的綜合利用水平。而露天堆放著的煤矸石，會發(fā)生自燃、風(fēng)化及淋浴等復(fù)雜的物化作用，煤矸石山的自燃會產(chǎn)生大量的二氧化硫、一氧化碳以及煙塵等污染物，污染大氣環(huán)境；煤矸石山受到大氣降雨的淋浴，煤矸石淋浴滲出液中包含許多重金屬污染物，對地下水資源造成污染。隨著我國煤矸石堆積量的不斷增加，以及國家節(jié)能環(huán)保理念的深入普及，如何有效利用煤矸石資源，變廢為寶，防止污染環(huán)境，成為一個亟待解決的問題。陜西是國內(nèi)煤炭大省，煤炭年產(chǎn)量居全國第三，每年在煤礦建設(shè)、煤炭開采及加工過程中排放出的煤矸石規(guī)模龐大。而我省對煤矸石的處理方式主要以掩埋為主，部分地區(qū)將其在地表堆積，形成巨大的煤矸石山。這些處理方式會直接造成環(huán)境污染，如土地沙漠化、土壤肥力降低、糧食減產(chǎn)，尤其是自燃的煤矸石會釋放出多種有毒氣體，污染大氣環(huán)境，影響周邊區(qū)域居民的生活和健康。此外，多數(shù)煤礦煤矸石亂堆亂放，矸石山堆積過高，坡度過大，極易造成滑坡，在人為開挖、降雨淋濾、山洪沖刷作用下，容易失穩(wěn)引發(fā)泥石流、坍塌以及滑坡等重力災(zāi)害。國內(nèi)外有許多煤矸石相關(guān)的研究，充分證明了煤矸石可以采用積極的方式變廢為寶。將煤矸石用做路基填料具有可行性，而且這種方式是大量消納煤矸石的良好選擇。將煤矸石作為路基填料，不僅可以節(jié)約修筑道路過程中的征地費(fèi)用，緩解我國嚴(yán)峻的耕地矛盾，同時將煤矸石填筑到路基中，可以減少煤矸石山對周圍大氣、水、土壤環(huán)境的污染，有效改善煤矸石山周圍的環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。目前我國河南平頂山、山東棗莊、黑龍江鶴崗、江蘇徐州、湖北荊南等地區(qū)都成功利用過煤矸石填筑公路路基，然而各地煤矸石的成因、巖性以及風(fēng)化時間的不同，煤矸石的物化成分差異較大，各地煤矸石的工程力學(xué)特性及路用性能各不相同，將煤矸石作為路基填料缺乏相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)及施工規(guī)范，煤矸石路基的施工大多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)施行，這為工程的設(shè)計(jì)及施工帶來極大困擾，同時，因煤矸石水穩(wěn)定性差、具有一定的崩解性和膨脹性等特點(diǎn)，直接不加區(qū)分的采用現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范有所不妥。在陜西地區(qū)，煤矸石填筑路基實(shí)踐較少，沒有形成標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)規(guī)范。因此，為了指導(dǎo)實(shí)踐，將煤矸石大規(guī)模應(yīng)用于路基工程中，需要制定指導(dǎo)性的地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。制定地方標(biāo)準(zhǔn)有利于提高煤矸石作為路基填料使用時的可操作性，直接推動煤矸石作為填料大規(guī)模引入路基工程中。路基工程對煤矸石填料具有巨大的消納能力，可在極大程度上緩解煤矸石對環(huán)境造成的壓力。尤其在陜北地區(qū)，當(dāng)?shù)乇旧硎蠀T乏，將煤矸石變廢為寶，可同時緩解當(dāng)?shù)刂肥隙倘眴栴}。研究成果在榆林市公路局2021-2022年度大中修工程、神木市地方公路新建改建工程成功應(yīng)用，通過后期觀測，實(shí)體工程應(yīng)用情況良好。1.2主要工作過程2022年5月由西安公路研究院有限公司公司向陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局提出申請的《煤矸石填筑公路路基施工技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)獲得陜西省市場監(jiān)督管理局批準(zhǔn)立項(xiàng)。本標(biāo)準(zhǔn)制訂任務(wù)下達(dá)后，西安公路研究院有限公司、陜西交控綠科環(huán)保有限公司、西安科技大學(xué)、榆林市公路局、陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司積極組織，成立標(biāo)準(zhǔn)編寫小組，明確標(biāo)準(zhǔn)編寫任務(wù)。編制組在對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，開始起草該地方標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)《榆林地區(qū)煤矸石填筑路基關(guān)鍵技術(shù)研究》（榆政財(cái)教發(fā)[2020]182號）研究成果，充分借鑒國內(nèi)外研究成果，對煤矸石填筑公路路基的材料、施工工藝、質(zhì)量檢查與驗(yàn)收、安全施工與環(huán)境保護(hù)的要求進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，并于2022年12月完成了標(biāo)準(zhǔn)初稿。編寫人員就標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容反復(fù)討論、修正，并邀請相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和知名專家提供寶貴意見和建議。歷經(jīng)多次修改和完善，于2023年12月形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。2023年12月開始通過網(wǎng)絡(luò)、信函等方式向同行業(yè)、省內(nèi)外有關(guān)方面專家征求意見。2標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)的編制重點(diǎn)是立足于斜向預(yù)應(yīng)力混凝土橋面鋪裝的應(yīng)用現(xiàn)狀，以相關(guān)科研成果為依據(jù)，積極借鑒國內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，遵循“科學(xué)性、實(shí)用性、統(tǒng)一性、規(guī)范性”的原則，制定《煤矸石填筑公路路基施工技術(shù)規(guī)范》，本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定進(jìn)行編寫和表述。2.2主要技術(shù)內(nèi)容本地方標(biāo)準(zhǔn)包含以下主要內(nèi)容：1范圍；2規(guī)范性引用文件；3術(shù)語和定義；4原材料技術(shù)要求；5路基施工；6質(zhì)量檢查與驗(yàn)收；7路基安全施工與環(huán)境保護(hù)。2.3與原標(biāo)準(zhǔn)主要差異情況本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。3主要技術(shù)要求的說明3.1試驗(yàn)（或驗(yàn)證）準(zhǔn)確度、可靠性、穩(wěn)定性的分析和說明本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)陜西實(shí)際情況及課題研究成果制定，煤矸石路基材料要求、施工技術(shù)、質(zhì)量管理和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，解決了陜西省煤矸石路基施工無據(jù)可依的問題。本標(biāo)準(zhǔn)在制定期間，采用調(diào)研、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場檢測、后期觀測等手段，對煤矸石填筑路基的結(jié)構(gòu)、材料、施工的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的分析，確保各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在準(zhǔn)確度、可靠性和穩(wěn)定性方面均可定量評價。3.2試驗(yàn)結(jié)果綜述針對路基對集料粒徑的要求提出煤矸石制備工藝、集料粒徑的范圍標(biāo)準(zhǔn)，提出煤矸石填筑路基路用性能標(biāo)準(zhǔn)。研發(fā)煤矸石路面施工相關(guān)施工機(jī)具。提出煤矸石煤矸石填筑公路路基施工關(guān)鍵技術(shù)，給出了施工工藝、施工流程以及施工注意事項(xiàng)，并提出質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合依托工程進(jìn)行現(xiàn)場鋪設(shè)試驗(yàn)路段，從壓實(shí)度、彎沉對試驗(yàn)路段路基進(jìn)行了質(zhì)量檢測，經(jīng)檢測煤矸石混合料路基完全能夠滿足實(shí)際應(yīng)用要求，與理論分析相吻合。4.知識產(chǎn)權(quán)說明無。5產(chǎn)業(yè)化情況，推廣運(yùn)用論證和預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果等情況5.1產(chǎn)業(yè)化情況研究成果在榆林市公路局2021-2022年度大中修工程、神木市地方公路新建改建工程成功應(yīng)用，通過后期觀測，實(shí)體工程應(yīng)用情況良好。選取神木市地方公路為項(xiàng)目的試驗(yàn)路段，在室內(nèi)試驗(yàn)得出煤矸石的有關(guān)室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)基礎(chǔ)上，將室內(nèi)試驗(yàn)確定的修筑方案應(yīng)用于現(xiàn)場試驗(yàn)段，通過試驗(yàn)段的施工以及現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)一步完善施工方案，總結(jié)出煤矸石修筑公路路基工藝流程和施工方法，為煤矸石的利用提供新途徑，降低煤矸石處理費(fèi)用，減少環(huán)境污染，節(jié)約土地資源。5.2推廣運(yùn)用論證本項(xiàng)目從級配、力學(xué)及穩(wěn)定性三個方面首次系統(tǒng)提出煤矸石填筑路基技術(shù)性能指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)，為煤矸石在路基工程中的應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。深入研究煤矸石路基碾壓及強(qiáng)夯施工過程中級配、壓碎值、沉降量、密度等變化規(guī)律，首次提出煤矸石路基現(xiàn)場施工控制指標(biāo)，保證工程質(zhì)量，為路基施工提供參考，提高路基耐久性及安全性。通過依托工程，一方面對室內(nèi)和理論研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證，另一方面也驗(yàn)證了煤矸石應(yīng)用于路基填筑的良好性能。5.3經(jīng)濟(jì)效益分析煤矸石填筑公路路基施工技術(shù)研究成果可有效解決工程投資及降低環(huán)境污染，對煤矸石的合理化應(yīng)用具有重大工程意義及社會影響。本項(xiàng)目的研究成果對其它公路也同樣適用，將煤矸石作為路基填料，不僅可以節(jié)約修筑道路過程中的征地費(fèi)用，緩解我國嚴(yán)峻的耕地矛盾，同時將煤矸石填筑到路基中，可以減少煤矸石山對周圍大氣、水、土壤環(huán)境的污染，有效改善矸石山周圍的環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。6采標(biāo)情況無7與現(xiàn)行法律法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)參考我國JTG3450《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》、JTGD30《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、JTG/T3610《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》等規(guī)定，不違反現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制國家標(biāo)準(zhǔn)。8重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)無9標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的說明本標(biāo)準(zhǔn)為推