粘土封闭灌浆施工方案

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1、黄衢南高速公路ZK32+218—ZK32+266路基段煤矸石填筑层粘土封闭灌浆方案一、基本情况黄衢南高速公路（开化段）ZK32+218—ZK32+266位于后塘隧道左幅出口处，该段路基填筑由浙江省交通工程建设集团黄衢南B5标承建。该段路基总长50米，路基宽度35米，左幅宽度17米，路基填筑高度为14~20米不等，部分底层路基填筑材料采用了后塘隧道洞渣煤矸石。在2008年8月份，由于连续高温导致填筑材料产生自燃,当时自燃现象不是很严重。随着自燃现象的愈加严峻，我施工单位在2009年8月24日和2009年11月19日两次对这段路基进行

2、处理，得到了明显的效果。现阶段该段路线已营运通车，由于雨水的渗入和填筑层内部问题不断升高，煤矸石填筑层再次自燃，使得高速公路路基承载力不断降低，产生不均匀沉降导致路面产生裂缝，为高速公路营运车辆带来极大的不稳定安全因素。二、编制说明为彻底解决黄衢南高速公路（开化段）ZK32+218—ZK32+266路基段煤矸石填筑层自燃现象的再次发生，特编制此“煤矸石填筑层粘土封闭灌浆”施工方案。三、编制依据1、地基加固新技术北京机械工程出版社1994年2、建筑施工工程师手册建工出版社1994年四、煤矸石填筑情况该段路基（黄衢南高速公路（开化段）

3、ZK32+218—ZK32+266）位于我标段读经畈大桥至后塘隧道段，我施工单位对此段路基清表后采用外运土进行了清表回填。由于施工环境的局限性，我施工单位为尽快打通读经畈大桥至后塘隧道的施工便道、隧道施工队伍的拌合场地和驻地建设，在2007年底，施工班组采用了部分后塘隧道洞渣对施工便道、场地平整和拌合场建设等进行填筑，并充当填筑材料对后塘隧道洞口部分路基段进行填筑。该段路基从2008年7月开始对底层进行填筑，至2009年10月底该段路基填筑完成。在路基下部几层的填筑过程中采用了部分后塘隧道洞渣煤矸石进行填筑。该段路基填筑厚度在14

4、m~20m之间。具体填筑情况参见该段路基纵断面图和横断面图。五、煤矸石填筑层分布情况从隧道的洞身开挖情况看，煤矸石在整个后塘隧道洞身部分呈夹层状，厚度约为2米，从右上至左下呈夹层带斜线分布。同时，我施工单位在K32+000附近读经畈大桥桩基人工挖孔施工过程中，均有发现原地质土层中存在煤矸石的现象。根据我施工单位对地质情况的分析，从读经畈大桥至后塘隧道均分布有斜长的夹层煤矸石带。该段路基段原地面下存在大量煤矸石岩层，埋藏深度很浅。目前，该路段现阶段已处高速公路营运期间，路基边坡上仍然有少量白烟冒出，路面出现局部纵向开裂现象。部分开裂

5、现象比较严重，出现了车辙现象。为进一步路基填筑情况和地面下地址情况，我施工单位联系委托浙江城建勘察研究院有限公司进行了地质取芯钻探。钻孔观察工作于2012年1月17日开始，在春节前完成了4个地质观测孔的钻孔工作。春节后，根据省设计院地质专家调整和细化的监测和钻孔新方案，对此段路基分别再开钻5个地质取芯分析孔，分别取芯至原地面以下五米进行地质分析。在钻孔取芯过程中，钻孔至5m以下时，孔内冒出大量有刺鼻气味的水蒸气，8m以下填层材料显黑色灰质岩，岩芯破碎无完整芯样。从测得芯样温度情况来看，路基顶芯样温度在50度左右，随着钻孔深度的加深

6、，温度越来越高。取芯过程中，在原地面下已取出带有未自燃的煤矸石成分的岩石。具体情况详见钻孔取芯平面图、断面图。六、煤矸石自燃原因分析及处理措施选定1、煤矸石自燃理论1.1、黄铁矿氧化理论这是长期以来解释煤矸石自燃起因的主要理论。它认为，煤与矸石中的黄铁矿，在低温下发生氧化，产生热量，并不断积聚，使矸石内部温度升高，在某一局部达到一定温度后，引起矸石中的煤和可燃物燃烧。矸石中黄铁矿的氧化，一般概括为以下几个步骤：(1)充足的条件下，产生二氧化碳气体：4FeS2+1102—2Fe203+8S02+3412KJ(2)如供氧不足，则释放出

7、硫磺：4FeS2+302一2Fe203+8S+917KJ(3)如有水分参与，还会产生硫酸，从而加剧黄铁矿的氧化作用：2FeS2+2H20+702—2FeS04+2H2S042S02+02—2S03+189．2KJS03+H20—H2S04+79．5KJ以上反应都是放热反应。放热反映产生的热量积聚在煤矸石内部，不易扩散，随着时问的推移，热量不断积累，促使煤矸石内部温度不断升高，最终使可燃物燃烧发火。1.2、煤氧复合燃烧理论煤矸石中通常夹带着10％～25％的碳质可燃物，在低温的情况下，矸石中的碳会发生缓慢的氧化反应同时放出热量，当热量

8、积聚到一定温度时，便产生燃烧。其化学反应如下：C+02一C0+4．09×105kJC+02一C02+4．09×105kJ上述两式都是放热反应。所放出的热量，当积聚到一定温度时即引起矸石自燃。2、煤矸石自燃特性分析2.1、煤的物理、化学性质某矿的煤种