EPS超轻质填料在公路工程中的应用分析.pdf

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文章编号:

1009-6825（2008）22-0275-02EPS超轻质填料在公路工程中的应用分析收稿日期:

2008-04-04作者简介:

邓跃辉（1968-）,男,工程师,永州市零陵区公路管理站,湖南永州425006邓跃辉摘要:

对EPS用作路堤轻质填料的发展历史作了简要介绍,论述了EPS超轻质料的优缺点,阐述了EPS轻质路堤的结构设计方法及施工要点,通过工程实例分析了EPS在公路工程中的应用,从而决定了EPS在路堤工程中特有的应用价值。

关键词:

公路工程,路堤,EPS超轻质填料,应用中图分类号:

U414文献标识码:

A为了保证路堤的稳定性,又能达到减少路堤沉降的目的,所采取的减轻路堤重量的方法应是寻找一种具有足够强度且不易压缩变形的轻质材料作为路堤材料。

从目前国内减少路堤重量的措施来看,主要是粉煤灰、EPS聚苯乙烯硬泡沫等。

而EPS自身重度小的超轻质特性和其特有的力学性质,决定了EPS能够有效地减轻路堤重量,保证路堤强度和稳定性,从而有效地控制路堤沉降,保证路面的使用质量,也决定了EPS在公路工程中特有的应用价值。

1EPS轻质路堤简介1.1EPS用作路堤超轻质填料的发展历史EPS应用于土工领域已有30多年的历史,软土地基上的高等级公路采用EPS作为路堤填料,就是充分利用EPS密度小与力学性能好的特点。

1972年挪威道路研究所将1m厚的普通填料层换成聚苯乙烯板,成功地遏制了与桥台连接路堤的过渡沉陷。

此后,挪威对EPS作了广泛的研究,到1990年底,共完成120处EPS填方施工24104m3;瑞典、法国和德国也瞄准了EPS。

日本于1986年成立了EPS轻质填料开发机构,集中力量进行了EPS的研究开发和利用。

我国学者通过三轴试验1研究了EPS的应力）应变关系和其他力学性质。

通过国内外专家和学者的不懈努力,证明了EPS能充分用作填土材料,并将这种材料广泛地推向了公路工程的应用。

1.2EPS用作路堤超轻质填料的优点EPS块体的大小可根据需要进行生产,属于超轻质材料。

EPS的吸水量极小,脱热性能和耐水性能都很好,它具有一定的强度,抗压强度为100kPa300kPa,通常路基所承受上覆路堤压力小于100kPa。

应用于路堤填料的EPS的密度一般为0.2kN/m3,在结构层全宽内继续进行碾压密实。

碾压段长度根据试验段确定的长度及施工时的温度情况确定,碾压长度不宜过长,以避免未碾压完混合料含水量已下降至低于最佳含水量的情况。

严禁压路机在已完成或者正在碾压的路段上掉头和急刹车。

自拌和至碾压结束的时间原则上控制在2h以内。

4养护水泥稳定碎石的养生是一个十分重要的环节。

每一段碾压完成,并经过压实度、标高检测合格后,应及时覆盖洒水养生,养生期间的湿度及龄期对水泥稳定碎石的强度影响相当大,在混合料形成初期应及时进行保湿养生,并在整个养生期间始终保持稳定层表面潮湿,以保证水泥进行水化反应所需水分,养生期不宜少于7d。

养生期间还应采取封锁交通的处理措施,除洒水车外其他车辆禁止通行,特别严禁重型车辆通行,洒水车必须在另外一侧车道上行驶,人工手持水龙带,跨过中分带喷洒养生水,每天洒水的次数视气候而定。

养生结束后,必须将覆盖物清除干净后再进行下一道工序。

5结语1）原材料是工程质量的根本,只有使用合格的原材料才能确保工程施工质量,应加强对各类原材料的料源进行提前确定和检查,在使用过程中按规定频率进行抽样检验,要尽量保证抽取试验的代表性,对于不合格材料坚决及时清除出场。

2）每天出料时要取样检查混合料的级配、水泥剂量、含水量是否符合设计要求。

进行正式生产之后,每2h检查一次拌和情况,抽检含水量是否变化。

高温天气作业时,混合料的含水量要按温度变化及时调整。

水泥剂量在施工中也应及时检测,尤其是发现机械性能不稳定时,需加大检测频率。

3）质量优良的基层应有好的强度、平整度、抗裂缝的能力,这不但要有合格的混合料,还取决于摊铺、碾压工艺,合适的松铺厚度,合适的碾压组合方式。

在施工过程中应随时掌握松铺厚度,控制碾压遍数和组合方式,及时检测压实度,采用湿密度控制施工,发现碾压不到位,及时补压,杜绝不合格情况出现。

4）加强和重视养生工作,合理的养生是保证水泥稳定碎石强度的需要,也是减少和避免干缩裂缝的措施。

参考文献:

1JTJ034-2000,公路路面基层施工技术规范S.2任南华.水泥稳定碎石基层的施工质量控制J.山西建筑,2006,32（17）:

120-121.QualitycontrolofcementstabilizedmacadambaseWENL-ijuanHUYong-fengAbstract:

Accordingtotheimportanceofthequalityofcementstabilizedmacadambaseinexpresswayengineering,inthispaperfromqualitycontrolofrawmaterials,mixing,spreadingandrollingofmixtureandotheraspectsqualitycontrolmeasuresofcementstabilizedmacadambasearediscussedinordertoensureengineeringqualityofexpressway.Keywords:

cementstabilizedmacadam,pavement,base,quality#275#第34卷第22期2008年8月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVol.34No.22Aug.2008因其本身具有足够强度,在路堤内应力环境中不易压缩变形,故其一方面可减少路堤自身的压缩变形量,另一方面可减少地基所承受的上覆路堤荷载,从而减小地基压缩变形量,故EPS的优良特性在于从这两个方面减少路堤的沉降量。

1.3EPS用作路堤超轻质填料的缺点1）EPS用作路堤超轻质填料的不利因素之一在于EPS的抗风化性、耐冲击性和化学药剂性能差,但它作为路堤填料时被埋于土中,所受紫外线的影响小,老化缓慢,因此强度劣化很小,也就克服了这些不利因素。

2）EPS不适用于在地表洪水泛滥地区用作路堤超轻质填料,以免地表洪水浮力将EPS路堤抬起,从而导致路堤破坏。

3）EPS价格比较高,因此,大量使用EPS将增加工程造价。

2EPS轻质路堤的设计与施工2.1EPS轻质路堤的结构设计方法EPS作为路基超轻质填料代替填土时的设计思想是应尽量使EPS块体作为填置物后在地基内不增加或少增加应力。

当允许填土有一定的下沉量时,则希望EPS块的荷载小于会产生这种下沉量的应力。

以图1为例,当软基上有高度为h的填土时,则开挖面上原覆土应力为:

P=QsD

（1）其中,P为开挖面上原覆土应力;Qs为原覆土的密度;D为开挖深度。

填置EPS块体的荷载（包括路面荷载）为:

P1=Q（h1+D）+h2QP

（2）其中,P1为荷载应力;Q为EPS的密度;QP为路面的平均密度;（h1+D）为EPS填置厚度;h2为路面的厚度。

设作用在地基上的应力状态不变,则P=P1,由式

（1）,式

（2）可得:

QsD=Q（h1+D）+h2QP。

则可得到必须的路基开挖深度至少为:

D=Qh1+QPh2Qs-Q。

为了研究用EPS代替填土后EPS路堤上路面结构的设计方法,挪威曾采用不同厚度的路面、不同EPS厚度的组合进行试验性施工和理论计算。

试验研究表明,EPS层上面的路面结构可按多层结构弹性理论进行计算,另有研究表明多层弹性层状理论可用于EPS代替填土后的路面结构设计。

2.2EPS路堤施工要点EPS路堤施工中,EPS必须平放,为确保EPS填筑路基的良好排水,在最底层的EPS底部要垫铺透水砂层,要严格控制砂层及EPS铺砌层的平整度;铺砌的EPS块体之间不能留任何空隙,排列紧密,用粘结材料或合缝钉将EPS块体结合在一起,以防路堤填筑过程中EPS块体的相互错动与移位,若EPS块体间产生缝隙或高低差,必须用无收缩水泥砂浆调整;在最上层EPS块体的顶面上铺设12cm15cm厚的钢筋混凝土,在这层钢筋混凝土上面再铺设的路面基底普通压实填料厚度不宜小于30cm,以便使路面基底能够得到充分压实;当路堤高度超过5m6m时,为加强EPS轻质路堤的整体稳定性和受力特性,应在路堤中设置两层现浇钢筋混凝土板,其中顶面设置一层,EPS填筑高度的中间再设置一层。

3EPS在公路工程中的应用分析某高速公路在施工中由于桥头路基侧向土压力过大,导致桥台变形严重,桥头路基改用EPS,成功地解决了桥台的侧向位移4。

该工程为3跨16m的中桥,桥头路基填高4.2m,桥头两侧均为软土地基,软基深度为11.0m12.0m,采用粉喷桩处理,桩间距为1.5m,喷灰量为45kg/m。

桥头路基填筑至路基顶后观测沉降为7mm/d8mm/d,桥台沿河纵向位移达到4mm/d,测量得桥台位移达到3cm以上。

卸载后台背回弹6mm。

在路基沉降两个月后继续填筑,桥台又产生纵向位移,因此,再卸载后决定变更设计,改用EPS修筑路堤,以处理路基边坡变形引起桥台纵向位移过大的问题。

变更设计后对桥台两侧各用EPS填筑22m长,纵向为阶梯形,使用的EPS块尺寸为602cm124cm48.5cm,密度不小于23kg/m3。

该工程结束后,重新设置沉降和位移观测桩,观测到的沉降和位移量极小,使用效果很好。

4结语EPS作为一种超轻质填料,在国外有较为广泛的应用。

实践证明,EPS有着优良的物理、化学和力学性能,对减少软土地基的沉降,有效控制工后沉降量,确保公路工程质量等方面都有重要作用。

将EPS应用于公路工程中的研究仍在不断的深入,随着石油化工业科学技术的发展,EPS成品的造价与市场价格也会降低,EPS在我国公路工程中的应用前景广阔。

参考文献:

1董金梅.聚苯乙烯轻质混合土三轴试验研究J.河海大学学报,2005

（1）:

79-80.2陈建中.发泡聚苯乙烯在道路工程中的应用J.国外公路,1991（3）:

44-45.3徐泽中.锡澄与沪宁高速公路拼接段路基处理设计J.水利水电科技进展,1998

（2）:

104.4郭耿新.EPS在桥头软基路堤上的应用A.全国公路土工合成材料应用技术交流会论文集C,2000:

334-338.5关恒,徐祥瑞.EPS材料的工程特性及其在软基处理中的应用J.山西建筑,2007,33（31）:

156-157.AnalysisoftheapplicationofEPSsuper-lightfillinginhighwayprojectsDENGYue-huiAbstract:

ItmakesabriefintroductionofthedevelopinghistoryofEPSbeingusedaslightfillingofembankment,discussestheadvantagesanddisadvantagesofEPSsuper-lightfilling,illustratesthestructuredesignmethodandconstructionkeysofEPSlightembankment,analysestheapplicationofEPSinhighwayprojectswithaproject,whichdecidestheuniqueapplicationvalueofEPSinembankmentprojects.Keywords:

highwayproject,embankment,EPSsuper-lightfilling,application#276#第34卷第22期2008年8月山西建筑