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EPS颗粒混合轻质土在高速公路的应用_顾建武

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轻质填土运用在软土地基上的路基填土、原有道路的扩幅填土、桥台台后回填等方面,可以起到减少或免除地基处理工程量、减轻由于地基不均匀沉降引起的路面开裂或桥头跳车等现象[1]。聚苯乙烯泡沫塑料(EPS )作为包装材料使用的发泡材料,由于不易压缩及不易自然溶解等原因,尽管可以采用油化、低温熔融等手段进行再生处理利用,但由于质量、成本等原因,至今还没有取得令人满意的效果。江苏水网密布,土地资源稀缺,公路建设取土的成本相当高,在轻质土中可以充分利用废弃的EPS 来替代土材料,如果按1:1的体积比来构成轻质土,则至少可以节省50%的土材料而解决取土难、运输量大等问题[2],可减少对耕地占用,减少环境污染,具有良好的经济性。

泰州长江公路大桥及接线高速公路穿越漫长的长江滩涂地带,大桥南锚锭的施工产生了大量的弃土,占用了大量的耕地,按照现行的公路规范,该弃土不能够直接用于路基填料。扬中段全线软土埋深浅,一般在0.6~3.0m ,最大埋深4.0m 。且均为连续分布,软土厚度相近,一般均在3~11m 。由于沿线构造物较多,沉降控制严格,采用轻质填料,可以减轻路堤自重,从而可适当减少软基处理力度。因此利用土和EPS 颗粒回收料作为路堤轻质填料可大幅度地减轻施加于地基的附加应力,抑制软基的破坏和沉降,增大道路的稳定、安全系数。可以大大减少对远运土方的依赖,同时将南锚锭施工弃土作为EPS 颗粒混合轻质路堤原料土利用,可减少对耕地占用,减少环境污染,为今后缺乏优质土源的工程项目探索一条新的方向,具有很好的推广价值。

一、EPS颗粒混合轻质土材料的基本特性和路用性能

EPS 颗粒混合轻质土的主要成分包括原料土、固化剂(水泥)、EPS 颗粒和水,经搅拌凝固后而成的一种混合轻质材料。本工程使用的原料土为泰州长江公路大桥南锚锭开挖弃土(砂土),其粒度分布曲线见图1,自然堆积密度为1281kg/m 3;EPS 颗粒使用粉碎后的聚苯乙烯发泡包装材料,粒径为3~5mm ,堆积密度为11~13kg/m 3。通过室内试验的结果比较和分析,EPS 颗粒混合轻质土具有以下特性[1-2]:(1)可以利用砂土:EPS 颗粒体积比来调整轻质土的密度大小;(2)轻质土的强度与刚度随砂

EPS颗粒混合轻质土在高速公路的应用

□ 镇江市交通工程质量监督站 顾建武

摘要关键词通过EPS颗粒混合轻质土在泰州长江公路大桥项目路基填筑中的实际应用,介绍该新型填筑材料的基本特性和路用性能,设计方案,施工工艺和质量控制方法等。利用土和EPS颗粒回收料作为路堤轻质填料,可以大幅度地减轻施加于地基的附加应力,增大道路的稳定和安全系数,还可以减少对耕地占用,减少环境污染,具有广泛的发展和应用前景。

EPS颗粒;轻质土;工程应用

土:EPS 颗粒体积比的增大而降低;(3)轻质土的强度随水泥掺入量增加而增大,随龄期的延长而增长。

图1 南锚锭弃土的粒度分布曲线

通过承载比(CBR )试验、流变试验、反复加载-卸载试验、水稳特性试验等路用性能研究,表明其路用性能良好。

(1)EPS 颗粒混合轻质土的CBR 值大于《公路路基设计规范》的要求,其完全可以用作路堤的填筑材料。

(2)EPS 颗粒混合轻质土在加载-卸载的反复作用下呈现出应变硬化型,表明这种材料能满足交通荷载作用下路用材料的要求,不会因交通荷载作用出现强度下降影响其使用。

(3)EPS 颗粒混合轻质土具有变形稳定的特性。

(4)EPS 颗粒混合轻质土作为路堤填料对减少路基沉降、提高路堤的稳定性十分有利。

二、设计方案

结合泰州长江公路大桥南锚锭开挖弃土的数量和堆放位置,以及科研课题的需要,在地方普通公路实施试验路的基础上,确定EPS 颗粒混合轻质土主要用于泰州长江公路大桥扬中互通的匝道的路堤中部和下路床施工(图2),原料土采用泰州大桥南锚产生的弃土(砂土),水泥作为固化剂,原料土和EPS 颗粒体积比6:4,水泥用量为原料土质量的10%。方案设计具体为清除原地面15cm 耕植土后,填筑40~60cm 碎石土,其上填筑20~40cm5%石灰处治土,路基中部填料采用EPS 颗粒混合轻质土,外侧1米宽采用石灰土护坡,按照总体积的70%掺5%石灰处治进行石灰总量控制。50cm 下路床采用EPS 颗粒混合轻质土,外侧采用1

米宽6%石灰土护坡;30cm 上路床采用6%石灰土填筑。石灰土土源来源为

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远运亚粘土。

图2 路基设计横断面图

三、施工工艺

本次施工范围为具备条件的扬中互通的10个匝道,长度共计1875.65m ,根据室内试验取得的标准击实试验结果见表1。 表1 击实试验结果汇总

原料土:EPS

水泥用量(%)最大干密度(g/cm3)最佳含水量(%)6:4

10

1.20215.2

3.1 工艺流程

EPS 颗粒混合轻质土填筑路基的施工工艺为:施工放样→备料(材料检测)→机械检查及保养 →填料拌合→检查级配、灰剂量、含水量→混合料运输→摊铺→机械整平→碾压和检测压实度、标高→养护→成型验收。工艺流程如图3所示。

图3 EPS颗粒混合轻质土施工工艺流程

3.2 施工要点

为保证EPS 颗粒混合轻质土拌和均匀,计量准确,拌和设备由水稳碎石拌合楼改造而成,每个台班正式拌料前要进行设备检验,保证原料土、EPS 颗粒、水泥和水的进料计量同步进行。

EPS 颗粒混合轻质土路堤采用水平分层填筑法施工,适宜

的工作长度在50m 左右,拌合料出料到碾压完毕要控制在3小时以内。土质护坡应与EPS 颗粒混合轻质土填筑同步进行,同层摊铺,同层碾压。土质护坡施工宽度不小于1m ,应保证削坡后的

净宽满足设计要求。每层养护的时间7-14天,养护期间保湿是关键。碾压结束后应及时覆盖土工布,定时洒水、保湿,晴天每天至少洒水3次,早、中、晚各一次,阴天两次,上、下午各一次。养护期间禁止任何机械和车辆通行。

经检测符合规范及设计要求后,进行第二层施工前要清除表面松散部分,洒水保湿,摊铺时尽可能地减少机械作业扰动轻质土层表面。

EPS 颗粒混合轻质土中的EPS 颗粒具有轻质、阻燃和不可降解特性, EPS 颗粒存放、拌和、运输、摊铺施工时应防止飞扬造成污染。

四、质量控制及检测

(1)配合比验证:每个批次的拌合料必须预留拌合料样品,

进行无侧限抗压试验、含水量、水泥、原料土和EPS 等配比测定,要求7天的无侧限抗压强度不低于180kPa 。

(2)过程检测:每层EPS 颗粒混合轻质土碾压结束后,应用灌砂法检验压实度;每填筑三层进行取芯检测。

(3)验收检测:每个填筑的EPS 颗粒混合轻质土全部填筑完毕后进行现场的CBR 和弯沉测试,检测内容和频率见《公路工程

质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)。

五、结语

EPS 颗粒混合轻质土作为一种轻质材料的路堤填料,在国内已开始研究并在桥头回填施工中有少量应用,其优良的性能对减少软基的沉降,减少桥台和路基的差异沉降及桥台的侧向压力和位移等有重要作用。通过在泰州长江公路大桥项目路基填筑中的实际应用,表明其不仅施工简单,取材方便,强度可调节,工后效果理想,还可以减少对耕地占用,减少环境污染,EPS 颗粒混

合轻质土在公路工程中的应用将会具有很大的发展潜力。参考文献:

[1] 顾欢达,顾熙.影响塑料发泡颗粒轻质土强度的因素及其试验研究[J].公路交通科技,2007,24(3).

[2] 顾欢达,顾熙,申燕.发泡颗粒轻质土材料的基本

性质[J].苏州科技学院学报:工程技术版,2003,16(4):44-48.

[3] 汤峻,朱伟,李明东,姬凤玲.砂土EPS颗粒混合轻

质土的物理力学特性[J].岩土力学,2007,28(5).

[4] 高玉峰,王庶懋,王伟.动荷载下砂土与EPS颗粒混合的轻质土变形特性的试验研究[J].岩土力学,2007,28(9).

[5] JTG F80/1-2004 公路工程质量检验评定标准[S].

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