高速公路拓宽工程EPS轻质路堤的设计方法
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70
ρ =25 kg / m3
65
60
(kPa) 55
力
ρ = 20k g/ m3
应5 0
45
40
上覆 层 厚 度 ( m)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
图 1 不同上覆层厚度对密度的影响
第5期
文 钢等:高速公路拓宽工程 E PS 轻质路堤的设计方法
199
>1. 5m
土、石等填料 EPS
收稿日期:2 01 1-0 3-21 作者简介:文 钢,荆州市一级公路管理处。
总荷载由静载(由 E PS 上部 铺设层厚度及容重决定)及汽车 荷载组成[3],计算表明,汽车荷载在总荷载中一般超过 50 %, 因此,E PS 块体上部铺设层的厚度对汽车荷载的应力扩散有 很大影响,从而影响 E PS 块 体密度。对不同铺设层厚度对抗 压强度的要 求进行分析,结果见图 1 ,可以看出,随着上覆 层厚度的减薄,E PS 块体所承受的压应力逐渐增大,需要较 高的强度。因此在确定 E PS 块体密度的同时,必须紧密结合 路面结构 层的设计,防止由于汽车动 荷载而使选择的容重为 2 0k N/ m 3 的 E PS 块体发生塑性变形而导致破坏,否则需要 对顶层 EP S 块体进行局部加强。计算表明,包括路面厚度在 内至钢筋 混凝土板间的厚度,属行车 荷载的主要作用区,其 最小厚度不得小于 80 c m ,该厚度范围内的压实度应满足路 面结构层压实度的设计要求,综合弹模应大于 45 kP a 。
3.EPS 铺筑厚度的确定 按 EP S 在路基中不同布置可分为:①在断面路基中部布 设 EP S 块体;②在路面结构以下,全部布设 E PS ,并向原 地基以下开挖,用 E PS 置换 土体自重的方法处理。前者还可 分为路面结构层(含土石填料厚度)大于 1.5 m 和小于 1.5 m 的两种情况[4],见图 2 ,图 3 ,后者见图 4 。布置方式和布设 E PS 块体的数量和厚度主要取决于 EP S 路基建成后允许变 形量。前 者适合于地基表层硬壳层较 厚的情况,后者适合于 地基表层 硬壳薄且软基深厚、含水量 较高的情况。某高速公 路拓宽工 程结合试验段地质变形规律 ,选择在排水沟底高程 以上 60 ~8 0 cm 至钢筋混凝土板之间全部铺筑 EP S 块体的方 案。建成后累计沉降量不足 3c m ,满足设计要求。
文章编号:1006- 7973(2011)05- 0198- 02
一、前言 E PS(Exp a n d ed Polys tyr e n e)是聚苯乙烯颗粒经发 泡后形成的块体材料,具有轻质、耐压、耐水等工程特性[1], 对于消除在软 弱地基上修筑路堤和桥头路 堤时产生的路基沉 降或差异沉降等有显著效果。由于 E PS 具有超轻特性,同时 价格昂贵,因 此在设计过程中,常配合不 处理地基的方法进 行。常用 E PS 块体铺砌代替一般填土来进行路堤的填筑,可 有效减少工后沉降。EP S 常用设置方式为包边土结构形式及 直立式挡土墙结构形式。常在 EP S 顶面与路面结构层之间现 浇一层 1 0~2 0c m 的钢筋混凝土板,以改善 E PS 的受力特 性,防止由于应力集中而造成 E PS 的破坏。同时应注意遮断 日光紫外线的直接照射,防止啮齿动物对 E PS 块体的损害。 本文针对高 速公路拓宽工程 EP S 轻质路 堤建设典型问 题进行了研究,如 E PS 材料密度的合理确定、施工期和营运 期的排水问题、护栏的设计以及施工过程中 E PS 的放样等, 以供工程实践参考。 二、EPS 密度和铺筑厚度的确定 1.容许压应力 E PS 材料密度取决于材料制造时的发泡倍率。随着密度 的增加,EP S 块体强度逐渐提高,从而影响到其造价。因此 在设计过程中 ,应该选择合理的密度,使 得强度可靠,经济 合理。根据日本工业标准 J IS K7 22 0 规定[2 ]:以 ε=5 %时的 压应力为抗压强度 σc;当 ε=2 ~4%时,材料进入塑性状态; 当 ε≤1 %时,材料处于弹性状态,并以 ε= 1%时的压应力为 容许压应力[σ]。不同密度的 EP S 块体的容许压应力见表 1 。
第 11 卷 第 5 期 2011 年 5 月
中国水运 Chi na Wat er Tr a ns por t
Vol . 11 Ma y
No. 5 2011
高 速 公 路 拓 宽 工 程 EPS 轻 质 路 堤 的 设 计 方 法
文 钢 1,王首敏 2,汤立涛 3
(1 荆州市一级公路管理处,湖北 荆州 434000;2 武汉市城市建设利用外资项目管理办公室,湖北 武汉 430023; 3 孝感市孝南区交通局,湖北 孝感 432000)
的受力特性有较大差别,由此就带来了防撞护栏的设计问题。 混凝土 护栏与现浇 钢筋混凝土 板之间[5],可以预 先在立
表 1 容许压应力(MPa )
D- 30
D- 25
D- 20
D- 16
D- 12
0.09
0.07
0.05
0.03 5
0.02
不同的容许压 应力对应不同的密度,因 此可按强度确定 E PS 块体的密度。
2.EPS 密度选择设计 处理好路面 结构层的厚度与 EP S 密度的 关系,是确保 E PS 路堤的正常受力和使用可靠耐久的关键。EP S 路堤所受
土、石等填料 地基
图 2 EPS 上覆层厚度>1. 5m
≤1.5m EPS
土、石等填料 地基
图 3 EPS 上覆层厚度≤1. 5m
包边土 EPS
拓宽原路基
包边土
EPS 开挖换填EPS 块体
新建路堤开挖换填EP S块体
图 4 EPS 换填地基土示意图 三、防撞护栏的设计
对于边坡不小于 1∶1 .5 的路堤,可以采用波形梁护栏 来。而对于挡 墙结构,当发生交通事故时 ,存在更大的安全 隐患,因此应采用安全性更高的混凝土护栏。由于 EP S 与土
摘 要:文中结合某高速公路拓宽工程实例,对高速公路拓宽工程中 EP S 轻质路堤设计中常遇到的几个问题如密度
的选择、护栏的设计、地下水位的控制和排水的处理、 放样等问题进行了探讨,并;E PS ;轻质路堤;设计方法
中图分类号:T943
文献标识码:A