淺談公路工程輕質路堤設計與施工

摘 要：輕質路堤的作用是減小軟土地基的附加應力減輕路堤自重，從而達到減少工后沉降的目的，同時它作為填料還有減少占地、節約投資等效益。

關鍵詞：公路工程 輕質路基 設計 質量

中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(c)-0000-00

我國在20世紀80年代初期高等級公路的建設中，粉煤灰開始逐步被開發利用，如各種二灰結構，但當時主要還是用于路面基層，填筑公路路基時以灰代土尚為數不多。利用粉煤灰填筑路基在1988年通車的上海滬嘉高速公路建設中首次運用，開始了粉煤灰、以灰代土填筑路堤在高速公路上大量使用的先例，粉煤灰在鋪筑路堤中總共使用10多萬噸。特別是在該公路沿線軟土地基的施工方面，取得了顯著的效果。

1 粉煤灰與EPS超輕質材料的路堤設計

1.1 設計粉煤灰材料的路堤

加強排水是應采取的首要措施，路堤不能被長期積水浸泡，導致基底、邊坡和路面變形破壞。除防止地表水沖刷路堤，粉煤灰的毛細現象還應充分認識，粉煤灰中毛細水上升高度一般40~60cm，是一般粘性土的2倍以上，地下水位或地表積水位距粉煤灰路堤底部應小于50cm，或在基底加設厚度大于30cm的粒料隔離層，從而阻斷毛細水通道，在含水量偏大的潮濕地區土方，重型壓實標準問題難以采用，而對于粉煤灰路堤則可降低這一要求。由于孔隙率大、滲透系數比粘性土大得多是粉煤灰的主要特點，施工季節影響較小、透水性好，故其優越性更能在雨季施工中得到體現。所以粉煤灰路堤在我國多雨潮濕地區優先考慮采用。

1.2 EPS超輕質料路堤設計

泡沫苯乙烯是化工產品的產物它是以石油為原料經過提煉加工出乙烯和苯，苯與乙烯合成經脫氫處理就生產出了苯乙烯，苯乙烯經聚合反應生成聚苯乙烯，然后添加發泡劑可得到泡沫苯乙烯(Expanded-Polystyrence，簡稱EPS)。生產出不同類型的EPS材料主要是發炮劑添加方法的不同的原因。經過大量試驗顯示EPS是一種優良填筑材料它具有足夠強度又能達到超輕質的技術要求。泡沫苯乙烯超輕質料填筑法有效地運用了下述EPS材料的超輕質性、摩擦特性、、耐水性、耐壓縮性、自立性化學特性和施工方便等優點。超輕質性：常用EPS材料密度為0.3～0.45kN/m3，是土的1/50～1/100。對軟弱地基和滑坡地帶，運用EPS材料能迅速填高、既可作為減載措施又可以堆起或者用作埋設材料。EPS材料具有非常好的耐壓縮性其變形模量一般為2.5～11.5MPa抗壓強度約為100~350kPa。EPS材料與土不同其抗壓強度還是可觀的即使進入塑性變形階段。EPS材料無粘聚力和內摩擦角概念EPS材料具有不發生明確斷裂區的特點。是填方與砌筑的十分理想的材料。根據試驗研究也顯示它具有十分優良的耐摩擦特性，EPS塊體與砂的摩擦系數為：對干燥砂=（密）0.68～（松）0.56；對濕砂= (密)0.55 ～（松）0.35。EPS塊互相之間以及EPS塊與砂漿面的摩擦系數=0.65～0.85。其具有很好的自立性EPS超輕質料填筑法是用EPS材料進行堆砌形成自立面，即使在垂直砌高的情況下依然勝任。其側向變形也極小即使在其上面加載。因此，用作擋土墻、橋梁的橋臺等的回填材料的情況下，對擋土墻和橋梁的橋臺側壓力大幅度地減小。其自重形成的側向壓力也不存在即使在斜坡上進行擴建填方時。所以，在設置墻面處，能把擋土墻結構簡化為防護墻。EPS為合成樹脂泡沫其具有優良的吸水性，，通常在施工中不會因為雨水和一時的滲透而發生由于吸水而使其材料特性變化由于有憎水性原因所致。水很難浸入其內主要原因是由于EPS內含發泡粒集合體的獨立氣泡，當它在地下水中長期浸泡，氣泡間可能產生吸水，但限于表層。大量試驗數據顯示當EPS在的地下水位以下長期浸泡達9年其最大吸水量為其體積的9%。EPS材料很好的化學特性其在70℃以下強度和變形特性不會改變是其耐熱性的具體體現。試驗表明只要以一定土厚加鋪覆蓋，地面發生火災，對地面以下的EPS影響很小。阻燃型EPS是指EPS材料在制造過程中其生產工藝中添加難燃劑。阻燃性EPS離開火源以三秒內自動熄滅，EPS材料在紫外線作用下強度和變形特性基本不變僅僅是表面泛黃而已，但。EPS材料不會受也不會受螞蟻等害蟲的損害并且任何微生物、細菌等也難以侵入，EPS從其本質上來說與聚苯乙烯樹脂的化學性相同，對于一般的動植物油、堿、酸、鹽類等有較好的抗化學性，而對于酮類、鹵族碳化氫、芳香族碳化氫、酯類等礦油系藥品具有易溶解的性質。

2 根據近幾年的工程實踐經驗

輕質材料路堤在施工技術措施方面，主要采取兩種粉煤灰填筑路堤形式，即粉煤灰（純灰）填筑的全部采用和粉煤灰填筑的部分采用。所謂純灰填筑是用粉煤灰填芯，外包以粘性土封層，即“包心法” ，也并非完全使用粉煤灰。灰、土間隔一般采用一層粉煤灰加鋪一層土，相間填筑，即“分層法”的布置形式。在技術控制、質量要求上這兩種方法基本相同，施工工藝也基本相似。通過我國各地的試驗、研究表明：粉煤灰具有自重輕、強度高、壓縮性小、透水性能良好等特點，是一般細粒土所不具備的，這有利于提高路堤的穩定性。但粉煤灰粘聚力小、毛細水作用影響較大，雨水或內部滲流時易流失，對路堤與邊坡的穩定性產生一定影響。因此，只有發揮其優勢并采取相應措施，揚長避短，才能達到理想的效果。粉煤灰在技術上用作路堤填料是可行的。而在經濟上，粉煤灰的應用也有明顯的效益，主要表現在用于路面基層和路堤填料方面。在路用性質方面其具：自重輕。粉煤灰最大干密度約為l.2kg/m3，相對密度約為2.2kg/m3，一般細顆粒土均高于其80%以上，因而在地基強度不高的軟弱地層上填筑土工結構非常適用。由于其質輕，路堤沉降和不均勻沉降可以得到減少，保證穩定的地基承載力，或地基處理的費用得到降低，另外，還可以提高在相同條件下軟土地基的路堤極限高度等。較高的強度，壓實性能決定粉煤灰的工程性質的變化。粉煤灰也具有液、塑限，最佳含水量，最大干密度等，是因其顆粒組成類似于細粒土；評價粉煤灰的強度時可以采用土工指標進行。按重型擊實標準在飽和條件和不飽和水條件下，均高于土質填料，是非常有利于路堤的強度和穩定性的。再通過衡量粉煤灰路堤填料的CBR值，也遠遠高于土質填料。據介紹山東粉煤灰試驗資料，在重型擊實標準試驗壓實度達到95%條件下，CBR值要達到23.5，粉煤灰在飽和條件下才能實現，相對而言，中液限粉質粘土只有17.9的CBR值，粉煤灰高出約30%，壓縮性小。據有關單位試驗結果得知，在采用重型擊實標準壓實度為100%時，比較土與粉煤灰，0.24MPa-1為土的壓縮系數，而0.15MPa-l為粉煤灰的壓縮系數，土的壓縮系數高出約50%。因此，粉煤灰路堤的壓縮變形在相同密實度條件下明顯低于土質路堤。

3 結語

公路輕質路堤設計理念是一種新的設計理念，可以有效的節約不可再生的土地資源，減少工程規模和工程難度，極大地縮減工程數量進而節約投資，對工程效益有重要的影響。因此，我們要進一步研究其設計方法，進一步完善設計思路，走可持續發展的公路建設之路。

參考文獻

[1] 李海平.EPS輕質路堤在橋頭跳車防治中的應用分析[J].安徽建筑，2010(5).