輕質填料(EPS)在路基工程中的應用

摘要：聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrenc，簡稱EPS)是一種性能優良的路基輕質填料， EPS材料本身有耐壓、自立、耐水等性能，同時其施工起來簡單、方便、快捷。另外 EPS材料具有質輕、高強、較強的化學穩定性和水穩定性，還有良好的力學性能，能較好地解決軟基的沉降以及橋臺和道路連接處的差異沉降，減少了橋臺的側向壓力以及位移等問題。本文對EPS在路基工程中的應用以及施工操作、質量控制進行了介紹。

關鍵詞：EPS 路基 聚苯乙烯泡沫

1、前言

在地質條件較差的地基上修筑道路和橋梁，路基的沉降和不均勻沉降將會嚴重影響工程質量。目前除了進行砂井預壓、打設樁基等常規處理外，國外還發展了一種新的輕質材料－聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrenc，簡稱EPS)，因此產生了一種新的軟基處理方法。隨著目前國內公路建設的快速發展，EPS越來越多的被應用到路基工程中。在廣東、浙江、上海等省市，EPS作為路基輕質填料得到了廣泛的應用；國內許多高速公路上廣泛的應用了EPS處理橋頭臺背回填；滬寧高速公路拓寬工程中也大量的應用了EPS作為路基拼接段的主要填料。

2、EPS的原理

EPS是由聚苯乙烯顆粒發泡而成，聚苯乙烯顆粒中主要含有聚苯乙烯、可溶性戊烷和防火劑。在EPS的成型過程中，聚苯乙烯顆粒中的戊烷受熱氣化，在顆粒中膨脹形成許多封閉的空腔。這種均勻的封閉空腔結構決定了EPS具有許多其它土工泡沫材料所沒有的特性。通過利用EPS材料的超輕性、耐壓縮性、自立性、耐水性等特性作為路基填筑材料，使路面荷載均勻傳遞到下承層，同時由于自身較輕，減少了路基的不均勻沉降。EPS路基施工過程為：路基清理 → 素土填筑 → 石灰土攤鋪 → 土工布（砂墊層底）鋪設 → 砂墊層攤鋪 → 墊層碾壓 → EPS塊體鋪設 → 土工布防護 →素土包邊 → 鋼筋混凝土板澆筑 → 混凝土板養護 → 路堤覆土護坡。

3、EPS施工過程中需要注意的方面

3.1 考慮到防水等因素，一般在路基底面鋪一層素土。素土的厚度根據具體情況而定，位于橋頭引道、機孔兩側以及填浜路段的素土厚度，一般填至高出原地面0.5m；其他條件較好路段素土厚度一般填至高出原地面1.5m。

3.2 為了減少路基在施工過程中的沉降及工后沉降，在工程施工工期允許的情況下，要對路基進行堆載預壓。在EPS施工前，先在路基頂面堆載一段時間，等到沉降趨于穩定后，再卸去荷載進行EPS路基施工以及路面施工。

3.3 施工中的防水和排水對路堤十分重要。施工前要截斷流向路堤作業區的水源，同時充分設置臨時排水設施，確保施工期間排水。為避免地下水上升，路基底面設置縱、橫盲溝。

3.4 EPS塊體的基面攤鋪30㎝中粗砂墊層，用于整平和排水。根據現場實際情況，在墊層下界面鋪設土工布。墊層攤鋪后用輕型壓路機壓實，攤鋪厚度應滿足設計要求，同時要均勻一致，表面要平整。墊層寬度與路基的寬度相同，兩側用片石護砌，防止粒料流失，但注意不得堵塞墊層的排水道。鋪設后的墊層不得污染。

3.5 EPS塊體的基面要保持干燥。塊體鋪設時，機械不得直接在塊體上行駛。EPS塊體從下而上逐層錯縫換向鋪設。底層EPS鋪筑好后，用Φ8的圓鋼制成的銷釘打入底基層中。

3.6 EPS塊體之間的縫隙和高低錯臺要盡量小。塊體之間產生的縫隙或高低錯臺時，最下層用墊層進行調整，中間各層用無收縮的水泥砂漿調平。部分縫隙有可能超過標準容許誤差，采用砂或無收縮水泥砂漿進行填塞。

3.7 EPS塊體頂面現澆一層鋼筋混凝土板，鋼筋網設在板厚的中間。砼采用泵送或手推車運送，澆筑后振搗密實后抹平。混凝土板每隔50m設置施工縫，其縫寬為10㎜，鋼筋網片連續不斷開。混凝土設橫縫，間隔一般為10m，采用鋸縫的假縫形式，并用瀝青聚胺脂灌縫。只有當鋼筋混凝土板強度達到要求時，才能在上面進行路面結構施工。

3.8 邊坡部分的EPS塊體呈臺階鋪設，縱、橫向坡率按設計要求施工。頂層EPS塊體與路堤填土接觸部分，要求EPS塊體頂上的現澆混凝土板向填土部分縱向延伸1～2m。

3.9 EPS輕質路堤的兩側應覆土護坡。用于覆蓋EPS塊體的土層厚度應不小于1.5m，護坡包邊土的填筑宜與EPS同步鋪設進行；護坡覆土要壓實，寬度應滿足設計要求。

4、EPS施工質量控制

4.1 變形觀測

（1）沉降板觀測：為研究地基的垂直變形，采用埋在EPS塊體層底部、地基頂面的沉降板觀測地表沉降。沉降板一般埋置于路中心、路肩和坡趾。沉降板由底座板、金屬測桿和保護套管組成。

（2）工后沉降觀測：工后沉降觀測是在道路表面埋設沉降釘，沉降釘可以與路表變形相適應，通過沉降釘標高的變化算出路表面的沉降量，用以觀測路表沉降發展趨勢。

（3）地基分層沉降觀測：分層沉降觀測是在地基不同深度預埋磁環，磁環可以與地基變形相適應，測頭通過磁環可以測出其標高的變化，從而算出地基的沉降量，用以觀測地表以下不同深度處的沉降發展趨勢。

（4）深層土側向位移觀測：在路堤坡腳附近，鉆孔埋設工程專用測斜管以測試土體側向位移。測斜管采用硬質PVC管，孔內具有正交十字槽，可以對測頭滑輪進行導向，測斜管隨地基側向變形而變化。

（5）穩定性觀測：地基的穩定性可通過觀測地表面位移邊樁的水平位移和地表隆起量而獲知。位移觀測邊樁埋設在路堤兩側趾以及邊溝外緣。同一觀測斷面的邊樁應埋在同橫斷面上。邊樁一般采用鋼筋混凝土預預制，埋置深度以地表以下不小于1.2m為宜，樁頂露出地面的高度不應大于10㎝。埋設方法可采用打入或開挖埋設，要求樁周圍回填密實，樁周上部50㎝用混凝土澆筑固定，確保邊樁埋置穩固。

（6）土壓力觀測：土壓力盒采用坑式埋設的方法，橋臺背側向壓力的測試方法為先將壓力盒豎向緊貼墻背，然后再填土覆蓋。

（7）測點保護：觀測用具在觀測期中均必須采取有效措施加以保護或專人看管。沉降板觀測標桿易遭施工車輛、壓路機等碰撞和人為損壞，除采取有力的保護措施外，還應在標桿上豎有醒目的警示標志。測量標志一旦遭受碰損，應立即復位并復測。

（8）沉降與穩定觀測頻率：施工過程中，每填一層，必須觀測一次，如果路堤中心線每晝夜沉降大于10㎜或坡腳水平位移每晝夜大于5㎜時，應立即停止填土，待路堤穩定后再繼續填筑。填筑完成后，前一個月每隔一周觀測一次，如果路基土比較穩定，沒有異常狀況，則其后可以每隔兩周觀測一次。

4.2 EPS路基施工質量控制

施工過程中，對進場的EPS塊體應進行抽樣檢查，主要檢查形狀尺寸、密度、抗壓強度、燃燒自滅性和平整度等。

4.3 在EPS塊體頂面澆筑15㎝厚的C30鋼筋砼板。鋼筋網網格尺寸為150㎜×150㎜，鋼筋網的搭接長度不小于25㎝。

4.4 EPS塊體間采用爪型聯結件，爪型聯結件系采用1㎜厚A3鋼板加工而成，爪釘進行防銹處理。

4.5 在下層EPS塊體與施工基面和土基之間采用I型金屬銷釘聯結，銷釘插入底基深度不得小于20。

5 結束語

國內外的應用實踐證明，EPS作為一種新型的路基填料取得了非常好的效果，盡管目前采用EPS的成本相對較好，但是隨著EPS生產技術的提高，其成本也將逐漸降低，將來EPS將會越來越廣泛的應用到路基工程的施工中。