泡沫輕質土加寬高速公路路基的應力觀測與分析

沈可，李洪亮，路旭

(1.天津市市政工程設計研究院，天津300051;2.河北工業大學土木與交通學院，天津300401)

泡沫輕質土加寬高速公路路基的應力觀測與分析

沈可1，李洪亮1，路旭2

(1.天津市市政工程設計研究院，天津300051;2.河北工業大學土木與交通學院，天津300401)

通過預先埋設的設備，對泡沫輕質土加寬高速公路路基的受力特性進行了實際觀測與分析，得出了泡沫輕質土填筑高速公路加寬路基時的受力規律，為高速公路擴建工程的斷面優化打下了基礎。

公路工程;泡沫輕質土;路基;加寬;應力

1 工程概況與設備埋設

本文研究是泡沫輕質土加寬唐津高速公路的路基工程。唐津高速公路天津段全長約126.66 km，雙向四車道，2003年全線通車。隨著交通量的不斷增長，通行能力已經不足，因此，2011年開始加寬擴建，2014年10月完工。

唐津高速公路加寬擴建工程中，由于場地限制、工期等因素，部分路段采用泡沫輕質土填筑加寬部分路基，以便在保證工程質量、施工方便性的基層上提高施工速度。為了研究泡沫輕質土加寬高速公路路基的受力情況，預先在加寬路基的不同部位埋設了土壓力盒。

2 泡沫輕質土加寬路基的現場應力監測

根據現場的工程情況，實測得到不同時期不同位置的路基受力情況(各土壓力盒的觀測值)，如圖1所示。

2.1 拓寬路基基底附加壓力的監測分析

如圖1所示，在輕質土澆筑過程中，1、3號盒的土壓力值大于2號盒，在包邊土及路面結構荷載施加后，2、3號盒的壓力值上升明顯并超過1號盒，且靠近內側的2號盒小于3號盒。而對于22、23號盒，在輕質土拓寬施工的各階段，位于基底內角點處的23號盒土壓力均大于22號盒，在包邊土結構施工后22號的盒土壓力增長明顯，但23號的土壓力值始終大于22號盒。

圖1 各澆筑斷面的土壓力監測數據

主要原因是當加寬路基高度小于5 m時，放坡較短，使得新路基對舊路基的附加作用較弱，因此在容重較小的輕質土本身澆筑過程中，基底埋置的壓力盒1～3的上覆壓力值與輕質土拓寬路基荷載分布形式有關，由于內外側的臺階放坡結構，使得輕質土拓寬路基荷載近似為平行四邊形分布，所以1號盒的壓力值要大于外側的2、3號盒，且因輕質土的板體性使得中部的2號盒壓力較靠近外側的3號盒稍小。而在包邊土荷載施加后，因泡沫輕質土的容重較外側的包邊土結構容重小很多，使得靠近外側的3號盒在其上覆蓋的包邊土荷載的較大作用力下，壓力值超過內側的1、2號盒。另外，由于輕質土材料本身的高抗壓強度及彈性模量，使得在其內外坡腳點與舊路基、包邊土結構銜接的附近區域存在較明顯的應力集中，因此雖然在包邊土較大的自重荷載作用下，22號盒的壓力值增長幅度較大，但相比埋置在內側角點處的23號盒，其壓力值仍稍小。

2.2 泡沫輕質土澆筑層間的應力監測分析

對于臺階所在的澆筑層，在輕質土澆筑過程中，9號盒的壓力值比10號盒大，處于臺階內側角點附近的27號盒的壓力值比26號盒大;而在包邊土施工后，10號、26號盒的土壓力值增長較快并逐漸超過內側的9號、27號盒，位于臺階外角點附近的5號盒壓力仍較小。

因為在臺階上，內側的附加應力大于外側，這與輕質土板體在內角點處形成搭接效果并在強度形成后因地基不均勻沉降而在拓寬路基內產生較大的上部受拉、下部受壓的彎拉應力，且在臺階外角點附近區域形成局部向上的豎向擠壓力有關。在臺階外側的澆筑層上，由于輕質土本身的平行四邊形荷載分布，使得內側土壓力大于外側(9號盒＞10號盒)，但在后期上方包邊土自重荷載作用下，10號盒土壓力增長幅度大并有超過內側9號盒應力的趨勢。

3 結束語

泡沫輕質土是一種高流態、自成型、免壓實的輕質材料，在公路路基加寬工程中應用廣泛，本文通過預先埋設的土壓力觀測設備，對泡沫輕質土加寬高速公路路基的受力特性進行了實際觀測與分析，得出了泡沫輕質土填筑高速公路加寬路基時的受力規律，為高速公路擴建工程的斷面優化打下了基礎。

［1］李洪亮，沈可.高填方、窄路基加寬方案探討［J］.華東公路，2014，207(3):18－20.

［2］蘇強.路基擴建工程中泡沫輕質土施工質量控制［J］.公路，2013，(9):45－48.

［3］馮煒，雷學通，王新岐.現澆泡沫輕質土力學性能的試驗研究［J］.城市道橋與防洪，2015，(5):205－207.

A dissertation on stress observation and analysis of foamed light－weight soil widening expressway subgrade

SHEN Ke1，LI Hong－liang1，LU Xu2
(1.Tianjin Municipal Engineering Design＆Research Institute，Tianjin 300051，China; 2.Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China)

Through the embedded devices in advance，the stress characteristics of foamed light－weight soil widening expressway subgrade were observed actually and analyzed in this paper.The mechanical rules of foamed light－weight soil widening expressway subgrade were concluded.It can be used to optimize the section pattern of expressway widening project.

highway engineering;foamed light－weight soil;subgrade;widening;stress

U416

C

1008－3383(2017)04－0020－01

2016－06－08

沈可(1981－)，女，天津市人，高級工程師，主要從事道路與交通工程的設計與科研工作。