EPS轻质路基施工指导意见

EPS轻质路基施工指导意见

EPS轻质路基施工指导意见1概述在软弱地基上及其它不良地基上修筑道路和桥梁，路基的沉降和不均匀沉降是影响工程质量的一个重要因素。除了砂井预压、打设桩基等常规软基处理方法外，近年来国外又发展了一种新的超轻质填料—聚苯乙烯泡沫（EXPANDEDPOLYSTYRENC,简称EPS），从而产生了一种新的软基处理方法。EPS材料具有超轻性、耐压缩性、自立性、耐水性和施工简单、方便、快捷等优点，在国内外得到了广泛的应用，有效地解决了软基过渡段的沉降和不均匀沉降、路堤与桥台相接处的差异沉降等问题。2EPS的材料特性EPS由聚苯乙烯颗粒发泡而成，聚苯乙烯颗粒中主要含有聚苯乙烯、可溶性戊烷（膨胀成份）和防火剂。在EPS的成型过程中，聚苯乙烯颗粒中的戊烷受热气化，在颗粒中膨胀形成许多封闭的空腔。这种均匀的封闭空腔结构决定了EPS具有许多其它土工泡沫材料所没有的特性。2.1密度EPS的密度由成型阶段聚苯乙烯颗粒的膨胀倍数决定，工程中常用密度为15kg/m3和30kg/m3之间的EPS，目前许多土工工程中用作轻质填料的EPS，其密度常为20kg/m3，仅为普通填料的1/50－1/100，密度为EPS的一个重要指标与其它各项力学性能有着密切的关系。表1路用聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）密度范围kg/m3类别密度范围类别密度范围II≥20～＜30III≥30～＜402.2耐久性（1）EPS在水中和土壤中化学性质稳定，不能被微生物分解，也不会释放对微生物有利的营养物资。聚苯乙烯本身是憎水的，而且EPS的封闭空腔结构也使水的渗入极其缓慢。EPS在紫外线(UV)照射下一段时间后表面由白色变为黄色，材料在某种程度上呈现脆性。因此，EPS与许多高分子土工材料一样，不允许长时间暴露在紫外线下。（2）EPS在大多数溶剂中性质稳定，可耐受许多化学物质。在长时间暴露的情况下，石蜡油、蔬菜或动物的油和脂肪、柴油、凡士林可能破坏EPS的表面并导致收缩。EPS不耐有机溶剂，如汽车燃料油（汽油或煤油）、碳氢化合物、氯化碳氢化合物、酮、酯、许多油漆、粘结剂或清洁剂、无水冰醋酸、硝酸和硫酸等都会对EPS造成破坏。2.3热稳定性n在75～80℃以下使用EPS，一般没有问题；温度接近150℃时，聚苯乙烯将熔化。如果附近有火源，EPS也可燃烧，但由含有阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS燃烧后，3s内可自熄，且阻燃剂对EPS的性能没有不利的影响。2.4热传导性EPS的封闭空腔结构决定了其具有良好的隔热性，因此EPS最初在道路工程中用于隔温层，以满足严寒季节对道路防冻的要求。正常情况下，EPS块体的质量吸水率不大于7％。由于封闭空腔结构的存在，水渗入EPS的速度非常缓慢，即使将EPS完全浸入水中，EPS也具有比土壤优越得多的隔热性。2.5力学性能（1）抗压强度是EPS作为路堤轻质填料的重要指标。边长50mm的EPS正方体试件在10mm/min的应变速率和典型条件（温度为23℃，相对湿度50％）下，采取应变控制形式的无侧限单轴压缩试验的应力—应变曲线，可以看出EPS在变形初始阶段表现为很好的弹性性状，在1％～2％的应变范围，EPS仍保持弹性性质，粗略估计，EPS的总弹性应变区域是其线弹性范围的2倍。随着EPS密度的增大，抗压强度和弹性极限也增大。在压缩条件下，即使超出了线弹性范围，EPS仍保持弹性性质。不同密度的EPS块体的应力—应变曲线见图1。图1不同密度的EPS块体在单轴无侧限压缩条件下的应力—应变曲线n（2）EPS在压缩条件下的屈服不是出现在某一点，而是在某一范围。屈服后EPS表现为屈服硬化，且开始阶段仍是线形的，斜率大约是线弹性阶段的5％。当应变继续增长，EPS呈现非线性，此时EPS的空腔结构已遭破坏，产生明显的塑性变形。在线弹性范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的模量值迅速下降。（3）吸水、低温、冻融循环对EPS的抗压强度没有不利的影响。相反，潮湿状态下EPS抵抗变形的能力甚至优于干燥状态。前者的抗压强度比后者要高出10％。随着温度的下降，EPS的抗压强度还有所上升。典型试验条件下EPS抗压强度的变异范围大约为±20％。（4）在线弹性范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的弹性值迅速下降。与抗压强度一样，吸水、低温、冻融循环对EPS的弹性模量也没有不利的影响。EPS的泊松比，由测试的径向和竖向应变计算得到。在0.07～0.11之间。（5）在一定的密度下，蠕变的影响随温度的上升而增大；现场在寒冷气候下的观测结果也表明，温度下降，蠕变的程度也随之下降。EPS在20MPa的静止竖向荷载的作用下的蠕变仅为百分之零点几，第1d产生的蠕变为0.08％左右。所以，EPS路基由蠕变产生的额外永久变形在路面设计中只有微小的影响。表2路用EPS性能指标项目单位性能指标IIIII表观密度不小于Kg/m32030压缩强度（2％应变）不小于Kpa5090压缩强度（5％应变）不小于Kpa100180压缩强度（10％应变）不小于Kpa135225抗弯强度不小于Kpa270450尺寸稳定性不小于％32吸水率（体积比）不小于％1.51.5氧指数不小于％30303EPS路基轻质填料的施工方法3.1施工前准备工作（1）开工前，施工单位应全面熟悉设计文件，并会同设计单位进行现场核对和施工调查，对不符合实际的设计，可根据施工管理程序向有关部门提出修改意见。（2）根据核实的工程数量、现场特点、工期要求和施工设备，制定施工组织设计，编制施工计划，做材料、运输、机具设备、劳动力、临时工程等全面落实。n（3）按设计文件进行施工测量和放样，包括路线中桩恢复及其高程复核，水准点复查与增设，横断面确定、检查与补测，并确认设计图纸与现场实际是否相符，确定EPS的铺筑排版图，必须事先做到不妨碍EPS块体的铺设。（4）为了维护施工期间的场内外交通；保证机具、材料的运送，必须在开工前勘察和修筑临时便道，并应保持道路畅通和行驶安全。临时道路应尽量利用原有道路，并确保材料搬运过程中运输机械队地基承载能力的要求，必要时可采取适当的处理措施。3.2基底处理与排水处理（1）路堤修筑前，应按现行《公路路基施工规范》的规定，将路堤范围内原地基的淤泥、腐殖土、杂草、根植土等进行清理和整修。若路堤位于水塘、水沟等局部低洼积水地段，应先抽干积水，清除淤泥，降水前，必需进行防渗处理和渗透复核，不得引起老路基地下水位的降低，及时回填符合设计要求的填料，并分层碾压至基底标高，保持基底干燥。（2）基底面的标高和尺寸应符合设计要求。基底面以下路堤的压实度应达到90％。（3）在拼接施工过程台阶开挖时，应首先清除地基上的杂草和防护，再沿旧路边坡开挖台阶，台阶高度为60cm。台阶的开挖采用挖掘机结合人工的方式进行。由于本项工程是新老路相接，原老路边坡将从原防护作用转换为路基承载作用。经过多年的通车，原老路边坡土势必会在自然侵害的作用下发生变化，部分地段可能会松散。不论是否处于软基地段，都应对台阶处的原老路填土进行力学性能的检验，必要时应进行处理。对与路基台阶开挖后台阶压实度控制，由于最大干密度的确定有一定的困难，因此建议采用DCP（动力锥贯入仪）进行检验。对于台阶部位的软弱层应进行处理，应达到平整、密实的要求。（4）为了变形过渡，EPS路堤施工基面应确保新老路良好衔接。考虑施工平整和排水的需要，在基底面以及台阶与EPS块体接触部位，应设碎石、粗砂或砂砾石垫层，并进行充分碾压。如图2所示。图2台阶状基底及施工垫层（5）在进行EPS路基设计的过程中应保证EPS的施工基准面与当地的最高地下水位之间设一最小安全距离S，在施工基准面作好隔水层如石灰稳定土，隔离地下水的影响。然后进行排水砂层的施工。砂层同时起整平作用，以利于EPS的铺设。为了发挥nEPS的超轻性，最大限度地降低地基的附加应力，在对地基进行开挖换填时，应设置好横向排水通道，并可考虑在边沟以下设置纵向排水盲沟。为了防止运营期间自由水对EPS内部的渗透，在EPS路基的边坡及混凝土顶板下设置防水土工布，避免EPS长期吸水造成自重的增加。施工过程中的防水和排水对于EPS轻质路堤是十分重要的。施工前，应截断流向路堤作业区的所有水源，并应充分设置临时排水设施，确保施工期间的排水。尽力避免地下水位上升，保证地下水位在EPS施工基面以下。在控制条件较困难时，应设置排水盲沟。如有洪水侵入或其他不测水流入，必须采取措施迅速排水。防水和排水的具体要求可参照现行《公路路基施工技术规范》。3.3施工基面（1）EPS块体铺设在施工基面上.下挖式施工基面最低可设置在地下水位以上50cm.施工基面应由中粗砂组成垫层,起整平和排水作用。根据基底土质条件和排水需要，可在垫层上、下界面铺设土工织物。（2）砂垫层采取中砂或粗砂，有机质含量不大于1％，含泥量不大于3％.（3）铺设垫层时，应从路基横断面的两侧向中间铺设，厚度应满足设计要求，并做到均匀一致，表面平整。平整度采用3m直尺进行控制。砂垫层顶面标高的容许误差为±10mm。（4）垫层宽度应宽出路基两侧坡脚线0.5～1.0m，该处局部砂垫层的顶面可高出原地面0.2m。两侧端以片石护砌或采用其他方式防护，以防粒料流失，但同时不得堵塞垫层的排水通道。铺设后的垫层不得受泥土、杂物等污染。3.4EPS铺筑施工（1）路用EPS块自出厂之日起应至少放置14日待其状态稳定后方能运至现场进行铺设。EPS块体铺设在施工基面上，施工基面必须保持水平、干燥状态。EPS块体铺设时，不准重型施工机械直接在块体上行驶。（2）根据排版图，EPS块体自下而上逐层错缝铺设，安装首层板时应将板对号入座，使其稳定，四角无翘曲。由于整体铺设质量很大程度取决于施工基面和最下层的铺设精度，因此应特别注意。检测相邻两板平整度，并测每块板标高是否在设计标高上，其偏差不得超过10mm。在板的两端60cm处，安装“L”型ф8钢筋销钉两支，其锚固基层不得少于20cm，这样板不易前后左右移动。EPS板与板的缝隙不得超过20mm，高低错台控制在10mm以内。当块体间产生缝隙或高低错台时，用干砂填满，不平的地方表面用细砂找平。（3）EPSn块体之间联结：为防止EPS块件之间错位，EPS块体各层之间采用具有一定强度的双面爪型联结件，在顶面及侧面设置具有一定强度的单向爪型联结件，爪钉形式如图3所示，爪钉设置如图4所示。爪钉应具有防锈处理。在最下层EPS块体与施工基面和土基之间采用L型金属销钉联结，销钉插入底基深度不小于20cm。（双面爪）（单面爪）图3爪钉尺寸大样图双面爪设置立面大样图图4爪钉设置大样图（4）双面爪钉在安装第二层板前安装，每块板爪钉不得少于三只，每相邻两板至少一只爪钉，爪钉的安装形式为梅花形错开。其中，最下层EPS块体与施工基面和土基之间采用L型金属销钉联结，销钉插入底基深度不小于20cm。（5）按照排版图安装每一层，每层大板伸入原路基内不小于1米，与原路基接头处缝隙用砂填实。安完每层板的同时，如果有未达到设计标高时，用细砂垫起找平的办法。最上面一层联结用单面爪钉，安装同双面爪钉。（6）EPS路堤顶面的横坡可通过最上层EPS块体的表面切割处理来实现。3.5EPS上混凝土板施工n1）在最上一层EPS块体的顶面，应浇一层水泥混凝土板。主要目的是：（1）调整EPS块体铺设时所形成的错台和不平整；（2）使EPS块体形成一个良好的整体；（3）防止有害物质侵入EPS块体；（4）作为路面施工的基面；（5）行车荷载和路面结构荷载得到均匀扩散。2）混凝土板的施工应严格按照设计文件要求以及混凝土施工规范进行。混凝土可采用泵送或手推车运送，铺浇后用插入式及表面振捣器振捣密实后抹平。混凝土如设施工缝，其缝宽为10mm，采用沥青浸透的杉木板设置，钢筋网片连续不断开。混凝土板设横缝，间隔一般为10m，采用锯缝的假缝形式，并用沥青聚氨酯灌缝。只有当钢筋混凝土板强度达到满足路面施工要求的强度时，方能在其上进行路面结构的施工。3.6坡面防护1）斜坡式EPS轻质路堤的两侧应覆土护坡，其主要目的：（1）防止有害物质和明火侵入，遮断日光紫外线的直接照射，防止噛齿动物对EPS块体的损害；（2）对EPS块体起压重效果；（3）作为坡面植物生长的基础。2）用于覆盖EPS块体的土层厚度为2.0m；护坡覆土必须得到充分碾压，土质护坡摊牌宽度应保证削坡后的净宽度满足设计要求。3）可采用覆土或设置挡土墙作为永久防护措施。如图5所示：图5EPS坡面的被覆形势对于拼接的路段，也可采取挂板型挡墙形式。如图6所示：3.7EPS块体的运输和临时堆放1）施工单位应根据施工进度安排编制EPS块体材料的进场计划，包括运输进场的时间、数量（各种形状和尺寸）和方式等。n2）应事先勘察好运输线路，长距离运输可采用4吨的长车身运输车（每车约运30～40m3）。对于工地转运，可考虑小型运输车或人工搬运为主。图6EPS坡面的挂板防护形式3）对于设计的EPS异型块体，可以在生产厂家预先切割后运输到工地；也可以在工地上由标准块体用电热丝切割而成。4）EPS块体在工地临时堆放的注意事项（1）应充分考虑工程进度和保护措施，根据现场的用量，确定临时堆场的位置和大小。（2）当堆放地遇有大风时，应采取措施确保EPS块件不被大风吹走。（3）在EPS块件堆放场地和施工现场均应注意防火，不准吸烟，不准各种明火靠近。（4）在EPS临时堆放场地应防止雨水滞留，也不准接触有机溶剂或石油之类的油剂。（5）EPS受强紫外线的长期照射会劣化、变色，因此，若临时堆放时间预计在1星期以上，则必须采取有效的覆盖措施，避免强日光的直接照射。3.8EPS轻质路堤现场施工质量标准及允许偏差EPS轻质路堤现场施工质量标准及允许偏差应符合表3的规定。表3EPS轻质路堤现场施工质量标准及允许偏差4.1质量技术要求1）规格尺寸和允许偏差路基轻质填料EPS块的允许偏差应符合表4的要求。2）外观要求（1）色泽：均匀。（2）外形：表明平整，无明显收缩变形和膨胀变形。n（3）熔结：熔结良好。（4）杂质：无明显油渍和杂质。4EPS路堤轻质填料的质量技术要求及检测办法项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1基底压实度（％）±10环刀法或灌砂法。每1000㎡检查3点2垫层平整度（mm）53m直尺。每20m检查3点3EPS块件之间平整度（mm）203m直尺。每20m检查3点4EPS块件之间缝隙（mm）10卷尺法。每20m检查1点5EPS块件之间错台（mm）10卷尺法。每20m检查1点6基底横坡（％）±0.5水准仪。每20m检查6点7护坡宽度（m）不小于设计宽度用尺量。每40m检查1点8钢筋砼板厚度（mm）＋10，－5水准仪。每100m检查2点9钢筋砼板宽度（mm）±20用尺量。每100m检查2点10钢筋砼板强度（MPa）在合格标准之内抗压试验。检查频率同公路标准。11钢筋网间距（mm）±10用尺量。表4路用EPS规格尺寸和允许偏差项目单位尺寸许可差长度mm6000±0.5％宽度1270±0.5％高度630±0.5％对角线±0.5％3）物理机械性能应符合表5的要求。表5路用EPS物理机械性能项目单位性能指标IIIII表观密度不小于Kg/m32030压缩强度（2％应变）不小于KPa5090压缩强度（5％应变）不小于KPa100180压缩强度（10％应变）不小于KPa135225抗弯强度不小于KPa270450n尺寸稳定性不大于％32吸水率（体积比）不大于％1.51.5氧指数不小于％30304.2检验规则（1）对进场的同原料厂家、同再加工厂家的产品，每1000m3为一验收批次，不足1000m3为按一批验收。（2）每批验收应进行规格尺寸及外观检查，任取二十块进行检验，其中二块以上不合格时，该批为不合格品。（3）每批至少取样一次，进行物理机械性能试验（表观密度试验、压缩强度试验、抗弯强度试验、尺寸稳定性试验、吸水率试验、氧指数试验）。试件检验频率应满足表6的要求。表6路用EPS块的取样频率要求每批次数量取样频率≤1000m3不少于1块≤2000m3不少于2块≥2000m3第一各2000m3不少于2块，以后每增加1000m3增加1块试块（4）取样要求在进行物理机械性能试验时，试样从试块中进行切割，试样的切割应按照标准尺寸进行，切割方式采用锯切或其他机械加工方式进行，要保证试样表面平整而无裂缝，切割时应去除EPS块的表皮。按照图7所示，试样1、试样2、试样3的尺寸为50mm×50mm×h；试样4的尺寸为150mm×200mm×h。试样1、试样2、试样3主要进行密度、抗压强度试验、吸水率、氧指数等试验；试样4进行尺寸稳定性试验和抗弯强度试验。n图7路用EPS块取样示意图4.3试验方法（1）时效和状态调节所有试验样品应去掉表皮并自生产之日起在自然条件下放置28天后进行测试。所有试验按《EPS试样状态调节和试样的标准环境》中23/50二级环境条件进行，样品在温度（23±2）℃，相对湿度45％～55％的条件下进行16小时状态调节。（2）尺寸测定尺寸测量按《路用EPS线性尺寸测定方法》规定进行。（3）外观在自然光线下目测。（4）表观密度的测定按照《路用EPS表观密度测定方法》规定进行，试样尺寸（100±1）mm×（100±1）mm×（50±1）mm，试样数量3个。（5）压缩强度的测定按《路用EPS压缩试验方法》，相对变形10％的压缩应力。试样尺寸（50±1）mm×（50±1）mm×（50±1）mm，试样数量5个，试验速度5mm/min。（6）吸水率的测定按《路用EPS吸水率试验方法》进行，时间96h。试样尺寸（100±1）mm×（100±1）mm×（50±1）mm，试样数量3个。（7）尺寸稳定性的测定按《路用EPS尺寸稳定性试样方法》进行，温度（70±2）℃，时间48h。试样尺寸（100n±1）mm×（100±1）mm×（25±1）mm，试样数量3个。（8）熔结性的测定按《路用EPS弯曲试验方法》进行，试验速度50mm/min。试样尺寸（120±1.2）mm×（25±0.25）mm×（20±0.2）mm，试样数量5个。（9）燃烧性能的测定按《塑料燃烧性能试验方法》进行，样品陈化28d。试样尺寸（150±1）mm×（12.5±1）mm×（12.5±1）mm。该项试验应委托相应专业试验室进行。