EPS 颗粒轻质混合料在路堤施工中的应用
摘要： EPS 颗粒混合轻质混合料代替普通路堤填料，有效利用了废弃沉井排砂土，同时对保护环境具有一定意义。本文以泰州大桥接线工程F01标匝道EPS 颗粒混合轻质路堤填筑为实例，通过室内试验确定EPS颗粒、沉井排砂土与水泥配比，并经击实试验确定现场EPS 颗粒混合轻质路堤压实度检测标准。针对压实度与碾压组合、碾压遍数、无侧限抗压强度、弯沉及养护龄期等相关关系进行分析。
关键词：EPS颗粒，沉井排砂土，路堤施工
Abstract: the EPS particle mixing light mixture instead of common embankment packing, effective use of the abandoned in open caisson row sandy soil, at the same time, which is significant for protecting the environment. In this paper the connecting engineering F01 standard taizhou bridge ramp EPS particle mixing light filling the road embankment as an example, through the laboratory test sure EPS particles, open caisson row with cement sand ratio, and the compaction test to determine the EPS particle mixing light embankment compaction degree testing standards. For the compaction and rolling combination, compaction quantities, no lateral restraint compressive strength and deflection and curing age related analysis.
Keywords: EPS grain, open caisson row of sand, embankment construction
一、概述
泰州大桥接线高速公路穿越长江滩涂地带，建设土源尤为紧缺，而沿线沉积了大量江砂，且南锚锭有6多万方沉井排砂土的弃方，如果能够通过与EPS颗粒沉井排砂土与及水泥混合形成路堤的填筑材料，可节省大量的土地资源与工程投资。同时将EPS颗粒回收料变废为宝，具有较好的应用前景和很好的经济、社会和环境效益。本次EPS颗粒混合轻质路基施工段落全部分布在F01扬中互通区的匝道上。
二、 试验准备
EPS是发泡聚苯乙烯（Expanded Polystyrene）的英文缩写，EPS颗粒混合轻质土的主要成分包括原料土、固化剂（水泥）、EPS颗粒和水，经搅拌凝固后而成的一种混合轻质材料，它的低密度决定了轻质土路堤自重造成的路基沉降要远小于普通灰土填筑路堤，这使得与工程安全性相关的材料强度尤为重要。对EPS颗粒混合轻质土强度的研究致力于探索其强度与原材料添加量、龄期、施工技术之间的关系。依据高速公路轻质路堤填筑的需要，主要进行EPS颗粒混合轻质土中沉井排砂土颗粒分析试验、自然堆积密度试验；EPS颗粒安全性检测（阻燃型）、物理性能检测；水泥常规性能检测及混合料击实试验、无侧限抗压强度、弯沉检测等。
1 .试验材料参数
土：采用泰州大桥南锚沉井排砂土作为原料土进行填筑，自然堆积密度为1281kg/m3，
EPS颗粒：阻燃型，不可降解，颗粒大小均匀，密度控制在11-15kg/m3。原料产地是江苏嘉盛化学品工业有限公司，物理性质及化学成分列于表1中。
表1 EPS颗粒原料物理性质及化学成分
表2水泥物理性能及力学性能
2.击实试验
从EPS 颗粒混合轻质材料的击实结果来看，轻、重型击实方法相差较小，但可以看出，随着水泥含量增加，最大干密度逐渐增大，最佳含水量逐渐增大。通过大量试验确定EPS：土=4：6（自然堆积体积比例）及水泥掺量为土的质量的10%，最大干密度及最优含水量分别为1.202g/cm3和15.2%。
3. 强度试验
在施工应用前，在沉井排砂土中掺加不同含量水泥，并击实制成高100mm、直径10mm的圆柱型试样，密封放置潮湿环境下养护。EPS：土=4：6（自然堆积体积比例），分别以水泥剂量的6%、7%、8%、10%、12%的最佳含水率配制混合料成型试件，进行7天、14天 和28天的无侧限抗压强度检测，从实验结果可以看出无侧限抗压强度随龄期及水泥剂量增加而增大，从经济与质量角度考
虑，确定10%进行现场水泥剂量进行施工。
三、 EPS颗粒混合轻质路堤的施工
1.拌合机械的改进
EPS混合轻质材料的拌合机械是在原有路用拌合机械的基础上增加一个EPS颗粒进料口，EPS颗粒进料口采用体积控制的方法，通过进料口开口大小及自然状态下EPS颗粒流量来控制体积。拌合机械主要包括原料土进料口、原料土进料传送履带、EPS颗粒进料口、水泥和水进料口、拌缸及其出料口、出料传送履带、材料自动装车设备、自动控制室等八部分组成。
2.原材料的准备和机械设备的检查
a.原材料的准备
(a)原料土为南锚沉井排砂土，最大粒径小于5mm。
(b)EPS颗粒直径具有严格要求，一般控制在3-5mm，堆积密度11-15kg/m3。且EPS颗粒应具有阻燃和不可降解特性。
(c) 水泥为标号425的普通硅酸盐水泥，初凝时间不小于3小时,终凝不大于10小时。
b.机械设备的检查
EPS混合轻质材料在拌料前必须进行拌合机械设备的检查，以确保在拌合过程中机械设备的各部分性能完好，尽量避免拌合过程中由于某一部件运转不正常而被迫停机的现象。
(a) 原料土进料口检查
EPS混合轻质材料拌合前应检查原料土的进料口，确保进料口的皮带马达运转正常、料口不被堵塞，如进料口的皮带上留有余料，应予以清理。
(b) EPS颗粒进料口检查
EPS颗粒进料口的检查重点是其密封性，防止拌料过程中EPS颗粒被风吹得到处飞扬，污染环境，并且造成EPS颗粒掺入量的减小。
(c) 拌缸及其出料口检查
拌缸及其出料口容易被上次残余拌料凝固结块而堵塞，影响拌合过程中EPS混合轻质材料的拌合均匀程度及出料的顺畅性，因而在拌料前必须对拌缸及其出
料口进行清理检查，去除上次残余拌料。
(d) 水泥和水的剂量控制系统检查
水泥和水的剂量是在拌合塔中通过系统程序自动控制的，因而出现问题（如进料不足或进料过多）时，难以被察觉，所以在拌料前对这一部分计量部件必须进行严格检查，通过计算机程序控制计量，这是拌合质量控制的重要一环。水泥的剂量可以用EDTA滴定法确定。
(e) 机械和人员配备检查
EPS混合轻质材料拌合过程中除了拌合机械外，还有其它的机械和人员的配备。在拌合前，有必要对这些设备的运转情况以及配备人员的到位情况做相应的检查。
3.现场摊铺及碾压施工
a.EPS颗粒混合轻质路堤宜用机械施工，机具主要有全自动拌料设备（可由二灰水稳碎石拌合楼改造进行）、自卸汽车、摊铺机或平地机、洒水车或其他洒水设备、轻型压路机（双钢轮，小于等于12吨）、中型三轮压路机（20吨左右），要求机械设备性能应良好，并作好检修和保养工作。
b.EPS颗粒混合轻质填料拌合
拌合料的含水量在晴天或、大风时，可增加4-6个百分点，正常天气含水量可增加3个百分点，视具体天气条件而定。正式拌合前必须进行试拌，试拌符合要求后方可正式拌合。试拌要求进行含水量、水泥（滴定试验）、原料土和EPS颗粒等配比测定和拌合料的无侧限抗压试验。每个拌合台班的拌合料必须预留拌合料样品，进行无侧限抗压试验、含水量、水泥、原料土和EPS等配比测定，记录到台班记录中，以备核查。
c.EPS颗粒混合轻质填料运输
采用机械化装车和自卸汽车运输，在运输途中应防止EPS颗粒飞扬，必须采取覆盖措施。为减少运输振动影响EPS颗粒填料的均匀程度，要求运输车辆的行驶速度小于45km/小时。
d.EPS颗粒混合轻质填料摊铺
EPS颗粒混合轻质填料松摊铺分层摊铺，厚度控制在不大于25cm，从拌合料出料到碾压完毕应控制在3小时以内。使用摊铺机进行摊铺，摊铺时应尽可能地减少机械作业扰动轻质土层表面。分段填筑时，应分层留台阶，使每个压实层相互重叠搭接长度应大于100cm，保证接头范围内的压实度。土质护坡应与EPS颗粒混合轻质填筑同步进行，同层摊铺，同层碾压。摊铺前检查如果上一层表层
只有2-3cm的松动层，则可先洒一些水再撒小量的水泥，再使之与新填筑层一起压密压实；如果上一层轻质土表层扰动较为严重，应刮除严重扰动区域，进行重新摊铺处理。
e.EPS颗粒混合轻质填料压实
摊铺后的EPS颗粒混合轻质填料必须在水泥初凝前及时碾压，以防止水泥凝固失去粘聚力和水分蒸发而影响压实效果。碾压结束后EPS颗粒混合轻质填料应处于最佳含水量范围内。摊铺结束后先用轻型压路机（双钢轮，小于12吨）静压2遍，碾压速度2-3挡，每遍之间搭接二分之一；再用中型三轮压路机（20吨左右）碾压2遍，每遍之间搭接二分之一，碾压速度为1挡；最后轻型压路机静压1遍，碾压速度一定要慢（控制在1挡），每遍之间搭接二分之一，碾压如发现有填料粘着钢轮时，应及时去除。对道路局部边角地带，如检查井周围、桥台或挡墙后背、沟槽回填等不能使用压路机碾压的部位，应采用人工碾压并达到规定的压实度。
每层EPS颗粒混合轻质填料碾压结束后，应用灌砂法检验压实度，检测频率参照路基施工技术规范。每填筑三层EPS颗粒混合轻质填料进行取芯抗压检测，每个填筑段待EPS颗粒混合轻质填料全部填筑完毕后进行弯沉测试。
f.EPS颗粒混合轻质路堤的养护
EPS颗粒混合轻质路堤每层养护的时间5-7天，养护期间保湿是关键。碾压结束后应及时覆盖土工布或草帘，定时洒水、保湿，晴天每天至少洒水3次，早、中、晚各一次，阴天两次，上、下午各一次。养护期间禁止任何机械和车辆通行。
当EPS颗粒混合轻质路堤因故较长时间不能继续施工时，应进行表层覆土封闭并碾压密实，做好路拱横坡，以利表面排水。应保持路基排水设施的完好，加强日常养护工作。复工前，路堤若有损毁，应按设计要求进行整修。
四、 现场检测
1.含水量检测采用烘干法；
2.混合料成分含量检测采用水洗法；
3.水泥剂量检测采用EDTA滴定法；
4.压实度检测采用灌砂法；
5.强度检测采用钻芯法测定7天及28天无侧限抗压强度；
6. 弯沉检测采用贝克曼梁法。
五、质量检验项目、频率和质量标准
5.1施工过程中检验包括路堤外形尺寸和路堤质量的控制检验，外形尺寸通过测量试验技术管理进行控制。
EPS颗粒混合轻质路堤检验除压实度要求≧90%外，其余项目均参见《公路工程质量检验评定标准JTGF80/1-2004》
六、讨论与体会
EPS颗粒混合轻质材料的路堤填筑在大量室内试验的保证下，现场试验取得了成功，达到了预期目的。我们认识上也得到升华和提高。
1. EPS颗粒轻质混合料的强度在一定范围内与EPS颗粒料用量大小成反比，与水泥掺量成正比；
2. EPS颗粒混合轻质料水泥剂量宜为8-10%；
3. EPS轻质混合料搅拌计量是控制搅拌均匀程度的关键一步，这需要对原料土、EPS颗粒、水泥和水都要进行计量同步控制，这样可以保证拌料的均匀性和含水量控制有效性；
4. EPS颗粒混合轻质料经压实功不宜过大；碾压时间不宜过长，碾压遍数不宜过多，试验证明压实度≥90%，起到对强度的保证，最终按强度指标来进行控制；
5. EPS 颗粒混合轻质路堤层厚宜为30cm左右这样减少了EPS结合层的层数，整体结合效果更好；
6. EPS颗粒混合轻质路堤每层养护时间为7天，养护期间保湿是关键。宜用土工布进行覆盖养护；
EPS颗粒混合轻质料作为路堤填筑材料明显降低路堤的荷载，有效地减小路基在施工期内的沉降和工后沉降，同时又能节省土源，且有利于环境保护。采用EPS轻质混合料作为高速公路路基填料，可有效节省工程建设投资，并产生巨大的社会效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
