吹填砂膨胀聚苯乙烯颗粒混合轻质路堤填料的填筑方法

摘要

吹填砂膨胀聚苯乙烯颗粒混合轻质路堤填料的填筑方法是一种新型路堤填筑工艺技术，是减轻路堤荷载的一种有效方法，节约高速公路建设用土、降低软土地基处理的新技术，是绿色循环经济建设与发展技术革新。该工艺技术主要步骤为：a.测定吹填砂的颗粒级配曲线；b.确定不同配比吹填砂EPS混合轻质填料的两参数，即最大干密度和最优含水量；c.确定不同配比吹填砂EPS混合轻质填料的无侧限抗压强度；d.现场吹填砂EPS混合轻质填料的配置与搅拌；e.吹填砂EPS混合轻质路堤结构；f.吹填砂EPS混合轻质路堤填筑工艺；g.吹填砂EPS混合轻质路堤碾压工艺；h.吹填砂EPS混合轻质路堤养护。

说明书

技术领域

在高速公路建设中常常需要征用农田用优质粘土进行路堤填筑、这样的路堤本身的荷载较大，还需要进行地基加固处理。本发明是一种人工配置的混合轻质路堤填料，即可以节约土地，又可减轻路堤的荷载，从而降低高速公路工程的地基加固处理的成本。利用这一技术可更好地保护耕地、节约工程投资和良好的可持续发展特点。

背景技术

在高速公路建设中需要使用大量的粘土作为路堤的填筑材料，因此需要征用很多的农田，在经济发达的东部地区土地资源十分紧缺，这种粗放式建设模式无疑要受到一定的限制。另外，使用粘土路堤由于路堤本身的荷载比较大，使得路基的沉降也比较大，尤其在软土地区常常出现差异沉降，如桥头构造部位常常是重灾部位，导致路面结构开裂，有时甚至出现沉降过大、路堤滑移，影响了整个工程的安全运营，同时又增大了工程建设和维护的成本。

为了克服和解决这些问题，工程设计和研究人员一直致力于轻质填筑材料和轻质路堤的研究和实践，但大多由于价格和技术等因素的制约，没有推广使用。本发明采用吹填砂+EPS颗粒+适量的固化剂按一定的比例配置成一种混合轻质填料，这种轻质填料即可以节约土地、又不需要增加成本，可在大江流域两岸附近的高速公路建设推广使用。

高速公路建设中路堤填筑需要使用大量的粘土+加一定比例的石灰混合进行分层碾压，并满足一定的压实要求。随着经济的快速发展早些时期的4车道也慢慢地拓宽为6车道或8车道，这样土方的需求量将不断增加，由于土地资源紧缺，有些地区在修建的高速公路两侧附近还找不到合适的土源，这就需要外运土方，建设成本必将增加。目前国内开始一轮高速公路拓宽建设的热浪，在路堤拓宽工程中所遇到的技术难题比新修高速公路的难度可能更大，因为新老路堤拼接中由于新老地基的固结变形存在差异，如处理不当必然导致路面开裂和失稳。消除这些不利影响一种最有效的方法就是减轻路堤的荷载，或减小拼接路堤的荷载，开发利用新型的轻质材料是首选。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种吹填砂膨胀聚苯乙烯颗粒(EPS颗粒，英文名称为：expanded polystyrene grain.)混合轻质路堤填料的填筑方法，该方法既可以节约土源，又可疏浚河道，而且这一施工工艺简单方便，具有明显的经济效益和社会效益。

技术方案：本发明的吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤填料的填筑方法为：

a、测定吹填砂的EPS颗粒级配曲线，

b、确定不同配比吹填砂EPS颗粒混合轻质填料的两参数，即最大干密度和最优含水量：几种吹填砂EPS颗粒体积比，①0.4∶0.6，②0.45∶0.55，③0.5∶0.5，④0.55∶0.45，⑤0.6∶0.4；然后掺加不同比例的固化剂，固化剂掺入量为吹填砂重量的12％~20％，与水搅拌均匀后进行击实试验，从而得到不同配比的混合轻质材料的最大干密度和最优含水量，

c、确定不同配比吹填砂EPS混合轻质填料的无侧限抗压强度：按照不同配置比例的混合轻质材料对应的最佳含水量和最大干密度进行制样，分别养护7天、14天和28天后进行无侧限抗压强度测试，

d、现场吹填砂EPS颗粒混合轻质填料的配置与搅拌：根据公路等级不同的强度和密度要求选择相应混合轻质材料配比，现场配置吹填砂EPS混合轻质填料的含水量控制在1.0～1.05倍最佳含水量为宜，再用机械设备进行充分均匀搅拌，对同一批次的搅拌均匀混合料预留一些料测7天龄期的无侧限抗压强度，

e、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤结构：吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤采用土质护坡，土质护坡与吹填砂EPS颗粒混合轻质填筑同步进行，同层摊铺，同层碾压；吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤的底部采用灰土隔离层底，其路拱横坡度大于3％，碾压应达到规定的压实度，其顶部也用灰土隔离压实，将吹填砂EPS颗粒混合轻质填筑层包在中间，

f、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤填筑工艺：吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤采用分层填筑，分层碾压，每层填筑的厚度25～30cm，每层填筑完成后用土质护坡土在其表面应摊铺一层5-10cm的土，以防止吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤填筑层的水分蒸发，影响吹填砂EPS颗粒混合轻质填料的固化硬结，如遇雨季应加盖防雨薄膜或将表土压实，同时做好排水设施，在新填上一层吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤前可将覆盖的松土层的粘土推到两边作为土质护坡土，

g、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤碾压工艺：吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤分层填筑，摊铺均匀后先用履带式机具或8~12t轻型压路机静压1~2遍，稳压后采用大功率振动压路机碾压，碾压过程中同时进行碾压沉降量观测，碾压到平均单遍碾压沉降量趋于零，即可停止振动碾压，振动碾压后再静碾1~2遍，碾压完毕应及时检验压实度和EPS颗粒的均匀程度，符合规定要求后可继续填筑，对不符合均匀的填筑层应用机械设备将该层粉碎重新搅拌均匀后填压；

h、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤养护：吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤每层养护的时间5~7天后可进行下一层的填筑，如暂时不能立即铺筑上层混合轻质填料，表层的松土层继续覆盖，并应禁止或限制车辆行驶。

所述的固化剂为水泥。

有益效果：土地是不可再生的资源，高速公路建设中路床绝大多数采用灰土填筑，这需要大量的优质土源，通常是征用耕地，无疑这与保护耕地国策相悖。本发明专利采用吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤，既可以节约土源，又可疏浚河道，而且这一施工工艺简单方便，具有明显的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤结构示意图。其中有：1-泄水孔  2-盲沟  3-封顶层  4-土质护坡  5-土质路拱  6-隔离层  7-EPS混合轻质填料8-反滤层。

具体实施方式

具体的操作如下：

a、测定吹填砂的颗粒级配曲线。

b、配制不同的吹填砂：EPS颗粒体积比，如吹填砂∶EPS体积比＝0.4∶0.6，0.45∶0.55，0.5∶0.5，0.55∶0.45，0.6∶0.4；然后掺加不同比例的固化剂(使用水泥)，固化剂掺入量为吹填砂重量的12％~20％不等，与适量的水搅拌均匀后进行击实试验，从而得到不同配比的混合轻质材料的最大干密度和最优含水量。

c、按照步骤b中对应的最佳含水量和最大干密度进行制样，测定养护7天、14天和28天的无侧限抗压强度。

d、按照不同公路路堤等级的强度和密度要求确定相应混合轻质材料配比，EPS混合轻质填料的含水量在工地直接调节，其含水量控制在1.0~1.05倍最佳含水量为。

e、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤采用土质护坡，土质护坡与吹填砂EPS颗粒混合轻质填筑同步进行，同层摊铺，同层碾压。底部采用灰土隔离层底，其路拱横坡度不宜小于3％，碾压应达到规定的压实度。顶部也用灰土隔离压实，将吹填砂EPS混合轻质填筑层包在中间。

f、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤应分层填筑，每层填筑的厚度25～30cm，每层填筑完成后用土质护坡土在其表面应摊铺一层5-10cm的土，以防止吹填砂EPS混合轻质路堤填筑层的水分蒸发，影响吹填砂EPS混合轻质填料的固化硬结。如遇雨季应加盖防雨薄膜或将表土压实，同时做好排水设施。在新填上一层轻质路堤前可将松土层的土推到两边作为土质护坡土。

g、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤为分层填筑，分层碾压，采用20～30t的重型振动压路机，每层压实厚度为25～30cm。摊铺的吹填砂EPS颗粒混合轻质填料碾压，宜先用履带式机具或8～12t轻型压路机静压1～2遍，稳压后，用振动压路机振碾5～6遍。机械摊铺层可直接用重型振动压路机碾压5-6遍，碾压过程中同时进行碾压沉降量观测，碾压到平均单遍碾压沉降量趋于零，即可停止振动碾压。振动碾压后再静碾1～2遍。碾压完毕应及时检验压实度和EPS颗粒的均匀程度，符合规定要求后可继续填筑。对不符合要求的应使用机械设备将该层粉碎重新搅拌均匀后再填筑。

h、吹填砂EPS颗粒混合轻质路堤每层养护的时间5～7天。经检验达到要求压实度和均匀程度的EPS混合轻质填料压实层，如暂时不能立即铺筑上层混合轻质填料，其表面摊铺的粘土层继续覆盖养护，并禁止或限制车辆行驶。若遇雨天应加盖防雨薄膜或将表面覆土压实，防止雨水冲刷混合轻质路堤填筑层，同时做好排水设施防止积水浸泡混合轻质路堤填筑层。

i、当吹填砂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，作好路拱横坡，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。

根据路堤填筑的工程需要与技术要求，调配控制填料的密度，分层填筑压实，每层填筑后适当养护，并进行相应的质量检测，待养护强度满足后再进行下一层的填筑施工，直到达到设计规定的填筑高度要求。