EPS聯合懸臂式擋墻在城市道路橋臺后中的應用

崔革，黃海松，明道軒，張海生

(江蘇省交通科學研究院股份有限公司，江蘇南京210017)

在道路工程建設中，軟土地區橋臺與路堤的差異沉降一直是困擾工程界的技術難題。目前國內提出了眾多解決橋頭跳車的理論及技術途徑［1］～［2］，盡管各種方法在一定的條件下能取得一定效果，但仍未出現能夠徹底清除橋臺與路堤差異沉降的工程技術措施。

為此，筆者建立在凌晨［3］、高燕希［4］等國內學者關于EPS材料性能研究及結構分析的理論基礎上，以及該材料在公路工程建設中大量應用［5］～［7］的實踐基礎上，結合溫州境內某市政道路工程的自身特點，提出了在軟土地基上控制橋臺后沉降的處理方法——采用EPS材料聯合鋼筋混凝土懸臂式擋土墻，以期為在軟土地區的類似工程的設計與施工提供一定的參考價值。

1 工程概況

本次市政工程位于溫州市生態園一個重要組成部分——三垟濕地。道路全長3 568 m，為城市次干路，道路紅線寬度為16 m。途經園底村、后垟村、灣河村、沙河村、丹東村，貫穿整個三垟鄉。道路沿線地形平坦、地貌單一，且多為柑橘地、河流，局部有建筑物，現場地坪標高約為3.30～3.80 m。

工程場地范圍內，地層由人工填土層、硬殼層粘土、第四系全新濱海相軟土、湖相沉積粘性土、河流相沖砂土、碎石土及坡積土、風化基巖組成，自上而下分述如下:①雜填土(層厚0.30～1.30 m):雜色，不均勻，欠固結，松散，稍密。主要由碎塊石、粘性土等組成，局部伴有生活垃圾;②粘土(層厚0.40～1.60 m):灰黃、灰褐色，可～軟塑，含少量鐵錳質氧化斑點及腐植物碎屑，表部約0.3 m為灰黑色耕植土;③－1淤泥(層厚10.50～15.70 m):青灰色，土層均勻，含少量腐植質、粉砂，局部粉砂呈薄夾層狀產出，流塑，高壓縮性，高靈敏度;③－2淤泥(層厚6.40～16.30 m):青灰色，土層較均勻，含少量腐植質、粉砂，局部夾少量粉砂，強度較上層稍好，局部下部過度為淤泥質粘土，流塑，高壓縮性，高靈敏度;③－3淤泥質粘土(層厚3.20～25.10 m):灰色，土層較均勻，含少量腐植質、粉砂，具鱗片狀構造，層底標高－26.18～－52.81 m;④粘土(層厚1.50～7.60 m):淺灰褐、灰黃色，可塑，含少量腐植質、粉砂，層底標高－28.40～－40.50 m。

2 問題分析

通過現場探勘，并結合工程場區內的巖土工程(詳勘)地質勘查報告，本場址處于溫州典型的軟土地區，工程地質條件較差(具有高含水量、高孔隙比、高壓縮性、抗剪強度低等特性)，其部分物理力學參數詳見表1。

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根據城市道路設計規范要求［8］，本場址的土基回彈模量難以達到20 MPa，采取相應的處理措施勢在必行。否則，在運營期橋臺與路堤勢必將產生較大的差異沉降，且工后基準期內過大的不均勻沉降也必將影響道路結構物的正常使用(病害如橋臺位移、橋頭跳車等)。

2.1 理論分析

眾所周知，在軟土地區橋臺與路堤差異沉降控制的好壞是防止橋頭跳車成敗的關鍵。橋梁基礎幾乎均采用樁基，工后沉降比較小;相反路堤往往產生較大的沉降，因此路堤沉降與橋臺沉降差異程度，直接導致橋臺跳車現象嚴重性，進而影響道路行車時使用的舒適性。

路堤沉降的原因不外乎兩方面:其一，在路堤自重應力和行車荷載聯合作用下對軟土地基頂面產生附加應力，隨著土層水的消散，從而產生過量的沉降變形;其二，路堤自重和行車荷載共同作用下對路堤自身的壓縮沉降變形。可見，僅解決軟土地基過量的沉降變形，而不考慮路堤自身的壓縮沉降變形，是無法徹底消除橋頭跳車現象的。

2.2 結構分析

本結構設計的總體指導理念是:將EPS塊體作為填料疊置在地基上不增加或少增加附加應力，從而避免地基產生沉陷或側向流動。

首先，在開挖部分原狀土的面上鋪設一定厚度的砂墊層，然后，在EPS塊體之間和EPS塊體頂面設置混凝土板，起壓重作用、抵抗地下水對EPS的浮力，同時還可使上面荷載得以分散，減小EPS塊體的應力，最終起到減少路面沉降的作用。

2.3 社會效益分析

該工程具有其自身的特殊性。除工期短、用地緊張外，還有場址位于作為溫州市生態園境內重要組成部分的三垟濕地里。三垟濕地一直擁有溫州城區“天然肺”之稱的美譽，為當地環境起到了不可替代的重要作用，社會效益顯著。因此，本工程處理措施的選擇需要綜合考慮土地資源、環境污染、物理力學性能、施工工期等多重因素。

基于以上分析，同時借鑒眾多EPS材料公路工程的應用實例，本工程包括18個橋臺，橋臺過渡帶臺后均采用EPS環境友好材料［9］結合鋼筋混凝土懸臂式擋土墻進行處理。

3 處治措施

3.1 EPS結構設計

均采用EPS輕質路堤結合鋼筋混凝土懸臂式擋土墻。具體措施是:挖除部分原狀土，夯實手擺片石25 cm，設置10 cm C10混凝土找平，再設置10 cm砂墊層，然后采用EPS超輕質填料換填處理。在路堤頂面設置10 cm C30鋼筋混凝土板塊，板塊上設置30 cm墊層至道路基層下。詳見圖1。

圖1 橋后路基處理橫斷面圖

此外，橋臺后搭板根據橋梁圖紙布置，EPS為漸變階梯型鋪設，其基底坡度根據道路縱坡設置，換填高度詳見圖2。

3.2 材料質量控制

EPS:標準容重應為30 kg/m3，抗壓強度大于200 kPa。對非標準EPS塊體應盡量在廠家按設計要求尺寸預先切割;砂墊層:有機質含量不大于1%，含泥量不大于3%，粒徑控制在0～5 mm。現澆鋼筋混凝土板:C30鋼筋混凝土板配筋為直徑6 mm，間距150 mm×150 mm。

圖2 橋后路基處理縱斷面圖

3.3 現場質量控制

因EPS塊體重量輕，宜采用人工鋪設，對與構筑物接觸部位應在工地現場采用電熱絲切割。塊體鋪設時應錯縫設置，塊體間的高差和縫隙一般小于10 mm和20 mm，當大于誤差時應采用低等級或無收縮的水泥砂漿調平。EPS塊體間用金屬聯結件固定，塊體層間采用雙面爪型聯結件，頂面與側面采用單面抓型聯結件，金屬聯結件應采用鍍鋅防腐。EPS填料高度大于等于2 m時，增設一層鋼筋混凝土板。鋼筋混凝土板橫縫間距為10 m，縫寬為3 cm，采用瀝青杉木嵌縫。

4 結束語

通過本次EPS輕質路堤結合鋼筋混凝土懸臂式擋土墻在城市道路橋臺軟基處理實踐證明，該處理措施可以充分發揮各自的優越性(施工速度快、施工質量易控制、環保等)，不僅減少征地、租地難的問題，同時極好地保護了當地生態環境，而且也大大地減少橋臺與路堤的差異沉降，解決由此引起的橋頭跳車問題。于此同時，EPS也很大程度上減小橋臺背后的側向壓力，有利于橋臺的穩定。

雖然EPS方案較其它處理方案(如水泥攪拌樁、預壓處理等)外，目前原材料成本相對較高，但該處理措施已達到預期的工程效果，運行狀態良好。對于本文中所述的工程實例，其他處理方法無法采用。因此，采用這種處理法具有重要的現實意義和實用價值的特點。

［1］JTJ017－96公路軟土地基路堤設計與施工技術規范［S］

［2］周國均，呂同慶，白日昇．地基處理手冊［M］．北京:中國建筑工業出版社，1988

［3］凌晨．路基輕質填料(EPS)的路用性能探討［J］．江蘇交通科技，2003(5):37－40

［4］高燕希，張軍，張起森．軟弱地基橋臺臺背填筑EPS的結構分析［J］．中國公路學報，2003，16(3):27－30

［5］錢錫躍，張毅．EPS輕質路堤在同三國道港新段高速公路中的應用［J］．地下工程與隧道，2003(3):14－16

［6］舒江新．EPS材料在滬青平高速公路工程中的應用［J］．中國市政工程，2004(3):23－24

［7］呂永雄，肖振宇，曹云強，等．EPS材料在橋頭軟基處理中的技術與經濟分析［J］．廣東公路交通，2001(S1):74－76

［8］CJJ37－90城市道路設計規范［S］

［9］王族友，蘇瑛．路用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的環境友好性分析［J］．現代交通技術，2004(1):1－4