高填土涵洞eps减荷技术和应用研究

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1、高填土涵洞EPS减荷技术和应用研究　　摘要：本文通过对EPS材料特点和物理力学特性的分析，指出EPS用于高填方涵洞减荷材料的工程可行性，并以广东云罗高速公路双凤至榃滨段高填土路堤涵洞为例，分析了EPS材料在高填土路堤涵洞中的设计和施工，并根据现场测试的结果来评定EPS的压缩变形和力学特性，验证EPS减荷技术的应用效果。关键词：高填土；涵洞；EPS；应用Abstract:ThispaperanalysisthecharacteristicsandphysicalandmechanicalpropertiesofEPSmaterial,pointed

2、outtheengineeringfeasibilityofEPSmaterialsforhighembankmentculvertsoffloading,andastheexampleofhighembankmentculvertsinthesegmentofGuangdongfreewayfromYunLuoBinTantoShuangfeng,analysisoftheEPSmaterialinthehighembankmentculvertsinthedesignandconstruction,andevaluatethecompress

3、ionandmechanicalpropertiesonEPSaccordingtotheresultsoffieldtests,verifytheapplicationEffectofoffloadtechnology.9Keywords:highfilling;culvert;EPS;application中图分类号：U449文献标识码：A文章编号：0引言近年来，由于国家对土地的严格控制，山区机场建设项目越来越多。机场不可避免地需要跨越峡谷深沟。为了使机场免受洪水威胁，同时减少机场对山区环境的影响，一般需要在冲沟处设置涵洞。以西宁曹家堡机场为

4、例，一期建设工程中建设的两条穿场区的钢筋混凝土双孔箱涵，涵顶填土高度约20m，二期扩建工程中对上述两条涵洞进行了延长，并新建两条涵洞，涵顶最大填土高度约30m。公路领域通常将填土高度超过20m的路堤称为高路堤，但从土压力和结构设计角度来看，将填土高度超过14m的涵洞就认为是高填方涵洞[2]。涵洞受到填土作用的垂直土压力随着填土高度的增加而增大，导致高填土路堤涵洞需要承受巨大的土压力，使得涵洞的结构尺寸及配筋量非常大。为了减小涵洞的结构尺寸，目前公路领域通常采用在涵顶铺设高压缩性材料等方面来减小涵洞的土压力，而在涵洞顶部铺设高压缩性的EPS减荷材料

5、是最方便和有效的方式。9由于民航对于飞行安全的高度重视，因此EPS减荷材料在民航机场中尚未进行大规模试验。本文主要以公路高填土路堤涵洞为例，介绍EPS材料的设计和施工，并对EPS材料的受力特性进行分析，为EPS材料在机场建设领域的推广提供参考。1EPS材料的工程应用性能1.1EPS材料的特点EPS是由聚苯乙烯颗粒在加热条件下发泡而成的一种轻型硬质闭孔结构的高分子聚合材料，其具有一定的结构强度，而且具有压缩变形大、保温隔热性能好、生产工艺简单、价格低等特点，在土木工程建设中应用广泛，也是高填方路堤下涵洞减荷的良好材料[3]。将EPS板作为减荷层用于

6、高填方路堤涵洞的建设中，可以充分发挥其压缩变形大的特点。EPS板的密度一般在10~40kg/m3，公路用EPS板密度一般为20kg/m3，不足普通填料密度的1/50，将其用作轻质填料，可有效减小路基的固结沉降。EPS高分子聚合材料在紫外线照射下容易老化，但在水和土中其化学性质却十分稳定，不容易被微生物分解，在工程中废弃的EPS板应及时回收和循环利用，从而减少对环境的污染。EPS板在加热条件下发泡而成的，具有一定的吸水性，但吸水率不高，用于高填方路堤涵洞中不会影响土基的含水率。EPS板的热稳定性较好，在80℃以下可以正常使用，封闭空腔结构决定了其具

7、有优良的隔热性能，在寒冷地区可用作道路工程的隔热层，减少冰冻对道路的影响。1.2EPS材料的物理力学特性9EPS材料由封闭的多孔颗粒胶结而成，作为一种路堤轻质填料必须具有一定的结构强度，在EPS材料的压缩变形过程中表现出粘弹性特性，其变形通常会分为线弹性阶段、塑性阶段和硬化阶段等三个阶段[4]。当填土高度较小时，EPS材料的变形量很小，表现出弹性变形特征；随着填土高度的增加，EPS材料会产生屈曲，空腔结构会逐渐破坏，从而进入塑性阶段，并产生较大的压缩变形；当填土高度继续增加，EPS材料的空腔结构会完全破坏，材料变得十分密实，并进入硬化阶段。EPS

8、板作为一种热塑性材料，其在使用过程中具有明显的蠕变和松弛现象，可以通过室内三轴压缩试验来分析其应力-应变特性。2EPS减荷技术在高填方路