２０１７年第４期 （总第２７８期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪｌＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪｌ Ｎｏ．４。２０１７ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２７８） 泡沫轻质土加宽高速公路路基的应力观测与分析 沈（１．天津市市政工程设计研究院，天津摘可 ，李洪亮 ，路旭 ３００４０１） ３０００５１；２．河北工业大学土木与交通学院，天津要：通过预先埋设的设备，对泡沫轻质土加宽高速公路路基的受力特性进行了实际观测与分析，得出 了泡沫轻质土填筑高速公路加宽路基时的受力规律，为高速公路扩建工程的断面优化打下了基础。 关键词：公路工程；泡沫轻质土；路基；加宽；应力 中图分类号：Ｕ４１６ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１７）０４—００２０—０１ Ａ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ｌｉｇｈｔ——ｗｅｉｇｈｔ ｓｏｉｌ ｗｉｄｅｎｉｎｇ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｓｕｂｇｒａｄｅ ＳＨＥＮ Ｋｅ ，ＬＩ Ｈｏｎｇ—ｌｉａｎｇ ，ＬＵ Ｘｕ （１．Ｔｉａｎｊｉｎ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００５１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎ ａｄｖａｎｃｅ，ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ｌｉｇｈｔ—ｗｅｉｇｈｔ ｓｏｉｌ ｗｉｄｅｎｉｎｇ ｅｘｐｒｅ— ｓｓｗａｙ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ａｃｔｕａｌｌｙ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ｌｉｇｈｔ—ｗｅｉｇｈｔ ｓｏｉｌ ｗｉｄｅ－ ｎｉｎｇ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｗｅｒｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｗｉｄｅｎｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｆｏａｍｅｄ ｌｉｇｈｔ—ｗｅｉｇｈｔ ｓｏｉｌ；ｓｕｂｇｒａｄｅ；ｗｉｄｅｎｉｎｇ；ｓｔｒｅｓｓ １工程概况与设备埋设 本文研究是泡沫轻质土加宽唐津高速公路的路基 工程。唐津高速公路天津段全长约１２６．６６ ｋｍ，双向四 车道，２００３年全线通车。随着交通量的不断增长，通行 能力已经不足，因此，２０１１年开始加宽扩建，２０１４年１０ 月完工。 加后，２、３号盒的压力值上升明显并超过１号盒，且 靠近内侧的２号盒小于３号盒。而对于２２、２３号 盒，在轻质土拓宽施工的各阶段，位于基底内角点 处的２３号盒土压力均大于２２号盒，在包边土结构 施工后２２号的盒土压力增长明显，但２３号的土压 力值始终大于２２号盒。 唐津高速公路加宽扩建工程中，由于场地限 制、工期等因素，部分路段采用泡沫轻质土填筑加 宽部分路基，以便在保证工程质量、施工方便性的 基层上提高施工速度。为了研究泡沫轻质土加宽 高速公路路基的受力情况，预先在加宽路基的不同 部位埋设了土压力盒。 ２泡沫轻质土加宽路基的现场应力监测 根据现场的工程情况，实测得到不同时期不同 位置的路基受力情况（各土压力盒的观测值），如图 １所示。 ２．１ 拓宽路基基底附加压力的监测分析 如图１所示，在轻质土浇筑过程中，１、３号盒的 土压力值大于２号盒，在包边土及路面结构荷载施 收稿日期：２０１６—０６—０８ ＾）断面一 ）断面二 图１ 各浇筑断面ｌ的土压力监测数据 主要原因是当加宽路基高度小于５ Ｉｎ时，放坡 较短，使得新路基对旧路基的附加作用较弱，因此 在容重较小的轻质土本身浇筑过程中，基底埋置的 压力盒１～３的上覆压力值与轻质土拓宽路基荷载 分布形式有关，由于内外侧的台阶放坡结构，使得 （下转第２２页） 作者简介：沈可（１９８１一），女，天津市人，高级工程师，主要从事道路与交通工程的设计与科研工作。 ・２０・ 总第２７８期 黑龙江交通科技 第４期 证路面结构下１０—３０ ｍｍ的纤维始终处于平面分 布状态来进行目标实现。再次，在利用滑膜摊铺机 进行纤维混凝土路面铺筑时，施工技术人员要加固 振捣棒组的振捣频率控制在１×１０ ￣／ｍｉｎ以上。 实际作业时，人员要严格控制振捣棒组底边缘所处 面板表面的位置，以提高振捣作业的效率与质量。 最后，在采用三辊轴机组进行纤维混凝土路面的摊 铺施工时，施工技术人员不能采用人工以及将振捣 棒组插入到路面混凝土结构内部进行振捣操作的 方式。对于纤维混凝土路面结构对振动梁密实性 以及压实整平需求，施工技术人员可采用大功率的 平板式振捣器进行作业。 ２．３ 明确纤维混凝土施工技术应用要求 纤维混凝土施工技术中，补强、抗裂拌合纤维 混凝土路面、平面尺寸以及纤维掺量应与《公路水 泥混凝土路面设计规范》（ＪＴＧ １３４０）中的要求以及 设计图纸中的要求相一致。在工艺方面，纤维混凝 土施工材料拌合物从出料、运输、再到铺筑施工完 毕，整个过程不得超过相关规定。如表３所示，为 出料、运输以及铺筑操作完成的时间要求。 表３ 出料、运输以及铺筑操作完成时限要求 格控制加水操作，对于施工过程中出现的拌合物干 涩问题，可通过喷雾来防止表面水分出现蒸发问 题。抗滑构造的施工工艺，要求施工技术人员通过 硬刻槽方式来制作宏观抗滑沟槽，并采用刷子、粗 麻袋以及制作扫帚来观察抗滑构造是否受纤维拖 行的影响。对于纤维混凝土路面的板长工作，施工 技术人员要将其控制在６～１０ ｍ之间。另外，由于 纤维的掺量较大，工艺人员可采用最大值、掺量小 以及最小值，来使面板长宽尺寸满足设计要求。玄 武岩纤维与各种合成纤维混凝土路面适用于不折 减板厚的拌和塑性抗裂纤维混凝土路面铺筑。当 玄武岩纤维与合成纤维掺量较低时，抗裂纤维混凝 土路面的铺筑应符合本规范相应工艺普通混凝土 路面的规定。 ３结束语 综上所述，纤维混凝土路面施工技术是保证混 凝土路面结构使用安全性以及耐久性的关键，研究 人员应在满足维混凝土施工技术应用要求、优化振 捣与整平施工技术以及布料与摊铺施工技术的前 提下，实现纤维混凝土这一复合材料的应用目标。 参考文献： 值得注意的是，在浇筑和摊铺施工中，还要严 （上接第２０页） 轻质土拓宽路基荷载近似为平行四边形分布，所以 １号盒的压力值要大于外侧的２、３号盒，且因轻质 土的板体性使得中部的２号盒压力较靠近外侧的３ 号盒稍小。而在包边土荷载施加后，因泡沫轻质土 的容重较外侧的包边土结构容重小很多，使得靠近 外侧的３号盒在其上覆盖的包边土荷载的较大作 用力下，压力值超过内侧的１、２号盒。另外，由于 轻质土材料本身的高抗压强度及弹性模量，使得在 其内外坡脚点与旧路基、包边土结构衔接的附近区 域存在较明显的应力集中，因此虽然在包边土较大 的自重荷载作用下，２２号盒的压力值增长幅度较 大，但相比埋置在内侧角点处的２３号盒，其压力值 仍稍小。 ２．２ 泡沫轻质土浇筑层间的应力监测分析 对于台阶所在的浇筑层，在轻质土浇筑过程 中，９号盒的压力值比１Ｏ号盒大，处于台阶内侧角 点附近的２７号盒的压力值比２６号盒大；而在包边 土施工后，１０号、２６号盒的土压力值增长较快并逐 渐超过内侧的９号、２７号盒，位于台阶外角点附近 的５号盒压力仍较小。 因为在台阶上，内侧的附加应力大于外侧，这 与轻质土板体在内角点处形成搭接效果并在强度 ．［１］ 方杨林．纤维混凝土路面施工技术探讨［Ｊ］．四川建 材，２０１６，（２）：２４４—２４５． ［２］ 邹孟义．路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术分析 ［Ｊ］．广东科技，２０１０，（６）：１６８—１６９． ［３］赵玉肖．玄武岩纤维水泥混凝土路面施工工艺及质 量控制［Ｊ］．中外公路，２０１３，（２）：７２—７４． 形成后因地基不均匀沉降而在拓宽路基内产生较 大的上部受拉、下部受压的弯拉应力，且在台阶外 角点附近区域形成局部向上的竖向挤压力有关。 在台阶外侧的浇筑层上，由于轻质土本身的平行四 边形荷载分布，使得内侧土压力大于外侧（９号盒＞ １Ｏ号盒），但在后期上方包边土自重荷载作用下，１０ 号盒土压力增长幅度大并有超过内侧９号盒应力 的趋势。 ３结束语 泡沫轻质土是一种高流态、自成型、免压实的轻质 材料，在公路路基加宽工程中应用广泛，本文通过预先 埋设的土压力观测设备，对泡沫轻质土加宽高速公路 路基的受力特性进行了实际观测与分析，得出了泡沫 轻质土填筑高速公路加宽路基时的受力规律，为高速 公路扩建工程的断面优化打下了基础。 参考文献： ［１］李洪亮，沈可．高填方、窄路基加宽方案探讨［Ｊ］．华东 公路，２０１４，２０７（３）：１８—２０． ［２］苏强．路基扩建工程中泡沫轻质土施工质量控制［Ｊ］． 公路，２０１３，（９）．４５—４８． ［３］ 冯炜，雷学通，王新岐，现浇泡沫轻质土力学性能的试 验研究［Ｊ］．城市道桥与防洪，２０１５，（５）：２０５—２０７． ２２．
