EPS联合悬臂式挡墙在城市道路桥台后中的应用

崔革，黄海松，明道轩，张海生

(江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京210017)

在道路工程建设中，软土地区桥台与路堤的差异沉降一直是困扰工程界的技术难题。目前国内提出了众多解决桥头跳车的理论及技术途径［1］～［2］，尽管各种方法在一定的条件下能取得一定效果，但仍未出现能够彻底清除桥台与路堤差异沉降的工程技术措施。

为此，笔者建立在凌晨［3］、高燕希［4］等国内学者关于EPS材料性能研究及结构分析的理论基础上，以及该材料在公路工程建设中大量应用［5］～［7］的实践基础上，结合温州境内某市政道路工程的自身特点，提出了在软土地基上控制桥台后沉降的处理方法——采用EPS材料联合钢筋混凝土悬臂式挡土墙，以期为在软土地区的类似工程的设计与施工提供一定的参考价值。

1 工程概况

本次市政工程位于温州市生态园一个重要组成部分——三垟湿地。道路全长3 568 m，为城市次干路，道路红线宽度为16 m。途经园底村、后垟村、湾河村、沙河村、丹东村，贯穿整个三垟乡。道路沿线地形平坦、地貌单一，且多为柑橘地、河流，局部有建筑物，现场地坪标高约为3.30～3.80 m。

工程场地范围内，地层由人工填土层、硬壳层粘土、第四系全新滨海相软土、湖相沉积粘性土、河流相冲砂土、碎石土及坡积土、风化基岩组成，自上而下分述如下:①杂填土(层厚0.30～1.30 m):杂色，不均匀，欠固结，松散，稍密。主要由碎块石、粘性土等组成，局部伴有生活垃圾;②粘土(层厚0.40～1.60 m):灰黄、灰褐色，可～软塑，含少量铁锰质氧化斑点及腐植物碎屑，表部约0.3 m为灰黑色耕植土;③－1淤泥(层厚10.50～15.70 m):青灰色，土层均匀，含少量腐植质、粉砂，局部粉砂呈薄夹层状产出，流塑，高压缩性，高灵敏度;③－2淤泥(层厚6.40～16.30 m):青灰色，土层较均匀，含少量腐植质、粉砂，局部夹少量粉砂，强度较上层稍好，局部下部过度为淤泥质粘土，流塑，高压缩性，高灵敏度;③－3淤泥质粘土(层厚3.20～25.10 m):灰色，土层较均匀，含少量腐植质、粉砂，具鳞片状构造，层底标高－26.18～－52.81 m;④粘土(层厚1.50～7.60 m):浅灰褐、灰黄色，可塑，含少量腐植质、粉砂，层底标高－28.40～－40.50 m。

2 问题分析

通过现场探勘，并结合工程场区内的岩土工程(详勘)地质勘查报告，本场址处于温州典型的软土地区，工程地质条件较差(具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、抗剪强度低等特性)，其部分物理力学参数详见表1。

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根据城市道路设计规范要求［8］，本场址的土基回弹模量难以达到20 MPa，采取相应的处理措施势在必行。否则，在运营期桥台与路堤势必将产生较大的差异沉降，且工后基准期内过大的不均匀沉降也必将影响道路结构物的正常使用(病害如桥台位移、桥头跳车等)。

2.1 理论分析

众所周知，在软土地区桥台与路堤差异沉降控制的好坏是防止桥头跳车成败的关键。桥梁基础几乎均采用桩基，工后沉降比较小;相反路堤往往产生较大的沉降，因此路堤沉降与桥台沉降差异程度，直接导致桥台跳车现象严重性，进而影响道路行车时使用的舒适性。

路堤沉降的原因不外乎两方面:其一，在路堤自重应力和行车荷载联合作用下对软土地基顶面产生附加应力，随着土层水的消散，从而产生过量的沉降变形;其二，路堤自重和行车荷载共同作用下对路堤自身的压缩沉降变形。可见，仅解决软土地基过量的沉降变形，而不考虑路堤自身的压缩沉降变形，是无法彻底消除桥头跳车现象的。

2.2 结构分析

本结构设计的总体指导理念是:将EPS块体作为填料叠置在地基上不增加或少增加附加应力，从而避免地基产生沉陷或侧向流动。

首先，在开挖部分原状土的面上铺设一定厚度的砂垫层，然后，在EPS块体之间和EPS块体顶面设置混凝土板，起压重作用、抵抗地下水对EPS的浮力，同时还可使上面荷载得以分散，减小EPS块体的应力，最终起到减少路面沉降的作用。

2.3 社会效益分析

该工程具有其自身的特殊性。除工期短、用地紧张外，还有场址位于作为温州市生态园境内重要组成部分的三垟湿地里。三垟湿地一直拥有温州城区“天然肺”之称的美誉，为当地环境起到了不可替代的重要作用，社会效益显著。因此，本工程处理措施的选择需要综合考虑土地资源、环境污染、物理力学性能、施工工期等多重因素。

基于以上分析，同时借鉴众多EPS材料公路工程的应用实例，本工程包括18个桥台，桥台过渡带台后均采用EPS环境友好材料［9］结合钢筋混凝土悬臂式挡土墙进行处理。

3 处治措施

3.1 EPS结构设计

均采用EPS轻质路堤结合钢筋混凝土悬臂式挡土墙。具体措施是:挖除部分原状土，夯实手摆片石25 cm，设置10 cm C10混凝土找平，再设置10 cm砂垫层，然后采用EPS超轻质填料换填处理。在路堤顶面设置10 cm C30钢筋混凝土板块，板块上设置30 cm垫层至道路基层下。详见图1。

图1 桥后路基处理横断面图

此外，桥台后搭板根据桥梁图纸布置，EPS为渐变阶梯型铺设，其基底坡度根据道路纵坡设置，换填高度详见图2。

3.2 材料质量控制

EPS:标准容重应为30 kg/m3，抗压强度大于200 kPa。对非标准EPS块体应尽量在厂家按设计要求尺寸预先切割;砂垫层:有机质含量不大于1%，含泥量不大于3%，粒径控制在0～5 mm。现浇钢筋混凝土板:C30钢筋混凝土板配筋为直径6 mm，间距150 mm×150 mm。

图2 桥后路基处理纵断面图

3.3 现场质量控制

因EPS块体重量轻，宜采用人工铺设，对与构筑物接触部位应在工地现场采用电热丝切割。块体铺设时应错缝设置，块体间的高差和缝隙一般小于10 mm和20 mm，当大于误差时应采用低等级或无收缩的水泥砂浆调平。EPS块体间用金属联结件固定，块体层间采用双面爪型联结件，顶面与侧面采用单面抓型联结件，金属联结件应采用镀锌防腐。EPS填料高度大于等于2 m时，增设一层钢筋混凝土板。钢筋混凝土板横缝间距为10 m，缝宽为3 cm，采用沥青杉木嵌缝。

4 结束语

通过本次EPS轻质路堤结合钢筋混凝土悬臂式挡土墙在城市道路桥台软基处理实践证明，该处理措施可以充分发挥各自的优越性(施工速度快、施工质量易控制、环保等)，不仅减少征地、租地难的问题，同时极好地保护了当地生态环境，而且也大大地减少桥台与路堤的差异沉降，解决由此引起的桥头跳车问题。于此同时，EPS也很大程度上减小桥台背后的侧向压力，有利于桥台的稳定。

虽然EPS方案较其它处理方案(如水泥搅拌桩、预压处理等)外，目前原材料成本相对较高，但该处理措施已达到预期的工程效果，运行状态良好。对于本文中所述的工程实例，其他处理方法无法采用。因此，采用这种处理法具有重要的现实意义和实用价值的特点。

［1］JTJ017－96公路软土地基路堤设计与施工技术规范［S］

［2］周国均，吕同庆，白日昇．地基处理手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，1988

［3］凌晨．路基轻质填料(EPS)的路用性能探讨［J］．江苏交通科技，2003(5):37－40

［4］高燕希，张军，张起森．软弱地基桥台台背填筑EPS的结构分析［J］．中国公路学报，2003，16(3):27－30

［5］钱锡跃，张毅．EPS轻质路堤在同三国道港新段高速公路中的应用［J］．地下工程与隧道，2003(3):14－16

［6］舒江新．EPS材料在沪青平高速公路工程中的应用［J］．中国市政工程，2004(3):23－24

［7］吕永雄，肖振宇，曹云强，等．EPS材料在桥头软基处理中的技术与经济分析［J］．广东公路交通，2001(S1):74－76

［8］CJJ37－90城市道路设计规范［S］

［9］王族友，苏瑛．路用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的环境友好性分析［J］．现代交通技术，2004(1):1－4