张浩军 王修山 凡涛涛

(1.浙江沪杭甬高速公路股份有限公司，浙江杭州 310007;2.浙江理工大学建筑工程学院，浙江杭州 310018)

0 引言

轻质混合土是一种由原料土、轻质材料、固化剂和水混合而成的新型轻质填土材料［1］。原料土除可使用标准砂外，也可利用黏性土、疏浚淤泥以及工程弃土等;轻质材料不仅可以采用发泡剂和发泡聚苯乙烯颗粒，也可以将形状为碎粒、球粒、碎片的泡沫塑料或者废弃的轮胎粒子加以利用［2］;固化剂一般使用水泥，出于在减少工业废料的同时又可提高混合土强度的目的，水泥中也可加入生石灰、粉煤灰、废石膏等;为调节混凝土流动性，加速固化剂的固化，水应使用洁净的自来水或江河水［3，4］。

再生EPS轻质混合土主要通过将水泥、废弃土、EPS颗粒、粉煤灰等外掺剂和水按一定比例混合而成。其主要成分EPS再生颗粒由经泡沫粉碎机破碎的泡沫组成，泡沫来源可通过废旧泡沫回收，通过废物利用，不仅能够节约能源，同时有效减少了泡沫及塑料垃圾的填埋量，具有明显的经济效益。此外将泡沫加工成废旧EPS颗粒胶结型块，利用其导热系数低的特性，可以充分发挥其隔声、保温、隔热等性能优势［5］。

随着我国工业发展速度的不断提高，工业废气的排放量也在日渐增加，排入大气中的废气中含有大量的粉煤灰、粉尘等有害物质，造成雾霾、大气污染等环境问题。粉煤灰是燃煤电厂在燃煤过程中排放废气废烟中的一种呈玻璃体的颗粒细灰，属于排放到大气中的主要固体废物，然而根据研究粉煤灰颗粒具有表面光滑、致密的优点，作为外掺剂添加到轻质混合土中后，可以在一定程度上改善土体路用性能。

1 再生EPS轻质混合土配合比设计

研究采用了再生EPS颗粒、普通32.5硅酸盐水泥、自来水、工程现场用土和路用粉煤灰。根据室内生产配合比设计和试验段施工情况，确定施工配合比:42%含水量(含水量指水与所有其他材料的质量百分比)，13%水泥(水泥用量为水泥与其他固体材料的质量百分比)，45%粉煤灰(粉煤灰用量为粉煤灰与土和粉煤灰总质量的质量百分比)，45%EPS(EPS用量为EPS与混合土中所有固体材料的体积百分比)。对拌制的再生EPS轻质混合土进行无侧限抗压强度试验，结果分别在350 kPa和600 kPa以上，完全符合高速公路对路堤填料强度的要求。每立方米再生EPS轻质混合土的各材料用量配合比可通过换算得到，如表1所示。

表1 每立方米轻质混合土材料用量 kg

2 EPS材料的环境友好性分析

2.1 节约资源

1)土地资源。

公路工程建设中路基工程量往往很大，一般来讲微丘陵区和山岭重丘区三级公路的土石方填挖量分别达8 000 m3/km～16 000 m3/km和20 000 m3/km～60 000 m3/km，高等级公路则工程量更大［6］，而平原地区的高等级公路路基工程主要是填土高度，一般的高速公路的填土高度在3 m左右。

我国正处在经济快速发展时期，很多土建工程和高速公路项目亟需建设，考虑到人口密度较大，土地资源有限的实际问题，使用再生EPS材料作为路堤填料将极大的降低土地资源的浪费。

2)石油资源。

用于公路工程中的EPS材料是一种密度较小的发泡塑料，这种材料的98%是空气，其密度为15 kg/m3～30 kg/m3［7］。单位体积的原料用料很少，能较大程度的节省石油资源。

EPS材料性能较为稳定，耐久性良好。挪威曾对EPS材料在土中的耐久性进行长期观测，结果表明EPS材料在12年后沉降趋于稳定，累积沉降量为80 mm，通过压缩试验测得其强度减小细微，几乎等于施工时的材料抗压强度。

EPS材料稳定的性能延长了其使用寿命。有别于其他有利于环保的一般可降解材料，工程材料要求具有稳定的性能，以提高材料在使用周期内的使用效率，因此也可认为减少了EPS材料的用量，即节省了石油等原材料资源［7］。

2.2 环境污染小

EPS泡沫塑料在生产过程中是通过水蒸汽加热，冷却水回用，因此采用乙烯和苯制造苯乙烯EPS颗粒的过程中并不存在排污标准不达标的问题。由于使用戊烷等发泡剂作为主要添加剂，使得EPS材料在生产制造过程中会有少量的戊烷气体释放出来，同时在电热丝切割时也会有少量的苯乙烯和发泡剂产生，但是这些气体并不会对臭氧层造成酸化、富营养化甚至破坏等环境问题，而EPS颗粒的再生更不会存在上述环境问题。

2.3 健康危害小

一方面，EPS在生产实践中的大量生产、加工不会出现危害人体健康的现象;另一方面，EPS材料作为路堤填料时施工环境、操作条件对施工人员较为安全。再生EPS材料加工方便快捷，可按工程需要的大小重量随意装袋;由于材料密度小质量轻，可采用人工进行搬运。相对于其他路堤填料，EPS路堤在施工时无需大型机械，施工产生的噪声和振动也较小。因此，再生EPS材料在生产和施工过程中对职业健康的影响都较小。

3 EPS轻质路堤的经济性分析

针对桥头软土地基的问题，常采用的方法为水泥粉喷桩和排水板固结两种。本文对这三种处理方法的经济性进行讨论分析，对于EPS轻质路堤，其造价主要由路堤填筑高度决定，填筑高度越高，所需要的EPS量越多，工程造价就越高;对于水泥粉喷桩处理方法，其造价主要由软基深度决定，软基厚度越大，所需桩长就越长，工程造价越高［8，9］，塑料板排水法是淤泥、淤质土、冲填土等饱和粘性及杂填土运用排水固结法进行软基处理的良好垂直通道，软基越深，造价越高，主要用于超软弱地基处治［10，11］。

3.1 平均造价对比

表2为国内某工程采用三种不同处理方法对软基进行处理时的造价对比结果。

表2 三种处理方法造价对比表

3.2 造价对比分析

从表2可以看出，采用水泥粉喷桩的造价最高，EPS轻质路堤次之，排水板最少。以每平方千米所需费用比较:水泥粉喷桩的费用比排水板(含预压费)高2.8倍～4.6倍;EPS轻质路堤比排水板(含预压费)高2.2倍～3.6倍。同时，采用EPS轻质混合土进行路基处理所需工期仅为2个月，大大缩短工程工期，降低工程成本。

EPS轻质混合土填筑深厚软基上路桥过渡段，尤其是填筑高度不超过4 m的情况，能有效的处治桥头跳车等工程病害。EPS轻质路堤不仅具有工期短的优点，同时又能减少后期的维修养护费用，具有明显的经济效益。

4 结语

在软土地基的处治中，用再生EPS轻质混合土填筑路堤极具优势。

1)将再生EPS轻质混合土用于软基路堤中，由于轻质材料的加入，使得填料密度较小，并可在一定范围内对密度实施调整，从而减轻构筑(造)物、地基的自重荷载以及地震作用下结构的惯性力。另外水泥作为材料的固化剂，硬化成型速度较快，能有效的缩短工期。

2)再生EPS轻质混合土可直接利用工程弃土在现场搅拌，也可以提前预制加工成轻质混合土块体后运输到施工现场，施工所用设备数量少、技术简单，方便快捷［2］。再生EPS轻质材料在生产过程中可根据工程需要调节密度和强度，并通过改变配合比来调整再生EPS轻质混合土的物理力学特性;并且再生EPS轻质混合土的生产可将废弃塑料泡沫、疏浚淤泥或工程弃土作为再生资源加以利用，有效的节约了资源、保护了环境。

3)随着科学技术的不断成熟，在节约资源、保护环境的社会经济发展要求下，再生EPS轻质混合土这种绿色节能环保的新型道路材料在公路建设中将具有更广阔的发展和应用前景，这也是道路行业可持续发展的必然选择。

［1］姬凤玲，马殿光，吕擎峰，等.EPS颗粒轻质混合料的弹塑性增量本构模型［J］.水道港口，2006，27(4):257-262.

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