泡沫轻质土加宽高速公路路基的应力观测与分析

沈可，李洪亮，路旭

(1.天津市市政工程设计研究院，天津300051;2.河北工业大学土木与交通学院，天津300401)

泡沫轻质土加宽高速公路路基的应力观测与分析

沈可1，李洪亮1，路旭2

(1.天津市市政工程设计研究院，天津300051;2.河北工业大学土木与交通学院，天津300401)

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。

公路工程;泡沫轻质土;路基;加宽;应力

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。

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。

图1 各浇筑断面的土压力监测数据

主要原因是当加宽路基高度小于5 m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10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＞10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。

［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.

A dissertation on stress observation and analysis of foamed light－weight soil widening expressway subgrade

SHEN Ke1，LI Hong－liang1，LU Xu2
(1.Tianjin Municipal Engineering Design＆Research Institute，Tianjin 300051，China; 2.Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China)

Through the embedded devices in advance，the stress characteristics of foamed light－weight soil widening expressway subgrade were observed actually and analyzed in this paper.The mechanical rules of foamed light－weight soil widening expressway subgrade were concluded.It can be used to optimize the section pattern of expressway widening project.

highway engineering;foamed light－weight soil;subgrade;widening;stress

U416

C

1008－3383(2017)04－0020－01

2016－06－08

沈可(1981－)，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。