低稳定性路基处理技术研究

周云

摘要：在各类公路修建过程中，部分地区存在地质较差的情况，此类地基往往多是由淤泥、淤泥质黏土组成，具有渗透性差、抗剪强度低、孔隙比大、压缩性高等特点，严重影响了公路施工甚至其运营安全性。文章结合某公路工程，分析了低稳定性路基公路处理的关键难点，根据低稳定性路基处理技术研究，重新设计了排水固结法以及碎石桩法两个方案，达到加快排水固结速度、提高路基整体稳定性的目的，可作为低稳定路基的首选处治方法。

关键词：低稳定性;路基;处理技术

中图分类号：U416.1 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.016

文章编号：1673-4874（2019）08-0056-03

0引言

低稳定性路基的土体固结状态有着很大的差距，本文所针对的低稳定性路基土体主要指淤泥质黏土。淤泥土往往松散并且难以压缩，处于疏松状态，孔隙比和含水量情况处于稳定状态;并且淤泥质土体所处位置一般较深，在其上部土压力的影响下，具有较好的稳固性，常常处于正常固结或者欠固结状态。而淤泥质黏土通常处于软塑性的状态，如果受到外部的干扰较大，看起来会处于流态。

考虑到路面建设过程中低稳定性路基土体的不同结构性特征，在进行具体的施工时，可以发现工程推进过程中会遇到各种各样的工程特性，比如：（1）土体的含水率、孔隙率均处于较高水平;（2）压缩性高;（3）渗透性低;（4）抗剪强度低;（5）结构性强;（6）蠕变性显著等。上述工程特点将在项目建设推进过程中引发一系列问題。其中，路基大面积沉降，难以消散过大超静孔压等路基稳定性问题，将会严重地阻碍公路建设和其运营安全工作的推进。业内针对路面低稳定性路基的处治已经有了一定的经验，有关专家对其处治措施也有着各种各样的见解，但在以下问题上仍存在部分空白：（1）对公路的低稳定性路基短期施工重难点仍未达成共识;（2）针对不同的低稳定性路基施工，因各工程均有着不同的特点，还未提出通用解决方案。

本文结合某公路工程项目，在广泛调研的基础上，对工程中遇到的低稳定性路基破坏形式及其对应的处理方案进行分析，阐述与总结了处治方法，并对各类处治方案的具体方法加以规范。

1路基破坏形式及加固机理

1.1破坏形式

路堤失稳是低稳定性路基最常见的破坏形式，常表现为两边路堤边坡的相对滑动。过快的路基填筑速度、过大的路基边坡坡度以及低稳定性路基土体的承载力不足等都可能是路堤失稳的原因，需要提前采取一定的措施加以应对，如提前加固公路的低稳定性路基下层土体，从根源上提升其稳定性。此外，对路基的填筑速度加以限制或者控制路堤边坡的坡度等，也是提升低稳定性路基公路稳定性的有效措施。

1.2加固机理

随着时间推移，低稳定性土体逐渐固结变形，其有效应力会逐步得到改善，抗剪切能力提升，从而提高路基整体稳定性。如何加快孔隙水排除速度，决定了治理软弱地基的最终效果。此外，还需要考虑到低稳定性土体的排水时间以及其渗透性能的影响。为提高路堤稳定性，可以围绕提高填土稳定性和提高地基承载力进行。

由于路基填料是散装物料，可以在路堤底部铺设土工格栅或土工布，以减少路基侧向滑动的可能性，以此来提升路基填料的总体稳定性，还可通过加设碎石桩、改变填土物料及进行深层次搅拌等方案加以辅助。低稳定性路基土体的渗透率往往很低，由此导致土体内部超孔压无法快速释放。为解决这一问题，可采用加设排水通道的方法，通过加设砂井、加设排水板等方法，都能够有效加速排水，达到抑制路基变形的目的。

2低稳定性路基治理技术

在一般的低稳定性路基处理方案的基础上进行适用性对比，选用排水固结法、碎石桩法两个方案来应对低稳定性路基的施工。以塑料排水板作为排水固结法的排水体选择，该方案可应用在路基稳定性相对较好一些的公路施工中;以碎石桩作为碎石桩法的排水体选择方案，可应用在路基稳定性相对较低的公路施工中。

2.1排水板设计方案

2.1.1排水板长度设置

之所以设置排水板主要是为了提升路基土体中的黏土、淤泥以及粉质黏土的透水性能。显而易见，要达到这一目的，就要求在排水板安装过程中，其总体深度要大于黏土、淤泥以及粉质黏土的总厚度，并且要略有盈余。如果单个排水板的长度不能满足要求，可以重叠搭接后继续进行施工。为了保证排水板搭接后的坚固性和完整性，可以采取细铁丝绑扎的方式，从而避免破碎板的产生。

对于该配套工程项目，经过测定，发现其埋土深度最大可以达-13m。如果在该区域使用排水板，它应该穿透黏土、淤泥以及粉质黏土的总厚度。因此，为了降低孔隙水压力、继而加速固结，排水板的设计长度要>13m。如果低稳定性路基已经产生了不稳定现象，应增加其长度。

2.1.2排水板间距设置

低稳定性路基项目所设置的排水板之间的距离一般在1.0～1.5m之间。在其土体路基快速构建的短时间内，有几率会演变出较大的超孔隙压力。为了促进其消散，可以适当减小排水板之间的间距。所涉及到的塑料排水板的具体设计参数见表1。

2.2碎石桩设计方案

2.2.1碎石桩的布置情况

在设置碎石桩之前，应根据地质勘探数据来决定低稳定性路基土体的加固范围及其深度，要保证加固范围不小于路面建设的面积。黏土、淤泥以及粉质黏土的总厚度深度可达-13m。这部分是加固的重点对象，再往下就到了中粗砂层，为碎石桩提供了较为可靠的终端阻力。碎石桩的总长度理论上要>13m方可达到要求。所涉及到的碎石桩相关参数见表2。

3地基沉降监测

为有效区分各处治方式对低稳定性路基的改良效果，可以对路基土体的沉降数据进行测定，优选分层沉降板对低温路基土体的沉降进行测量。经排水板和碎石桩处治后的低稳定性路基土体的沉降数据情况如表3所示，其各层低稳定性路基土体沉降量情况如下页表4所示。

4施工关键问题

4.1工程施工特点

公路的低稳定性路基处理工程通常包括四大步骤：低稳定性路基土体处治、填筑公路堤身、防护工程建设以及最后的路面工程建设。低稳定性路基土体处治的方法有很多，常见的有振动沉管碎石桩、土工格栅铺设、铺设塑料排水板、加铺碎石垫层等。上述方式都可以有效地提升路基土体稳定性，其基本原理是提升低稳定性路基土体的排水以及固结速率，降低施工引起的不均匀沉降，最终达到提高路基稳定性的目的。

4.2施工流程

根据分析可知，公路低稳定性路基处治施工主要是通过合理的处治措施，全面整治低稳定性路面路基结构，从而提升低稳定性路基土体的排水以及固结速率，实现快速排水，降低施工引起的不均匀沉降，最终达到提高路基稳定性的目的，保障路基的施工安全。公路低稳定性路基提升施工的关键流程如图1所示。

4.3塑料排水板施工方案设计

设置塑料排水板间相距1.0～1.5m，总体上布置呈正方形的形状。本文结合低稳定性路基的實体工程项目，对塑料排水板的具体施工步骤进行阐述。

（1）施工准备首先要保证塑料排水板的产品性能符合规定，能够满足工程的要求标准：塑料排水板滤膜纤维不能有毛絮现象并且要分布均匀。在现场施工之前要对塑料排水板进行现场监测，以保证其后续的施工质量。

（2）在布设施工排水板的时候，要采用合适的机具进行，可以选用配套的插板机进行施工，而在低稳定性路基处理的时候则会优先考虑静压式的插板机，因为其有工作效率高、对土体影响小等好处。

进行塑料排水板施工时，有几个主要步骤需要遵循：桩位放样→机械就位→排水板打设施工→打设施工完成。

尤其需要注意的是，在施工过程中如果遇到排水板长度过短的情况，需要优先考虑将塑料排水板进行拼接，而且原则上两块排水板的重叠距离要>20cm。

4.4碎石桩施工方案设计

设置碎石桩之间相距为1.6～2.1m，总体上布置成呈正方形的形状。本文结合碎石桩的实体工程项目，对碎石桩的具体施工步骤进行阐述。

4.4.1施工准备

为了保证碎石桩布设的施工质量，在正式布设之前需要对低稳定性路基的土体进行清基的准备工作，将地面上的各种无关物品清除干净;紧接着要对碎石桩的布设进行放样准备，为了准确快速地识别出桩位，可以用石灰线为桩位进行定位标记，并在后续施工过程中保护好石灰线的清晰度。如果出现了石灰线模糊不清或者难以识别的情况，则要尽快进行维护和加设，这样才能保证施工进度不受影响。随后综合考虑现场的实际状况，开展试桩进程，在此过程中敲定出与之相关的各类参数设定。在这一过程中如果发现与计划不相符合的参数，需要重新进行论证后，予以说明或者修改。相关的参数设定有很多，比如钻孔速度、开工时间以及钻孔位置、钻孔深度等。只有综合优化好每一个相关参数，方可有效地控制低稳定性路基土体的加固效果。

4.4.2施工流程

碎石桩的施工一般需要采用相关的机具，如振动沉管式打桩机等。同时，要严格确定好其施工过程中涉及到的顺序问题。为了避免产生打桩错误或者漏打桩位的情况，需要以“由里向外逐排打设”的原则作为指导方针。相关的施工流程如后页图2所示。

5结语

通过对低稳定性公路路基处理的关键难点进行分析，着眼于低稳定性路基处理技术的研究，重新设计了其施工方案，优选排水固结法、碎石桩法两个方案，得到如下结论：

（1）为达到抑制路基变形的目的，要加速低稳定性路基固结速度和减少软基沉降变形。在施工过程中，低稳定性路基土体的压缩稳定性及沉降，均与固结排水速率相关联。

（2）塑料排水板排水固结法可应用在路基稳定性相对好一些的公路施工中;碎石桩法可应用在路基稳定性相对较低的公路施工中。

（3）给出了塑料排水板和碎石桩施工过程的主要步骤和注意要点。