低穩(wěn)定性路基處理技術(shù)研究

周云

摘要：在各類公路修建過程中，部分地區(qū)存在地質(zhì)較差的情況，此類地基往往多是由淤泥、淤泥質(zhì)黏土組成，具有滲透性差、抗剪強(qiáng)度低、孔隙比大、壓縮性高等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了公路施工甚至其運(yùn)營(yíng)安全性。文章結(jié)合某公路工程，分析了低穩(wěn)定性路基公路處理的關(guān)鍵難點(diǎn)，根據(jù)低穩(wěn)定性路基處理技術(shù)研究，重新設(shè)計(jì)了排水固結(jié)法以及碎石樁法兩個(gè)方案，達(dá)到加快排水固結(jié)速度、提高路基整體穩(wěn)定性的目的，可作為低穩(wěn)定路基的首選處治方法。

關(guān)鍵詞：低穩(wěn)定性;路基;處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.016

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0056-03

0引言

低穩(wěn)定性路基的土體固結(jié)狀態(tài)有著很大的差距，本文所針對(duì)的低穩(wěn)定性路基土體主要指淤泥質(zhì)黏土。淤泥土往往松散并且難以壓縮，處于疏松狀態(tài)，孔隙比和含水量情況處于穩(wěn)定狀態(tài);并且淤泥質(zhì)土體所處位置一般較深，在其上部土壓力的影響下，具有較好的穩(wěn)固性，常常處于正常固結(jié)或者欠固結(jié)狀態(tài)。而淤泥質(zhì)黏土通常處于軟塑性的狀態(tài)，如果受到外部的干擾較大，看起來會(huì)處于流態(tài)。

考慮到路面建設(shè)過程中低穩(wěn)定性路基土體的不同結(jié)構(gòu)性特征，在進(jìn)行具體的施工時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)工程推進(jìn)過程中會(huì)遇到各種各樣的工程特性，比如：（1）土體的含水率、孔隙率均處于較高水平;（2）壓縮性高;（3）滲透性低;（4）抗剪強(qiáng)度低;（5）結(jié)構(gòu)性強(qiáng);（6）蠕變性顯著等。上述工程特點(diǎn)將在項(xiàng)目建設(shè)推進(jìn)過程中引發(fā)一系列問題。其中，路基大面積沉降，難以消散過大超靜孔壓等路基穩(wěn)定性問題，將會(huì)嚴(yán)重地阻礙公路建設(shè)和其運(yùn)營(yíng)安全工作的推進(jìn)。業(yè)內(nèi)針對(duì)路面低穩(wěn)定性路基的處治已經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)，有關(guān)專家對(duì)其處治措施也有著各種各樣的見解，但在以下問題上仍存在部分空白：（1）對(duì)公路的低穩(wěn)定性路基短期施工重難點(diǎn)仍未達(dá)成共識(shí);（2）針對(duì)不同的低穩(wěn)定性路基施工，因各工程均有著不同的特點(diǎn)，還未提出通用解決方案。

本文結(jié)合某公路工程項(xiàng)目，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)工程中遇到的低穩(wěn)定性路基破壞形式及其對(duì)應(yīng)的處理方案進(jìn)行分析，闡述與總結(jié)了處治方法，并對(duì)各類處治方案的具體方法加以規(guī)范。

1路基破壞形式及加固機(jī)理

1.1破壞形式

路堤失穩(wěn)是低穩(wěn)定性路基最常見的破壞形式，常表現(xiàn)為兩邊路堤邊坡的相對(duì)滑動(dòng)。過快的路基填筑速度、過大的路基邊坡坡度以及低穩(wěn)定性路基土體的承載力不足等都可能是路堤失穩(wěn)的原因，需要提前采取一定的措施加以應(yīng)對(duì)，如提前加固公路的低穩(wěn)定性路基下層土體，從根源上提升其穩(wěn)定性。此外，對(duì)路基的填筑速度加以限制或者控制路堤邊坡的坡度等，也是提升低穩(wěn)定性路基公路穩(wěn)定性的有效措施。

1.2加固機(jī)理

隨著時(shí)間推移，低穩(wěn)定性土體逐漸固結(jié)變形，其有效應(yīng)力會(huì)逐步得到改善，抗剪切能力提升，從而提高路基整體穩(wěn)定性。如何加快孔隙水排除速度，決定了治理軟弱地基的最終效果。此外，還需要考慮到低穩(wěn)定性土體的排水時(shí)間以及其滲透性能的影響。為提高路堤穩(wěn)定性，可以圍繞提高填土穩(wěn)定性和提高地基承載力進(jìn)行。

由于路基填料是散裝物料，可以在路堤底部鋪設(shè)土工格柵或土工布，以減少路基側(cè)向滑動(dòng)的可能性，以此來提升路基填料的總體穩(wěn)定性，還可通過加設(shè)碎石樁、改變填土物料及進(jìn)行深層次攪拌等方案加以輔助。低穩(wěn)定性路基土體的滲透率往往很低，由此導(dǎo)致土體內(nèi)部超孔壓無法快速釋放。為解決這一問題，可采用加設(shè)排水通道的方法，通過加設(shè)砂井、加設(shè)排水板等方法，都能夠有效加速排水，達(dá)到抑制路基變形的目的。

2低穩(wěn)定性路基治理技術(shù)

在一般的低穩(wěn)定性路基處理方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行適用性對(duì)比，選用排水固結(jié)法、碎石樁法兩個(gè)方案來應(yīng)對(duì)低穩(wěn)定性路基的施工。以塑料排水板作為排水固結(jié)法的排水體選擇，該方案可應(yīng)用在路基穩(wěn)定性相對(duì)較好一些的公路施工中;以碎石樁作為碎石樁法的排水體選擇方案，可應(yīng)用在路基穩(wěn)定性相對(duì)較低的公路施工中。

2.1排水板設(shè)計(jì)方案

2.1.1排水板長(zhǎng)度設(shè)置

之所以設(shè)置排水板主要是為了提升路基土體中的黏土、淤泥以及粉質(zhì)黏土的透水性能。顯而易見，要達(dá)到這一目的，就要求在排水板安裝過程中，其總體深度要大于黏土、淤泥以及粉質(zhì)黏土的總厚度，并且要略有盈余。如果單個(gè)排水板的長(zhǎng)度不能滿足要求，可以重疊搭接后繼續(xù)進(jìn)行施工。為了保證排水板搭接后的堅(jiān)固性和完整性，可以采取細(xì)鐵絲綁扎的方式，從而避免破碎板的產(chǎn)生。

對(duì)于該配套工程項(xiàng)目，經(jīng)過測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其埋土深度最大可以達(dá)-13m。如果在該區(qū)域使用排水板，它應(yīng)該穿透黏土、淤泥以及粉質(zhì)黏土的總厚度。因此，為了降低孔隙水壓力、繼而加速固結(jié)，排水板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度要>13m。如果低穩(wěn)定性路基已經(jīng)產(chǎn)生了不穩(wěn)定現(xiàn)象，應(yīng)增加其長(zhǎng)度。

2.1.2排水板間距設(shè)置

低穩(wěn)定性路基項(xiàng)目所設(shè)置的排水板之間的距離一般在1.0～1.5m之間。在其土體路基快速構(gòu)建的短時(shí)間內(nèi)，有幾率會(huì)演變出較大的超孔隙壓力。為了促進(jìn)其消散，可以適當(dāng)減小排水板之間的間距。所涉及到的塑料排水板的具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

2.2碎石樁設(shè)計(jì)方案

2.2.1碎石樁的布置情況

在設(shè)置碎石樁之前，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)來決定低穩(wěn)定性路基土體的加固范圍及其深度，要保證加固范圍不小于路面建設(shè)的面積。黏土、淤泥以及粉質(zhì)黏土的總厚度深度可達(dá)-13m。這部分是加固的重點(diǎn)對(duì)象，再往下就到了中粗砂層，為碎石樁提供了較為可靠的終端阻力。碎石樁的總長(zhǎng)度理論上要>13m方可達(dá)到要求。所涉及到的碎石樁相關(guān)參數(shù)見表2。

3地基沉降監(jiān)測(cè)

為有效區(qū)分各處治方式對(duì)低穩(wěn)定性路基的改良效果，可以對(duì)路基土體的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，優(yōu)選分層沉降板對(duì)低溫路基土體的沉降進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)排水板和碎石樁處治后的低穩(wěn)定性路基土體的沉降數(shù)據(jù)情況如表3所示，其各層低穩(wěn)定性路基土體沉降量情況如下頁表4所示。

4施工關(guān)鍵問題

4.1工程施工特點(diǎn)

公路的低穩(wěn)定性路基處理工程通常包括四大步驟：低穩(wěn)定性路基土體處治、填筑公路堤身、防護(hù)工程建設(shè)以及最后的路面工程建設(shè)。低穩(wěn)定性路基土體處治的方法有很多，常見的有振動(dòng)沉管碎石樁、土工格柵鋪設(shè)、鋪設(shè)塑料排水板、加鋪碎石墊層等。上述方式都可以有效地提升路基土體穩(wěn)定性，其基本原理是提升低穩(wěn)定性路基土體的排水以及固結(jié)速率，降低施工引起的不均勻沉降，最終達(dá)到提高路基穩(wěn)定性的目的。

4.2施工流程

根據(jù)分析可知，公路低穩(wěn)定性路基處治施工主要是通過合理的處治措施，全面整治低穩(wěn)定性路面路基結(jié)構(gòu)，從而提升低穩(wěn)定性路基土體的排水以及固結(jié)速率，實(shí)現(xiàn)快速排水，降低施工引起的不均勻沉降，最終達(dá)到提高路基穩(wěn)定性的目的，保障路基的施工安全。公路低穩(wěn)定性路基提升施工的關(guān)鍵流程如圖1所示。

4.3塑料排水板施工方案設(shè)計(jì)

設(shè)置塑料排水板間相距1.0～1.5m，總體上布置呈正方形的形狀。本文結(jié)合低穩(wěn)定性路基的實(shí)體工程項(xiàng)目，對(duì)塑料排水板的具體施工步驟進(jìn)行闡述。

（1）施工準(zhǔn)備首先要保證塑料排水板的產(chǎn)品性能符合規(guī)定，能夠滿足工程的要求標(biāo)準(zhǔn)：塑料排水板濾膜纖維不能有毛絮現(xiàn)象并且要分布均勻。在現(xiàn)場(chǎng)施工之前要對(duì)塑料排水板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，以保證其后續(xù)的施工質(zhì)量。

（2）在布設(shè)施工排水板的時(shí)候，要采用合適的機(jī)具進(jìn)行，可以選用配套的插板機(jī)進(jìn)行施工，而在低穩(wěn)定性路基處理的時(shí)候則會(huì)優(yōu)先考慮靜壓式的插板機(jī)，因?yàn)槠溆泄ぷ餍矢摺?duì)土體影響小等好處。

進(jìn)行塑料排水板施工時(shí)，有幾個(gè)主要步驟需要遵循：樁位放樣→機(jī)械就位→排水板打設(shè)施工→打設(shè)施工完成。

尤其需要注意的是，在施工過程中如果遇到排水板長(zhǎng)度過短的情況，需要優(yōu)先考慮將塑料排水板進(jìn)行拼接，而且原則上兩塊排水板的重疊距離要>20cm。

4.4碎石樁施工方案設(shè)計(jì)

設(shè)置碎石樁之間相距為1.6～2.1m，總體上布置成呈正方形的形狀。本文結(jié)合碎石樁的實(shí)體工程項(xiàng)目，對(duì)碎石樁的具體施工步驟進(jìn)行闡述。

4.4.1施工準(zhǔn)備

為了保證碎石樁布設(shè)的施工質(zhì)量，在正式布設(shè)之前需要對(duì)低穩(wěn)定性路基的土體進(jìn)行清基的準(zhǔn)備工作，將地面上的各種無關(guān)物品清除干凈;緊接著要對(duì)碎石樁的布設(shè)進(jìn)行放樣準(zhǔn)備，為了準(zhǔn)確快速地識(shí)別出樁位，可以用石灰線為樁位進(jìn)行定位標(biāo)記，并在后續(xù)施工過程中保護(hù)好石灰線的清晰度。如果出現(xiàn)了石灰線模糊不清或者難以識(shí)別的情況，則要盡快進(jìn)行維護(hù)和加設(shè)，這樣才能保證施工進(jìn)度不受影響。隨后綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，開展試樁進(jìn)程，在此過程中敲定出與之相關(guān)的各類參數(shù)設(shè)定。在這一過程中如果發(fā)現(xiàn)與計(jì)劃不相符合的參數(shù)，需要重新進(jìn)行論證后，予以說明或者修改。相關(guān)的參數(shù)設(shè)定有很多，比如鉆孔速度、開工時(shí)間以及鉆孔位置、鉆孔深度等。只有綜合優(yōu)化好每一個(gè)相關(guān)參數(shù)，方可有效地控制低穩(wěn)定性路基土體的加固效果。

4.4.2施工流程

碎石樁的施工一般需要采用相關(guān)的機(jī)具，如振動(dòng)沉管式打樁機(jī)等。同時(shí)，要嚴(yán)格確定好其施工過程中涉及到的順序問題。為了避免產(chǎn)生打樁錯(cuò)誤或者漏打樁位的情況，需要以“由里向外逐排打設(shè)”的原則作為指導(dǎo)方針。相關(guān)的施工流程如后頁圖2所示。

5結(jié)語

通過對(duì)低穩(wěn)定性公路路基處理的關(guān)鍵難點(diǎn)進(jìn)行分析，著眼于低穩(wěn)定性路基處理技術(shù)的研究，重新設(shè)計(jì)了其施工方案，優(yōu)選排水固結(jié)法、碎石樁法兩個(gè)方案，得到如下結(jié)論：

（1）為達(dá)到抑制路基變形的目的，要加速低穩(wěn)定性路基固結(jié)速度和減少軟基沉降變形。在施工過程中，低穩(wěn)定性路基土體的壓縮穩(wěn)定性及沉降，均與固結(jié)排水速率相關(guān)聯(lián)。

（2）塑料排水板排水固結(jié)法可應(yīng)用在路基穩(wěn)定性相對(duì)好一些的公路施工中;碎石樁法可應(yīng)用在路基穩(wěn)定性相對(duì)較低的公路施工中。

（3）給出了塑料排水板和碎石樁施工過程的主要步驟和注意要點(diǎn)。