红砂岩路基的沉降处理对策

　　摘要：红砂岩作为路基填料有强度高、稳定性好等诸多优点。但由于材料的特殊性，红砂岩路基易产生不均匀沉降等病害问题。本文针对红砂岩的材料特性，结合怀新5标的实际施工情况，对红砂岩路基的沉降展开研究，提出了红砂岩路基沉降的控制措施，并对红砂岩路基的施工工艺给予建议。

　　关键词：红砂岩，路基，沉降，

　　Abstract: as a red sandstone subgrade filling high strength, good stability, and many other advantages. But because of the particularity of the materials, easy to have the red sandstone subgrade uneven subsidence disease problem, etc. In this paper the materials properties of red sandstone, combining with the actual construction of new 5 mark, the roadbed subsidence of red sandstone launched research, puts forward the control measures of sandstone embankment settlement, and the construction technology of red sandstone subgrade give advice.

　　Keywords: red sandstone, roadbed settlement,

　　0 引言

　　红砂岩是指泥质或砂质页岩等沉积类岩石，其中多数因富含铁的氧化物而呈红色、深红色或褐色，开挖后，随着时间的推移，在大气、阳光、特别是雨水的作用下易崩解。该类岩石称红砂岩。红砂岩在我国西南、中南等省区分布广泛。在路基施工当中，若弃之不用，从别处运输填料，则不仅造成成本的增加，还会造成环境的污染。但由于这些岩石具有较强的水软化性和干湿循环作用下崩解强烈等不良特性，多用于低等级道路的填筑，用在高速公路上特别少见。而在低等级道路填筑过程中也出现了很多质量问题，最主要的问题就是地基沉降。因此掌握红砂岩路基的施工特性，采取相应的施工措施及时防治是摆在我们面前的一项重要课题。本文就红砂岩的施工特性，红砂岩路基沉降量展开研究，对红砂岩路基的施工方法、沉降控制措施作一简述。

　　1红砂岩的主要施工特性

　　1.1红砂岩的分类

　　根据浸水崩解的程度不同，红砂岩可分为三类：浸水崩解强烈的红砂岩称为一类岩;浸水崩解不强烈或略有崩解的红砂岩称为二类岩;有一些红砂岩浸水完全不崩解，且强度高，水稳定性好，这类红砂岩称为三类岩。表1为三类岩物理性质的试验数据对比。如在同一红砂岩料场中，一类岩掺杂少量的二类岩时，仍按一类岩对待，若以二类岩为主，掺杂少量的一类岩时，则以二类岩对待。

　　1.2红砂岩的性质

　　(1) 易风化性

　　在自然状态下红砂岩极易风化，风化后的红砂岩易碎，强度显著降低。

　　(2)遇水崩解和膨胀

　　在阳光、大气，特别是雨水的重复作用下，红砂岩体积膨胀，易崩解成小碎块。崩解后的红砂岩遇水软化，强度下降较快(有的达40%左右)，且该性质不可逆转。

　　(3)高吸水性、透水性与难蒸发性

　　当红砂岩崩解或碾压成细粒状后，吸水性非常强，并且很快达到饱水状态;由于具有较大的空隙率，因此其透水性相对较强，对90区的检测结果表明：最大透水深度可达20~30cm;饱水后的红砂岩，水分蒸发较慢，表层10cm一般要一天左右才蒸发完。

　　(4) 低粘结性

　　破碎后的红砂岩易松散，基本无粘结性。作压实度检测时，很难取到块状样品，这说明：红砂岩路基的整体性或板块性较差，强度具有不可逆转性。

　　(5) 不均匀沉降

　　由于红砂岩崩解、吸水等特性，红砂岩路基易出现较大的不均匀沉降。

　　2沉降危害及原因分析

　　据相关部门统计，与路况有关的交通事故约占总交通事故的35%，而不均匀沉降是造成路况差的一个重要原因。路基的不均匀沉降会对路面造成不可修复的破坏，包括混凝土面板的断裂、开裂、错台、翻浆等病害，以及路基失稳，路基底面坡度改变，影响排水等问题。不仅缩短路面使用寿命，增加养护费用，而且对行车安全极为不利。

　　红砂岩材料的水稳定性差，容易受外界积水和大气环境干湿循环变化的影响，其颗粒有进一步崩解破碎和强度软化的可能。施工不合理的红砂岩路基可以产生沉陷，主要原因有以下几个方面：

　　(1)红砂岩路堤未按设计要求进行施工碾压，压实不均匀，不充分导致工后沉降;

　　(2)对松软地基处理不足，由于地基的沉降造成红砂岩路基的沉降;

　　(3)风化使孔隙缩小或固结未稳继续固结引起的沉降;

　　(4)红砂岩路基填挖结合段及陡坡路段的结合界面处理不适当，填料压实不均匀，导致局部沉陷;

　　(5)红砂岩路基与其它填料接头部位，由于压实不均匀和排水措施不完善，导致不均匀沉陷。

　　3允许工后沉降及工后沉降计算

　　3.1允许工后沉降的有关标准

　　(1)填方软基允许标准(时间：日本8~10年，中国15年)：桥台处50~100m范围内不大于10cm;桥台自身不大于3~5cm;小型结构物处不大于20cm;一般路段不大于30cm。

　　(2)填方非软基标准(时间：日本8~10年，中国15年)：桥头引道差异沉降不大于1.27~2.54cm(美国);一般结构物处不大于3~5cm;一般路段不大于10cm。

　　(3)切方段允许标准：结构物处的差异沉降不大于2cm;一般路段不大于5cm。

　　3.2工后沉降量计算

　　(1)分层总和法通用公式

　　设90区、93区、95区的现场压实度分别为P1、P2、P3，持力层若为Ⅰ、Ⅱ类红砂岩或粘性土等，按90区压实度计算(取P1);若为Ⅲ类红砂岩或其它岩类，不考虑持力层，实际填高H<5m时，按下式预测沉降：

　　实际填高H≥5m时，按下式预测沉降：

　　由上式可知，只要得到每个区位的加权压实度及红砂岩特性，即可预测实际沉降量、最大或最小沉降量。

　　(3)沉降与时间的关系

　　相关研究人员通过对107国道衡阳至耒阳段线路调查得知，红砂岩路基最初2年使用期内损坏较大，以后日趋稳定，8年后基本得到稳定。根据研究提出了预测沉降与时间的关系式：

　　　4沉降控制措施

　　为防治红砂岩路基的沉降，应对红砂岩路基的施工进行科学、严格的控制。

　　(1)严格控制四大指标：粒径d≤25cm;层厚h≤40 cm;压路机 w≥40 t;含水量8%~12%。

　　(2)用上述吨位的羊足碾和光轮碾分别碾压4遍以上，即可达到要求。当红砂岩干湿循环作用一个星期以上碾压时，碾压效果尤佳。

　　(3)对于接近饱和的松软土地基，可采取预压排水、挤密加固或其他软基处理措施，并分析地基在设计路堤荷载作用下的沉降量，确保工后沉降不超过允许值;当松软土厚度不大时(一般以3米为界限)，可采取挖土换填措施。

　　(4)软基地段预压，根据工后沉降超填一定高度或路面适当增厚，确保设计标高。路基成型后未精加工前用100 t以上重型压路机补压，尽量减少孔隙率、工后沉降量，一般补压20~40遍。但对填高H≤2m的结构物处，禁止碾压。湘耒路选用南非产“兰派”250 t压路机碾压20遍后平均沉降4～8 cm，效果较好。

　　(5)“三特” 路段(结构物处填土高度小于80 cm，高填方大于10m，填挖交接处)要对地基的承载力和沉降量进行验算分析，必要时采取加固措施。在-30 cm与-80cm处加铺两层土工格栅，确保整体沉降，均匀受力，减少横向变形，纵向裂缝。

　　(6)对于低洼易积水地段，在地基一定厚度范围内要采用水稳定性良好的填料填筑，清除积水，截断水源。对于远离构造物的局部路段，若路基沉陷是因雨水渗入路基表层土中导致的，要对沉陷部位开挖进行处理，若是因路基填土压实质量差所致，应考虑采用注浆或挤密处理措施。

　　(7)对于路基两侧的高边坡，需要进行稳定性分析验算，一般要采取边坡防护和排水防治措施。切方段潮湿路段两侧水沟下设渗沟，超高段加设横向导盲沟，减少红砂岩遇水软化从而影响路基稳定的可能性。

　　(8)在红砂岩路基施工和营运期间，要加强排水和隔水措施，确保排水通道畅通，路基表面无积水。

　　5结论

　　本文在论述了红砂岩路基沉降原理的基础上，提出了预测红砂岩路基沉降的简易公式，并提出了防治红砂岩路基沉降的施工控制措施，旨在为应对红砂岩路基沉降提供借鉴。

　　参考文献

　　[1] 洪毓康.土质土力学[M].北京：人民交通出版社，1990

　　[2] 交通部主编.公路软土地基路堤设计与施工技术规范[M].北京：人民交通出版社，1997

　　[3] 龚先兵.高速公路红砂岩路基修筑技术[S].长沙：湖南教育出版社，1999

　　[4] 余金维.湘南地区红砂岩路堤常见病害分析及防治对策[M].工程建设与设计，2008,10