涵洞软基处理方法

涵洞软基处理方法

摘要：通过对公路软土地段涵洞破坏的分析，从涵洞构造形式、涵洞构造与软基适应性等方面对涵洞软基处理方法进行了探讨。

关键词：涵洞；沉降；软基处理

1软土地段涵洞破坏机理分析软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大。软土地段的涵洞，常见的失稳现象是：涵洞中段沉降量比出入口两端大得多，形成涵身凹陷，过水断面减少，有些涵洞还同时出现出入口两端涵节向外侧挤出，并向后仰，使设计预留的沉降缝被拉宽，以致漏水漏土，部分或全部失去涵洞的作用。产生上述弊病的原因，多数是由于涵洞自重、

涵洞上覆荷载和路基填土的边载区力互相重叠，使地基土承受的附加应力超过其极限强度而造成剪切破坏。或因地基土的压缩沉降过大，涵洞的预留拱度不能弥补基础的下沉，而造成基板断裂，涵身凹陷。所以软基段的涵洞在设计与施工中，必须同时满足地基容许承载力和容许沉降量两个条件。

根据设计要求，处在公路软基部位的涵洞在施工过程中均应考虑地基容许承载力和容许沉降量因素。同时，针对个别涵洞位置有可能受到山体裂隙的影响，在处理过程中加设纵向排水盲沟，以消除地下水对涵洞基础的不利影响。

2处理方法探讨

2.1总体考虑

当软土层较薄（如厚度<3m）时，一般采用浅层换填法处理。处

理前经过地基承载力的验算，换算出需要处理的深度，然后采用换填片石（应选用不易风化的片石，片石厚度或直径不宜小于300mm）、碎石、砂砾等透水性材料的方法，换填至基底标高，尔后再进行基础浇筑。因为这种处理方式已得到大多数工程项目的认可，而且施工工艺简单，技术性不强，在此不作过多说明，现重点讨论厚层软基的处理方法。软土地段上的涵洞，可以采用桩基（一般指经济合理的复合地基），使之基本不发生沉降；也可以采用天然基础，容许发生一定的沉降。对这两种类型的基础形式，设计和施工时应考虑到下列不利因素：

1）无论哪种基础形式，当修筑涵洞后再填筑路堤时，若侧向位移大，翼墙和涵身都会受损坏，使接缝大开口；

2）若采用桩基支承时，涵洞与路堤衔接处产生差异沉降，会造成路面与涵面的错台及涵面拱起的“驼峰”现象，引起跳车及路面破坏。采用天然基础而容许一定程度的沉降，这种危害较轻微；

3）采用桩基支承时，作用于涵身及桩的负摩擦力增大，有时会造成涵身或桩的破坏；

4）采用天然基础时，若沉降量太大，尽管采取一定顺应沉降构造，也会造成涵身损坏或接缝开口，现时也会影响涵洞的浇水功能对于上述不利因素1）、4）项，应严格控制涵洞修筑时的侧向位移及完工后沉降量，对于2）、3）项除非不得已，否则也不提倡采用。

根据上述分析，最合理的技术方案是采用与两侧路堤相同的填

土预压固结措施，预压期可根据要求的工后沉降量来定，也可根据要求的地基固结度来定，然后开槽修建涵洞。这样既可使地基固结强度提高，也消除了大部分沉降，使涵洞与两侧路堤的变形协调一致，剩下的部分沉降可通过设置预留拱来调整。但是，实际情况往往达不到这样的要求，大多数工程项目工期都非常紧，而且在投标造价中也没有考虑二次开挖的成本，所以很难达到这样的要求，只能采取地基处理的方法使各项施工作业同步进行。涵洞若采用复合地基支承时，其桩柱形式一般选用深层搅拌桩、碎石桩或石灰桩等。

从现有软基处理工程实践和发展前景看，对饱水软粘土尤以干粉（水泥系或石灰系）喷射搅拌法为佳，因为该方法有经济合理、环境污染小、施工速度快等优点，不仅可以用于结构物的软基处理，而且可以应用于填土路堤的软基处理。乌鲁木齐涝坝沟—石人沟村公路改建工程大面积采用了这种方法，技术效果与经济效益都非常明显。采用该方法后，不仅提高了工程质量，而且加快了施工进度，减少了对环境的污染，为施工单位创造了良好的社会和经济效益。需要指出的是：从经济角度考虑，圆管涵软基一般不宜采用复合地基方案，因单个圆管涵基础需打设的桩柱数量很少，相对机械设备搬迁费和窝工费较高。

2.2按涵洞构造形式的考虑

公路常见的涵洞按其构造形式可分为钢筋混凝土圆管涵、钢筋混凝土箱涵、钢筋混凝土盖板涵和钢筋混凝土拱涵等四类。不同构造形式的涵洞，其软基处治方法也有所不同。

2.2.1钢筋混凝土圆管涵和箱涵

这两类涵洞刚度较大，整体性较好，基底压力较小，因此对软基的适应性较强。对地基的承载力要求一般不超过100kpa，与一般软土的容许承载力（60～90kpa）相差不大，若采用一定厚度的砂砾垫层，其承载力要求基本能满足，当计算沉降超出容许值时，原地基宜先与两侧路堤一起填土预压，预压期完后再开挖修建涵洞。

2.2.2钢筋混凝土盖板涵与拱涵

这两类涵洞按基础形式又可分为整体式基础与分离式基础两类。前者因基底压力较小、涵身刚度大、整体性较好，一般常用于软土地段。涵顶填土高度大于6m时，采用钢筋混凝土拱涵结构。盖板涵和拱涵其涵身及基础皆为素混凝土（尽管拱涵基础设有两层钢筋，但总体间距偏大，与桥梁基础无法相比），下部构造尺寸较大，因为素基底力比圆管涵和箱涵都大，其刚度和整体性也较差。根据实际情况，涵洞对地基的容许承载力要求一般在140～380kpa，比软土的容许承载力大得多。

因此除个别位置采用强夯碎石桩的处理方法外，一般采用的是下列两种方法：

1）当涵洞位置处在软基厚度较浅时（由现场实际判断），将软土全部挖除至基岩或硬土层，换填片石分层压实至基底标高以下1m 处，再填筑砂砾垫层。

2）当软基厚度较深时，首先检测基底处的地基承载力，然后反算换填碎石垫层的厚度（一般在1～1.5m），据计算厚度填筑级配碎

石垫层并用10t重锤强行夯实。

3涵身构造与软基的适应性问题

涵身构造与软基的适应性要求，一般从顺应沉降构造和涵身约束变形的辅助措施两个方面考虑。顺应沉降构造包括预留拱度和沉降缝，这是相辅相成的两个方面。预留拱度可按下述简化方法设置：在路堤中心处按相应的完工后沉降量△s预留，以这个量为基准，路肩内侧按0.8△s，坡脚按0.2△s预留。沉降缝的设置与涵洞的构造形式有关，一般圆管涵在全长范围内设置3至4道，其位置以在路基中部和行车道外侧为宜；盖板涵和拱涵每隔4_6m设置一道，沉降缝从基础到盖板接缝（或拱圈接缝）贯通。沉降缝的宽度一般为2cm，并且用沥青麻絮填塞10cm深。必须指出，顺应沉降构造对软基的沉降调整是有限度的，预留拱度应适当。一般路堤中心处相应的预留值△s以不超过涵洞软基的容许沉降量为妥。因此，当计算的最终沉降量大时，应首先考虑软基加固措施，使涵洞修建前的地基沉降量在容许范围内，再考虑预留拱度。实际上，绝大多数设计中没有考虑预留拱度的问题，仅以沉降缝的允许变形补偿沉降量的差值。在保证涵身稳定的前提下，还可以采用约束变形的辅助措施，以减少墙身变形或提高其抗变形能力。这类措施包括在涵洞全长范围内设置钢筋拉杆、洞口反压和加铰链钢筋等，这些措施与预留拱度的处理方法相接近，其实质是允许有较大的沉降变形。但是对公路而言，由于在较大的变形作用下必然会反射到对路面结构层产生破坏，所以并不提倡这些处理方式，主要从沉降缝的补偿方面