上埋式公路涵洞地基及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

殷邦國

摘 要： 為了能夠保障公路工程的整體質(zhì)量，為城市建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更加有利的支持，做好公路涵洞地基以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是非常必要的。本文首先對(duì)上埋式公路涵洞地基以及地基工作機(jī)理，設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了具體分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的設(shè)計(jì)工作者提供一些建議和參考。

關(guān)鍵詞： 上埋式公路涵洞；地基設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)

引言

在城市建設(shè)發(fā)展的過程中，公路所發(fā)揮的作用是不容忽視的。公路質(zhì)量直接影響交通運(yùn)輸與社會(huì)和諧穩(wěn)定，近些年來，隨著公路工程數(shù)量不斷增多，公路工程質(zhì)量也為社會(huì)各界所關(guān)注，其中地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)合理性直接影響公路質(zhì)量，深入研究地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，能夠更好的保障公路工程質(zhì)量。而在公路工程施工中，上埋式涵洞地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的難度較大，設(shè)計(jì)者應(yīng)該在充分了解涵洞工程地基與基礎(chǔ)工程機(jī)理的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，如此才能提高設(shè)計(jì)的可行性、合理性、科學(xué)性。

1地基承載力確定方法

地基承載力方法的確定方法有很多，而具體采用什么方法，要需要根據(jù)共設(shè)計(jì)安全等級(jí)有關(guān)，工程的安全等級(jí)越高，地基承載力的確定方法就越可靠，花的費(fèi)用就越高。

加強(qiáng)公路地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，是公路質(zhì)量得以提升的前提?；A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定：各區(qū)域的地基需要具有一定的承載力，在按公式進(jìn)行計(jì)算之前，應(yīng)對(duì)實(shí)際路面承載能力進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，并通過回收的數(shù)據(jù)完成地基方案的制定任務(wù)。總結(jié)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，公路地基的建筑方法同樣適用于橋涵地基的建筑，而對(duì)其建筑的基本規(guī)定為：橋涵地基需要進(jìn)一步完成地址勘測(cè)、原位測(cè)試、野外和在實(shí)驗(yàn)等多個(gè)過程，并利用公式對(duì)完整的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算，獲取最恰當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)方法。在對(duì)地基承載力進(jìn)行確認(rèn)時(shí)，可以根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況綜合運(yùn)用多項(xiàng)方法，例如：理論公式法、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析法、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算法等等。通過以上信息不難發(fā)現(xiàn)，為避免統(tǒng)一的承載力方法對(duì)區(qū)域性有所限制，現(xiàn)階段已取消了規(guī)范的公路地基承載力查表法，有效的避免了因人為原因而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確問題發(fā)生。地基承載力的確認(rèn)需要由工程設(shè)計(jì)人員以及施工人員共同合作，保持統(tǒng)一的建筑、設(shè)計(jì)思想，以提高地基的基本承載力、增強(qiáng)地基基礎(chǔ)抗性為原則，保證工程質(zhì)量，讓設(shè)計(jì)結(jié)果的使用價(jià)值更高，而這與涵洞工程的建筑策略背道而馳。

2涵洞工程地基及基礎(chǔ)工作機(jī)理

因?yàn)楹词菣M穿路基中公路工程的主要構(gòu)造物，在現(xiàn)代的涵洞地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為橋梁中地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一種類，通常情況下都是按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這里對(duì)山區(qū)高填堤涵洞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究之后，確定這種涵洞地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的地基基礎(chǔ)工作的性質(zhì)不同，所以如果使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式會(huì)使得涵洞的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力不均的現(xiàn)象，進(jìn)而使得涵洞的結(jié)構(gòu)受到破壞。

在對(duì)極限地基承載力進(jìn)行推演的時(shí)候，首先應(yīng)該假設(shè)地基的破壞面和破壞面上面的受力狀態(tài)、抗剪強(qiáng)度，然后地基土能夠在所假設(shè)的破壞滑動(dòng)面上被擠向地面，這時(shí)候就和設(shè)計(jì)的是相同的，可以根據(jù)靜力平衡來將地基的極限承載力進(jìn)行確定。這種理論模式通過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證之后能夠被證實(shí)。但是這種計(jì)算方式并不適合作為涵洞地基和基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)楹词且环N空心的路堤下面所填埋的構(gòu)造物。傳統(tǒng)地基及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)概念是要求地基和基礎(chǔ)的剛度越大（地基處理得越好），基礎(chǔ)底面越寬（基礎(chǔ)壓力越小，基礎(chǔ)沉降越?。喜繕?gòu)造物就越安全，而實(shí)際上涵洞的工作狀況剛好相反，這就是本文認(rèn)為按傳統(tǒng)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)涵洞地基與基礎(chǔ)是不科學(xué)的原因。事實(shí)證明這也是產(chǎn)生涵洞病害的原因之一。例如，有部分坐在軟基上的涵洞工程，設(shè)計(jì)上為滿足地基承載力的要求采用了樁基礎(chǔ)，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，凡是在軟基上采用樁基礎(chǔ)的涵洞工程，現(xiàn)已全面遭到破壞。

所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)理論中地基土被擠出地面的現(xiàn)象，在這里傳統(tǒng)的地基極限承載力不適合涵洞工程。通過上面的分析可知，傳統(tǒng)的極限承載力計(jì)算方式不適合涵洞工程，那么如果不按照極限情況對(duì)涵洞的地基承載力進(jìn)行考慮，是否能夠按照一些傳統(tǒng)的方法來將涵洞地基承載力進(jìn)行確定，下面進(jìn)行詳細(xì)的分析。

3設(shè)計(jì)方法

因?yàn)楣泛吹鼗突A(chǔ)受力工作特性與一般的公路地基以及基礎(chǔ)受力工作特性存在很大的不同點(diǎn)，所以公路橋涵地基和基礎(chǔ)規(guī)范中的基底壓力以及地基承載力的計(jì)算方法在涵洞工程中就不會(huì)起到任何的作用。從整個(gè)基礎(chǔ)規(guī)范中的所有設(shè)計(jì)計(jì)算方法來看，還是存在部分計(jì)算方法在涵洞工程中是適用的，比如，基礎(chǔ)埋置深度以及沉降計(jì)算方法，然而地基承載力的設(shè)計(jì)和確定原則在涵洞工程中不適用。上埋式公路涵洞地基及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)可以使用下面的方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。

3.1在不能夠確定涵頂土壓力分布以及基底土壓力反力分布的數(shù)值結(jié)果時(shí)，可以將土壓力和基地土反力之間的關(guān)系看作是線性關(guān)系，然后再對(duì)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析的時(shí)候要將安全系數(shù)考慮進(jìn)來。這時(shí)候涵洞上部的土壓力可以進(jìn)行確定，根據(jù)顧安全公式可以將涵頂土壓力和基底土壓力之間的線性關(guān)系進(jìn)行確定，進(jìn)而能夠?qū)⑵渲猩婕暗母鞣N量進(jìn)行確定。

3.2在使用細(xì)粒進(jìn)行填土?xí)r，當(dāng)將每一層中的土填實(shí)之后，就應(yīng)該沿涵洞周邊的墻的地方將填土體進(jìn)行切割，切出來一小段的縫隙，這段人工切斷填土體在沉降差的作用下，會(huì)產(chǎn)生豎向剪動(dòng)力，這個(gè)剪動(dòng)力的產(chǎn)生已經(jīng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明。這時(shí)候就可以將涵洞頂端的土壓力進(jìn)行確定，可以根據(jù)公路規(guī)范中上覆土柱的壓力來計(jì)算土壓力的大小。

3.3涵洞地基的承載力在涵洞基礎(chǔ)穩(wěn)定的情況下，等于涵側(cè)土堤下的地基承載力，所以地基在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，不能夠?qū)⑵湓O(shè)計(jì)成強(qiáng)涵基，也不能將其設(shè)計(jì)為弱路基，因?yàn)樵谶@兩種情況下都不能夠?qū)⒑吹牡鼗休d力進(jìn)行確定，這是因?yàn)檫@兩種涵側(cè)土堤的地基承載力無法進(jìn)行測(cè)定。涵洞地基承載力出現(xiàn)不足的情況，不能夠只針對(duì)涵洞的地基進(jìn)行處理，更應(yīng)該對(duì)涵洞兩側(cè)的地基進(jìn)行處理，這時(shí)候處理的范圍可以根據(jù)路堤的填土高度來進(jìn)行確定，并且對(duì)兩側(cè)地基的處理應(yīng)該與涵洞地基的處理標(biāo)準(zhǔn)相同。比如，一些沒有經(jīng)過特殊處理或者沒有經(jīng)過論證的軟基樁是不能夠作為涵洞基礎(chǔ)。

3.4在進(jìn)行涵洞地基和基礎(chǔ)驗(yàn)算的時(shí)候，使用的驗(yàn)算原則不是地基基地的壓力要小于地基所允許承載力，而是應(yīng)該計(jì)算涵頂水平面中涵體和兩側(cè)填土體之間的沉降差，并且這個(gè)沉降差應(yīng)該盡量縮減到最小，得到最小的沉降差之后，可以根據(jù)顧安全式來進(jìn)行反向推理得到，這樣進(jìn)行計(jì)算出來的結(jié)果能夠相對(duì)準(zhǔn)確。

3.5在對(duì)涵洞地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該將涵洞基礎(chǔ)平均總體的沉降量進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)沉降量應(yīng)該小于過水，或者是符合交通對(duì)涵體的沉降要求，這樣才能夠保證涵洞地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語

首次對(duì)公路涵洞地基和基礎(chǔ)的工作性狀進(jìn)行了機(jī)理分析，分析依據(jù)是大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際涵洞工程調(diào)研。以基底壓力小于地基承載力為原則的地基設(shè)計(jì)方法不適用于涵洞工程。結(jié)合涵洞、填土體、地基及基礎(chǔ)共同工作機(jī)理模型分析，提出了涵洞地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法與原則。本文建議的涵洞地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，還有待今后的工程驗(yàn)證和進(jìn)一步完善。■

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