上埋式公路涵洞地基及基础的设计

殷邦国

摘 要： 为了能够保障公路工程的整体质量，为城市建设与经济发展提供更加有利的支持，做好公路涵洞地基以及基础设计是非常必要的。本文首先对上埋式公路涵洞地基以及地基工作机理，设计方法进行了具体分析，希望能够为相关的设计工作者提供一些建议和参考。

关键词： 上埋式公路涵洞；地基设计；基础

引言

在城市建设发展的过程中，公路所发挥的作用是不容忽视的。公路质量直接影响交通运输与社会和谐稳定，近些年来，随着公路工程数量不断增多，公路工程质量也为社会各界所关注，其中地基与基础设计合理性直接影响公路质量，深入研究地基与基础设计，能够更好的保障公路工程质量。而在公路工程施工中，上埋式涵洞地基与基础设计的难度较大，设计者应该在充分了解涵洞工程地基与基础工程机理的情况下进行设计，如此才能提高设计的可行性、合理性、科学性。

1地基承载力确定方法

地基承载力方法的确定方法有很多，而具体采用什么方法，要需要根据共设计安全等级有关，工程的安全等级越高，地基承载力的确定方法就越可靠，花的费用就越高。

加强公路地基基础设计，是公路质量得以提升的前提。基础设计规定：各区域的地基需要具有一定的承载力，在按公式进行计算之前，应对实际路面承载能力进行数据检测，并通过回收的数据完成地基方案的制定任务。总结以往的工程经验，公路地基的建筑方法同样适用于桥涵地基的建筑，而对其建筑的基本规定为：桥涵地基需要进一步完成地址勘测、原位测试、野外和在实验等多个过程，并利用公式对完整的数据信息进行计算，获取最恰当的建设方法。在对地基承载力进行确认时，可以根据地区的实际情况综合运用多项方法，例如：理论公式法、经验总结分析法、现场数据计算法等等。通过以上信息不难发现，为避免统一的承载力方法对区域性有所限制，现阶段已取消了规范的公路地基承载力查表法，有效的避免了因人为原因而导致数据不准确问题发生。地基承载力的确认需要由工程设计人员以及施工人员共同合作，保持统一的建筑、设计思想，以提高地基的基本承载力、增强地基基础抗性为原则，保证工程质量，让设计结果的使用价值更高，而这与涵洞工程的建筑策略背道而驰。

2涵洞工程地基及基础工作机理

因为涵洞是横穿路基中公路工程的主要构造物，在现代的涵洞地基和基础设计已经成为桥梁中地基和基础设计中的一种类，通常情况下都是按照传统的设计方法来进行设计。在这里对山区高填堤涵洞的结构进行研究之后，确定这种涵洞地基和基础设计与传统的地基基础工作的性质不同，所以如果使用传统的设计方式会使得涵洞的结构出现受力不均的现象，进而使得涵洞的结构受到破坏。

在对极限地基承载力进行推演的时候，首先应该假设地基的破坏面和破坏面上面的受力状态、抗剪强度，然后地基土能够在所假设的破坏滑动面上被挤向地面，这时候就和设计的是相同的，可以根据静力平衡来将地基的极限承载力进行确定。这种理论模式通过实际的实验进行验证之后能够被证实。但是这种计算方式并不适合作为涵洞地基和基础进行计算，因为涵洞是一种空心的路堤下面所填埋的构造物。传统地基及基础的设计概念是要求地基和基础的刚度越大（地基处理得越好），基础底面越宽（基础压力越小，基础沉降越小），上部构造物就越安全，而实际上涵洞的工作状况刚好相反，这就是本文认为按传统的地基基础设计思想设计涵洞地基与基础是不科学的原因。事实证明这也是产生涵洞病害的原因之一。例如，有部分坐在软基上的涵洞工程，设计上为满足地基承载力的要求采用了桩基础，经调研发现，凡是在软基上采用桩基础的涵洞工程，现已全面遭到破坏。

所以在进行实验的时候不会出现理论中地基土被挤出地面的现象，在这里传统的地基极限承载力不适合涵洞工程。通过上面的分析可知，传统的极限承载力计算方式不适合涵洞工程，那么如果不按照极限情况对涵洞的地基承载力进行考虑，是否能够按照一些传统的方法来将涵洞地基承载力进行确定，下面进行详细的分析。

3设计方法

因为公路涵洞地基和基础受力工作特性与一般的公路地基以及基础受力工作特性存在很大的不同点，所以公路桥涵地基和基础规范中的基底压力以及地基承载力的计算方法在涵洞工程中就不会起到任何的作用。从整个基础规范中的所有设计计算方法来看，还是存在部分计算方法在涵洞工程中是适用的，比如，基础埋置深度以及沉降计算方法，然而地基承载力的设计和确定原则在涵洞工程中不适用。上埋式公路涵洞地基及基础的设计可以使用下面的方法来进行设计和计算。

3.1在不能够确定涵顶土压力分布以及基底土压力反力分布的数值结果时，可以将土压力和基地土反力之间的关系看作是线性关系，然后再对结构受力进行分析的时候要将安全系数考虑进来。这时候涵洞上部的土压力可以进行确定，根据顾安全公式可以将涵顶土压力和基底土压力之间的线性关系进行确定，进而能够将其中涉及的各种量进行确定。

3.2在使用细粒进行填土时，当将每一层中的土填实之后，就应该沿涵洞周边的墙的地方将填土体进行切割，切出来一小段的缝隙，这段人工切断填土体在沉降差的作用下，会产生竖向剪动力，这个剪动力的产生已经经过实验证明。这时候就可以将涵洞顶端的土压力进行确定，可以根据公路规范中上覆土柱的压力来计算土压力的大小。

3.3涵洞地基的承载力在涵洞基础稳定的情况下，等于涵侧土堤下的地基承载力，所以地基在进行设计的时候，不能够将其设计成强涵基，也不能将其设计为弱路基，因为在这两种情况下都不能够将涵洞的地基承载力进行确定，这是因为这两种涵侧土堤的地基承载力无法进行测定。涵洞地基承载力出现不足的情况，不能够只针对涵洞的地基进行处理，更应该对涵洞两侧的地基进行处理，这时候处理的范围可以根据路堤的填土高度来进行确定，并且对两侧地基的处理应该与涵洞地基的处理标准相同。比如，一些没有经过特殊处理或者没有经过论证的软基桩是不能够作为涵洞基础。

3.4在进行涵洞地基和基础验算的时候，使用的验算原则不是地基基地的压力要小于地基所允许承载力，而是应该计算涵顶水平面中涵体和两侧填土体之间的沉降差，并且这个沉降差应该尽量缩减到最小，得到最小的沉降差之后，可以根据顾安全式来进行反向推理得到，这样进行计算出来的结果能够相对准确。

3.5在对涵洞地基和基础设计的时候，应该将涵洞基础平均总体的沉降量进行计算，这个沉降量应该小于过水，或者是符合交通对涵体的沉降要求，这样才能够保证涵洞地基和基础设计符合设计标准。

结束语

首次对公路涵洞地基和基础的工作性状进行了机理分析，分析依据是大量的试验数据和实际涵洞工程调研。以基底压力小于地基承载力为原则的地基设计方法不适用于涵洞工程。结合涵洞、填土体、地基及基础共同工作机理模型分析，提出了涵洞地基与基础的设计方法与原则。本文建议的涵洞地基与基础设计方法，还有待今后的工程验证和进一步完善。■

參考文献

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