软土地基预制拼装箱涵不均匀沉降因素分析

朱科桥

【摘要】：预制拼装箱涵已经成为公路建设中应用非常广泛的构件之一，但是在实际应用中其节段之间的连接相对较弱，非常容易受到地基的影响而发生不均匀沉降问题，特别是处在软土地基上更容易发生不均匀沉降。为了对软土地基上预制拼装箱涵不均匀沉降因素进行分析，本文主要以某案例分析软土地基弹性模量、宽度、深度、回填土厚度等因素对于箱梁不均匀沉降的影响，希望能够对相关人士有所帮助。

【关键词】：软土地基;预制拼装箱涵;不均匀沉降

0 引言

预制拼装涵洞在应用过程中常常会受到周边环境影响而发生不均匀沉降问题，此种不均匀沉降主要和路基表层载荷情况、下卧土层分布情况相关。一旦涵洞纵向不均匀沉降值超出了限定值就会造成涵洞形成应力集中，从而使得其内力不断增加，严重情况下就会造成涵洞形成裂缝，最终会造成漏水问题，对于涵洞耐久性以及运行的安全性造成较大影响。所以对于软土地基对预制拼装箱涵不均匀沉降因素进行分析是非常必要的。

1 案例基本情况概述

某高速公路其中一标段采取的是预制拼装箱涵，该标段箱涵的尺寸设定为6.8m×4.4m，其中壁厚为0.4m，总体设置14个节段。箱涵以及周边土体材料情况如表1所示。

2 软土地基对于预制拼装箱涵不均匀沉降的影响分析

工程施工时常常利用降低软土层宽度来降低隧道不均匀沉降的影响，由于实际地层土质常常是不均匀的，下卧土层中存在着软弱的夹层，这些非常容易造成涵洞的不均匀沉降，也容易形成应力集中问题并且产生不利影响。

（1）软土层强度的影响

涵洞基础之所以发生不均匀沉降问题，主要是由于涵洞结构底部初始软基以及基岩造成的，这是造成涵洞变形的根本原因。为了验证软土层强度对于涵洞不均匀沉降的影响，可以设定不容软土层弹性模量（包括10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa等）来对涵洞沉降实施计算。可以将软土宽度设定为8m，回填土深度设定为3.5m，以此基础计算所得到的软土层强度对于预制拼装箱涵不均匀沉降的影响曲线如图1所示。

从上图中可知，在软土地基基礎上预制拼装箱涵会发生不均匀沉降，并且变化趋势比较大。同时，随着软土层弹性模量的降低，箱涵不均匀沉降值以及覆盖区域都有所增加，并且随着和软土区域距离的接近，箱涵的不均匀沉降也越来越

显著。随着地基弹性模量和软土地基的接近，涵洞沉降影响区域越来越小。

随着软土层弹性模量的变化，有承插口箱涵不均匀沉降始终都小于无承插口箱涵，因此有承插口箱涵更能够控制沉降差，并且随着弹性模量的下降承插口所具有的作用更加显著。

总的来说，承插口以及软土层弹性模量都是影响箱涵不均匀沉降的关键性因素，需要给予足够重视。

（2）软土层宽度的影响

先要将回填土深度设定为3.5m，此种情况下分别对不同软土层宽度（4m、8m、12m、16m）在不同软土弹性模量（10MPa、25MPa）情况下预制拼装箱涵沉降量进行计算，能够获取软土层宽度对其影响曲线，同时也可以获取不同连接拼装箱涵随软土层宽度变化的沉降量对比曲线。

对于有承插口箱涵来说，若是地基土和软土弹性模量存在较大差异，那么随着软土层宽度的增加涵洞整体沉降值会成倍增加。从相关数据能够得知，4m的软土层宽度会引发3.3mm的箱涵不均匀沉降，16m的软土层宽度会引发9.3mm的箱涵不均匀沉降;对于无承插口箱涵来说，4m的软土层宽度会引发5.5mm的箱涵不均匀沉降，16m的软土层宽度会引发10.3mm的箱涵不均匀沉降。总的来说，随着软土层宽度的增加箱涵的不均匀沉降值也会有所加大，会对涵洞的整体产生较大的影响，很难符合最大沉降缝标准的要求。

有效控制软土层宽度时承插口会对箱涵不均匀沉降起到比较好的控制效果，但是一旦软土层宽度超出16m，那么箱涵的不均匀沉降差就比较小，此种情况下承插口对于箱涵不均匀沉降抑制效果有限。从中可知软土层宽度是箱涵不均匀沉降的关键性因素。

（3）软土层深度的影响

按照不同的回填土深度（1m、2m、3m、4m）对于预制拼装箱涵沉降量实施计算分析能够得到软土层深度对于预制拼装箱涵不均匀沉降的影响曲线，同时也可以获取不同连接拼装箱涵随软土层宽度变化的沉降量对比曲线。

随着软土层深度的增加箱涵的不均匀沉降会有所加大，对于无承插口来说，箱涵的不均匀沉降会随着软土层深度增加而上升，但有承插口箱涵不均匀沉降要明显低于无承插口的情况，这就说明承插口对于箱涵不均匀沉降具有相应的限制作用。

（4）回填土厚度的影响

设定不同的回填土厚度（0.5m、1.5m、2.5m、3.5m）情况下，对于不同软土弹性模量（10MPa、25MPa）预制拼装箱涵沉降量实施计算分析能够得到回填土厚度对于预制拼装箱涵不均匀沉降的影响曲线，同时也可以获取不同连接拼装箱涵随回填土厚度变化的沉降量对比曲线。

从结果分析得知，随着回填土厚度的增加，箱涵的不均匀沉降值会有明显的增加趋势。并且相对于无承插口箱涵来说，有承插口箱涵其在软土层中的不均匀沉降变化要小很多，并且在非软土层中箱涵并无明显变化，这就表明承插口对于避免箱涵不均匀沉降具有非常显著的作用。另外，在保证回填土厚度不变的情况下，相比于无承插口箱涵来说，有承插口箱涵能够大大减小沉降差的发展，并且随着回填土厚度的上升承插口所具有的作用会有所下降。

总的来说，承插口能够对箱涵沉降具有相应的限制作用，并且回填土埋深能够大大影响箱涵的不均匀沉降情况，所以在具体施工过程中要给予有效控制。

3 结束语

预制拼装箱涵由于可以在工厂预制、施工周期短、环保等特点得到了广泛应用。本文主要分析了软土地基情况下预制拼装箱涵不均匀沉降的相关影响因素，重点从软土层强度、软土层宽度、软土层深度以及回填土厚度等方面分析了影响情况，能够明确影响预制拼装箱涵不均匀沉降的关键因素，对于有效控制箱涵的不均匀沉降具有重要作用。

参考文献

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