論路基處涵洞的基礎(chǔ)設(shè)計及其地基的處理

作為山區(qū)公路排水系統(tǒng)中的基礎(chǔ)構(gòu)造物之一，涵洞所處地段通常具有較為復(fù)雜的地質(zhì)、地形及其水文條件，因此，必須對科學(xué)地進行涵洞的基礎(chǔ)設(shè)計，方可保證路基的安全性。鑒于此，本文以某一工程為例對山區(qū)某路基處涵洞的基礎(chǔ)設(shè)計及其地基的處理進行了研究，希望能為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供借鑒。

涵洞主要是為了將地面水進行渲泄而在橫穿路基處進行了小型排水構(gòu)造物的設(shè)置，以便實現(xiàn)公路沿線地表水的迅速排除，確保公路路基的安全性。此外，對于高等級的公路而言，其中的涵洞還被廣泛用作通道及護管，以供車輛、行人、牲畜以及各種類型管線的通過。由于山區(qū)公路沿線地段的地質(zhì)地形及水文條件通常十分復(fù)雜，且水系發(fā)育相對豐富，因而涵洞的數(shù)量也相對較多，涵洞的工程量比重可占整體工程量的10%-40%，因此，涵洞設(shè)計合理與否，其可否有效滿足排水的需要將直接關(guān)系著其使用效果及整個工程的質(zhì)量。本文重點就路基處涵洞的基礎(chǔ)設(shè)計及其地基處理進行了實例研究。

工程概況

某公路很多處的路基均需填方后進行涵洞的布設(shè)，本文以工程中的K237+406.50涵洞為例，對其基礎(chǔ)設(shè)計以及地基處理進行分析。K237+406.50涵洞屬于1-4.00m×4.00m的明板涵，其中一半基礎(chǔ)位于填方路基上。本工程涵洞處的路基寬度為9.1m，設(shè)計的速度為30km/h，汽車荷載：公路—iv級。

涵洞基礎(chǔ)設(shè)計相關(guān)技術(shù)要求

對于地基基礎(chǔ)而言，其設(shè)計過程不僅要符合上部構(gòu)造的相關(guān)要求，還要滿足地基土變形及強度方面的要求，設(shè)計過程中應(yīng)當注重實踐經(jīng)驗，宜就地進行取材，因地制宜地對地基基礎(chǔ)進行設(shè)計，設(shè)計過程中應(yīng)當滿足如下幾個方面的技術(shù)要求：1）對于地基土抗剪切破壞以及防穩(wěn)定性喪失等方面的能力而言，應(yīng)當滿足足夠的安全程度，以下為其設(shè)計通式：地基上所作用的平均土壓力p≤地基承載力f；2）對于基礎(chǔ)沉降量v而言，其應(yīng)當小于地基允許的變形量；3）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)當具備足夠剛度、強度以及耐久性。

路基處涵洞地基的處理及其基礎(chǔ)設(shè)計

1. 路基處地基的處理

若路基涵洞處的地基處理方法不對，或者處理過程不到位，將會導(dǎo)致地基土強度嚴重不足，并造成不均勻沉降、較大沉降量以及滑動穩(wěn)定性相對較差等情況的發(fā)生，因此，必須對填方處的地基進行合理有效的處理，為了確保加固處理的效果，必須在原地面進行挖臺階處理，由于本工程廢棄碎石土相對較多，因而采用碎石土分層填筑壓實法來進行加固處理，經(jīng)過碎石土的加固處理后，需在地基干密度及壓實度進行取樣檢驗，看其是否達到要求規(guī)定的97%。

2. 基礎(chǔ)設(shè)計指標的確定

經(jīng)驗算及經(jīng)驗可知，以軸心荷載為依據(jù)初步確定基礎(chǔ)的底面積為15.41m2，由涵臺長度9.1m，經(jīng)計算可得基底寬度為1.69m。經(jīng)計算可知，整體式基礎(chǔ)太浪費，因此本工程應(yīng)當采用的是分離式基礎(chǔ)。對于分離式基礎(chǔ)而言，其基底的寬度采用的是9. 1m，基礎(chǔ)截面中偏心距作用點的最大壓力為124.0kPa。通過對地基承載力的驗算，可得其承載力為251.2kPa，Pmax為124.0kPa

3. 路基的處理方法

目前，橋涵地基土中所應(yīng)用的加固處理法包括許多類型，范圍較小的加固處理法通常包括了表層壓實法以及重錘夯實法等。本文重點采用了重錘夯實法來對工程K237+406.50涵洞進行地基的處理。對于重錘夯實法而言，其可以基本上將深度中黃土的失陷性進行有效地消除和加固，并充分降低夯實土層的透水性及其壓縮性，從而有效實現(xiàn)地基承載力以及變形模量的大幅提高。

（1）加固處理的主要機具包括了夯錘以及起重機械等，其中，夯錘形狀應(yīng)盡量選擇截頭圓錐體，可采用C20鋼筋混凝土進行制作，底部采用厚度為20mm的鋼板，在接近底面處進行廢鐵的加填以便使其重心下降，錘重最好在20kN左右，錘底的直徑通常為1.0-1.5m之間，錘底面的靜壓力應(yīng)當控制在15-20kPa之間。對于起重機械而言，使用較多的有履帶式起重機、帶有摩擦絞車的挖土機以及打樁機等，也可使用自制桅桿式或者龍門式起重機等。對于其起重能力而言，若直接采用鋼索進行夯錘的懸吊時，應(yīng)超過錘重的三倍，若采用的是自動脫鉤裝置時，應(yīng)當超過錘重的1.5倍。

（2）加固處理的要點包括試夯、夯擊的順序以及質(zhì)量檢驗等等。試夯過程中，重錘在夯實之前應(yīng)先通過試驗，在靠近待處理地基處進行試夯，試夯之后應(yīng)進行探井的挖掘，以便對夯實的效果進行檢查，對基坑下深2.5m以內(nèi)的每隔0.5m處的密實度進行檢驗，并同未夯實前地基的密實度進行對比。經(jīng)試夯選則可滿足設(shè)計密實度以及夯實深度的落距、夯實質(zhì)量以及底面直徑，并進行最后下沉量、總下沉量以及最少夯擊次數(shù)等技術(shù)數(shù)據(jù)的確定，通過重錘進行分層填土地基的夯實時，每層的虛鋪厚度通常同鋪底的直徑相當，試夯層數(shù)應(yīng)大于等于2層。夯擊順序應(yīng)當本著先周邊后中間的順序進行，同基面若高低不平時應(yīng)先深后淺，同時還要方便起重機進行移動，以便提高工作效率，一夯挨著一夯的順序來進行，一次循環(huán)中相同夯位應(yīng)當進行兩次連夯，下一循環(huán)夯位應(yīng)同前一循環(huán)進行1/2錘印的錯開。經(jīng)反復(fù)循環(huán)后使總夯沉量達到90%試夯總夯沉量，同時，在符合最后下沉量規(guī)定時再停止進行夯擊。進行質(zhì)量檢驗時，應(yīng)當對最后下沉量以及夯擊遍數(shù)是否滿足規(guī)定范圍進行檢驗，此外，還應(yīng)對總下沉量是否滿足試夯總下沉量的90%進行抽查，抽查以后若質(zhì)量不合格必須進行補夯，直到合格為止。

（作者單位：西北民族大學(xué)土木工程學(xué)院）