涵洞软土地基处理方法研究

| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application2019年第6期

涵洞软土地基处理方法研究

李坤鸿

（垫江县交通建设工程质量安全监督站，重庆󰀃408300）

摘 要：基于省道S415四川邻水界至长寿双龙三级公路建设的实践，结合软土地基路段（K0+160～K10+180）的设计资料和施工过程中的跟踪检测，利用换土垫层法进行分析研究，提出了适合涵洞软土地基的处理方法。关键词：涵洞；软土地基；方法研究中图分类号：U449󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃随着重庆交通建设“三年行动计划”的实施，市域范围内的公路网提档升级进程显著加快，我县为完善“二环八射八联”的骨干路网建设，实现“内畅外联”的目标，顺势启动了省道S415四川邻水界至长寿双龙的交通基础设施建设工作。该公路沿线经过的水田、鱼塘较多，在建设的过程中，主管部门十分注重环境效益、经济效益以及使用功能，因此在本次公路的施工过程中充分考虑环保、经济的因素，保证涵洞基础稳定的同时，尽量节约资源、减少占用农田。水田、鱼塘常年被水浸泡，排水挖除有机质土后，涵洞位置达不到设计地基承载力要求，因此，本文探讨了公路沿线涵洞经过的水田、鱼塘位置的软土地基处理方法，为今后的公路建设工作提供借鉴。

1 省道S415概况

省道S415四川邻水界至长寿双龙段，南北走向，三级公路标准，设计车速30km/h，路基宽度7.5m，路线全长约79.5km，设计荷载为公路-Ⅱ级，全线采用沥青混凝土路面。项目位于重庆市垫江县，境内东西部山岭耸峙，切割成谷，山间槽地交错；中部高滩河纵贯全境，一系列溪河、小沟冲、平坝镶嵌其中，形成绵亘起伏的丘陵。其K0+160～K10+180路段大部为农田，间或分布有鱼塘，该路段共设置50余道盖板涵，涵洞孔径1～3m。

2 涵洞软土地基处理方法

2.1 盖板涵设计

新建涵洞断面形式为矩形，结构形式为钢筋混凝土盖板涵。盖板采用C30钢筋混凝土、涵台身采用C30混凝土、涵身基础采用C20混凝土、帽石采用C30混凝土、涵底铺砌采用M7.5浆砌片石，盖板涵基础承载力应不小于0.25MPa。

2.2 涵洞软土路基处理方案

涵洞位置开挖至设计标高后，根据检测单位动力触探试验检测报告，K0+160～K10+180路段涵洞所处位置的地基承载力在80～100kPa，不满足设计要求。

设计方案对水田、鱼塘路段处理方法是，当软土层较浅（H＜2.0m），采用全部挖除，换填挖方中的石方或碎石；当过湿土层较深（2.0m＜H＜4.0m）时，清除表层腐植土后采用抛片石进行挤淤处理，片石粒径采用10～60cm。片石上满铺20cm的连槽碎石或砂砾垫

作者简介：李坤鸿（1986—），男，工程师，研究方向：道路工程。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2019）06-0072-02

层作为过渡层，再进行填土分层碾压，道路填方段涵洞位置压实度要求＞93%，最后施工洞身基础。

实施过程中，由于该路段淤泥质土层较厚，触变性一般为2～5。在饱水状态下，经扰动或振动，其结构受到破坏，土体的强度显著降低，呈稀释流动状态，产生侧向滑动、沉降及向基底两侧挤出。采用的设计方案为挤淤处理，但是方案执行过程中，难以将片石挤下去，且片石易受水的影响，难以确保公路运营期内涵洞基础的稳定。

因此，在设计的基础上优化处理方案。根据开挖后检测的地基承载力，以120kPa为界限，采取2种处置方式：方式一，地基承载力＜120kPa，换填2m厚的片碎石，在上面铺筑一层0.5m厚的C20片石混凝土；方式二，地基承载力＞120kPa，换填2m厚的砂砾石，在换填层的顶部设置2层土工格栅，采用钢筋锚钉锚固。处置完成后，方可进行正常涵洞的砌筑。2.3 使用换土垫层法分析

利用换土垫层法，可以提高地基承载力，减少沉降量。垫层的设计不但可以满足构筑物对地基变形及稳定的要求，也符合经济合理性原则。

为便于分析，选取1.5m×1.5m钢筋混凝土盖板涵作为模板。

（1）方案一地基承载力小于120kPa，钢筋混凝土盖板涵基础宽度45cm，襟边20cm，修正后的地基承载力特征值fa=118kPa，换填材料系数ym=20，具体参数如表1所示。

按工程经验进行试算，换填材料采用2m片碎石+0.3m片石混凝土。如表2所示，采用0.3m片石混凝土，地基承载力是不满足要求的，片石混凝土厚度至少≥0.5m。因此根据计算结果，盖板涵基础铺筑一层0.5m厚的片石混凝土垫层。

（2）方案二地基承载力＞120kPa，钢筋混凝土盖板涵基础宽度45cm，襟边20cm，修正后的地基承载力特征值fa=158kPa，具体参数如表3所示。

如表4所示，换填材料采用砂砾石，按工程经验进行试算，采用2m砂砾石垫层换填后，盖板涵基底承载力满足要求。

3 处治实例

3.1 工程处治

本次对省道S415四川邻水界至长寿双龙段分别选取2处具有代表性的钢筋混凝土盖板涵位置进行处置，K1+960涵长9.5m，K2+927涵长12.75m，孔数及孔径为1-1.5m×1.5m。首先对水田路段进行排水处理，然后

2019年第6期Engineering Technology and Application| 工程技术与应用 | ·73·表1 盖板涵基础数据及换填混凝土材料参数基底宽度b（m）基础底埋深h（m）填土重度γ（kN/m3）2.40.620垫层厚度（m）0.3地基承载力特征值faz（kPa）换填材料110混凝土z/b实际值0.125z/b修正值θ差值0.12515.000󰀃表2 地基承载力小于120kPa，采用0.3m片石混凝土垫层计算结果

基底自重应力pc

（kPa）12

基底平均压力pk

（kPa）250

压力扩散角θ

（°）45

垫层底附加应力pz

（kPa）190.4

垫层底自重应力pcz

（kPa）18

换填后承载力特征值faz

（kPa）208.4

垫层厚度不宜小于0.5m

结果

表3 盖板涵基础数据及换填砂砾石材料参数

基底宽度b（m）基础底埋深h（m）填土重度γ（kN/m3）垫层厚度（m）地基承载力特征值faz（kPa）换填材料

2.4

0.9

20

2.0

158

砂砾石

z/b实际值0.833

z/b修正值θ差值0.500

30.000

表4 地基承载力大于120kPa，采用2m砂砾石垫层计算结果

基底自重应力pc基底平均压力pk压力扩散角θ垫层底附加应力pz垫层底自重应力pcz换填后承载力特征值faz

（kPa）18

（kPa）208.4

（°）30

（kPa）90.031

（kPa）58

（kPa）155.031

垫层厚度设计合理，承载力满足要求

结果

对K1+960处开挖，最后进行地基承载力试验，结果为82kPa。而K2+927处开挖后进行地基承载力试验，结果为118kPa，开挖的土质具有高压缩性、高孔隙比、高含水量等特点。

根据地基承载力试验结果对以上盖板涵地基进行换填，换填片石采用的是挖方中的石方，浸水抗压强度不低于15MPa，尺寸在50cm左右。对K1+960处进行换填，先采用2m厚片碎石分层填筑，钢轮压路机振动碾压，然后砌筑0.5m厚的片石混凝土。对K2+927处换填2m厚的砂砾石，临近顶面时铺设2层土工格栅。两处地基加固处理过程中进行地基承载力试验，以地基承载力特征值控制，待地基承载力满足要求后，施工钢筋混凝土盖板涵。

3.2 沉降观测

在涵洞侧墙内侧设置沉降观测点，每侧各设置3个，每个涵洞共设置6个观测点，采取用二等水准测量要求进行观测。对施工后的地表沉降进行观测，每周观测一次，观测成果如表5所示。

从表5可以看出，各个断面12周沉降值最大，随着时间增加，沉降量逐渐减小。在处置后的地基上修筑的钢筋混凝土盖板涵，其使用状况良好。

表5 观测时间及地表沉降值

盖板涵K1+960K2+927

4周累计沉降8周累计沉降12周累计沉降量（mm）量（mm）量（mm）

0.70.7

1.72.2

3.94.5

16周累计沉降

量（mm）

4.65.3

4 结束语

综上所述，针对软土地基上砌筑钢筋混凝土盖板涵易导致沉降破坏的问题，本文根据工程实践提出了减少不均匀沉降的处置方案，可以为以后的设计及施工提供借鉴。

参考文献：

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