浅谈高填方涵洞处理方法

2高填方酒洞的减载方法
2.1利用涵洞基础的形式进行减载 通过涵洞基础形式的设计使涵洞利用土体相对下沉的
影响进行减载。但是在软土地基上涵洞的下沉不均匀或者沉 降过大都会使涵洞开裂漏水，同时怎样控制涵洞的下沉量， 这个是很难计算和控制。在高等级公路工程中，规范是不允 许路面下沉的，对于软土地基都要进行加固处理，因此这种 减载方法并不实用。 2.2充分利用涵洞地形优势
• 69 •
■路桥工程
杂，也没有实际的计算理论，因此也不实用。
2019 年
图1塑性垫层减载原理 2.3.2固化法
在涵洞的周围包裹刚度较大的固化材料,即在涵洞外加 了一个像箱涵的“套子”,涵洞上的土压力大部分由其承担, 从而达到减小涵洞顶部土压力荷载的目的，如图2所示。固 化法通过增加涵洞周围土体强度和刚度以减小作用于涵洞 顶的土压力，但其施工过程复杂,对于材料的要求很高,也没 有实际的计算理论。因此，此法也不实用。
1高填方涵洞存在的问题
髙填方涵洞大多是“十涵九裂”。总结涵洞病害产生的原 因，主要有以下三点：
（1） 涵洞顶覆土荷载过大，结构尺寸偏小,地基形式不合 理等。对于低填方涵洞，大多是用“土柱法”进行外部荷载的 等效,为了节约经济，常采用分离式地基。但是对于高填方涵 洞,涵顶土压力系数总体上随填土高度的增大而增大，由于 土拱效应的不稳定性，土压力系数在增大过程中会产生波 动,土体的压力并不是线性变化而是非线性的，所以对于计 算往往是不精确的。为了安全性考虑采用“土柱法”计算是偏 大的,造成成本的浪费，同时分离式基础也很容易破坏,在高 填方涵洞中不建议采用。
（2） 基础的不均匀沉降,对于软土地基的处理,大多是理 论计算，对于下层地基的变形是难以估计的。随着填方高度 的增高，涵顶和地基平面的沉降及差异沉降也随之增大，尤 其在不对称涵洞布设时，因此造成了基础的不均匀沉降，拉 裂涵洞。
（3） 没有考虑涵洞与土之间的相互作用,而是将填土孤 立地视为外部荷载并简化为线性荷载作用于涵洞之上，没有 考虑地形、地基条件等诸多因素对涵洞受力的影响。
这个方法是目前比较新的一种想法，有以下几个优点： ①减载力学机理明确，可进行结构计算,确定“加筋桥”架设 的位置，架设的尺寸及数量等。②既利用了摩阻力又不会造 成路面结构的沉降。③加筋材料是在工厂统一生产和设计, 质量有保障。④施工工艺简单。
但是，由于它是一种新的设计方法也有一些不足:①钢 筋埋在很深的土里如何保护，当钢筋氧化后,承载力会明显 下降,这对于高填方涵洞是很危险的,所以还需要特殊材料 的进一步发展。②力学机理虽然明确，但是土里的受力，尤其 是高填方的涵洞,受力是很复杂的,这些理论公式还没有经 过实践的检验，对于设计也是难以控制的。
0引言
我国是一个多山的国家,山地和丘陵占国土面积的三分 之二。在山区高等级公路中，由于低洼的地方比较多,为了消 方、节约经费和保护土地、环境等，桥梁方案改为路基方案。 为满足排水要求,必须在这些地方修筑高填方涵洞,这是山 区公路高填方涵洞较多的一个重要原因。所谓高填方涵洞并 没有明确的定义，据相关文献，认为填土总高度超过18m（± 质）或超过20m（石质）的涵洞即为高填方涵洞。当路线穿越山 涧谷底时，涵底地质条件复杂,软土厚度和成分分布不均匀, 高填方涵洞往往面临地基承载力偏弱、不均匀沉降和出现临 空面导致整体或局部失稳等问题。对于高填方涵洞,应该研 究如何降低它所承受的荷载及如何加强地基承载力,才能很 好地解决高填方涵洞的问题。
所谓“加筋桥”减载就是在涵顶上方一定宽度和高度范 围内,用低于一般压实度的土体填筑,而周围其他地方用常 规压实的土体填筑,在涵洞上方形成一个较软弱填土填筑的 “孔”（把它叫“减载孔”）;在“孔”上方，分层加筋压实,加筋层 数通过计算而定,而加筋两端锚固在“孔”两侧具有较高压实 度的土层中，形成“加筋桥”;在填土压力作用下，孔内较软弱 填土与周围压实填土间形成沉降差，加筋桥下挠被动受力， 并在下挠过程中通过锚固作用把作用于加筋桥上的土压力 传递到涵台外两侧的土体上，使作用于涵顶的土压力由“加 筋桥”承担而达到减载的目的，如图5所示。
利用土体发生相对位移时产生的摩阻力把涵洞顶的土 压力分散到涵洞外，从而减小涵洞顶上的土压力。 2.3.1塑性垫层法
即在涵洞两侧及顶部填筑一定厚度的塑性土或塑性材 料，外侧的土体要超实填压。在涵洞上层的土体分层填筑和 压实的过程中，要求涵洞周围塑性材料的变形大于外围土体 沉降量,从而使上覆荷载传递到两侧外围填土上，达到减载 的目的，如图1所示。用塑性垫层法减载的力学原理比较明 确,但对于埋在土里的塑性材料和土体的相对沉降量如何控 制才能起减载作用,在设计中难以把握,使这种方法在设计、 应用中缺乏可操作性。同时这种方法中的垫层沉降压缩量很 难控制，很可能引起路面的沉降，这对于公路建设来讲是违 规的。因此,这个方法是不成熟的，并不实用。
第9期（总第221期）
路桥工程・
浅谈高填方涵涓处理方法
黄晓新 （福建第一公路工程集团有限公司，福建泉州362000）
摘要针对山区高速公路中高填方涵洞病害餉情况,通过分析原因，比较高填方涵洞的处理方法,提出了加筋桥 减载法和涵洞底加桩基两种方法，可有效地解决特殊地形、地质情况下的涵洞结构破坏等问题。
关键词高填方涵洞；减载方法;地基处理
图2固化法减载原理 2.3.3拱承法
如图3所示,在确定出涵洞——路堤结构上的自卸拱位 置后,采用固化材料使土拱线附近土体强度增加,拱效应进 一步强化与稳定,使作用于涵洞上的土压力仅为拱下土体的 重量。采用的固化剂不好控制。
填土
图4综合法减载示意图 2.3.5 “加筋桥”减载法
一般涵洞不可能正好设置在沟谷的中间,而涵洞距沟谷 岸坡较近一侧，涵顶外的土压力较小。这是由于受到土柱体 摩阻力作用的影响，当涵洞顶上部的土体有下移时,它和岸 坡就会发生相对位移，从而产生摩阻力，达到减载的效果。当 涵洞埋设在沟谷时,由于沟谷的不对称性，也会出现偏载效 应，即导致涵台两侧的土压力不相等,一侧的土压力明显大 于另一侧，从而导致地基的不均匀沉降，引起结构物破坏。对 于涵洞位置的选择，即要使它能充分利用地形可以有效地减 载,又必须考虑偏载效应的影响，因此这种减载方法相对不 实用。 2.3利用人工措施进行减载