軟土地基預制拼裝箱涵不均勻沉降因素分析

朱科橋

【摘要】：預制拼裝箱涵已經成為公路建設中應用非常廣泛的構件之一，但是在實際應用中其節段之間的連接相對較弱，非常容易受到地基的影響而發生不均勻沉降問題，特別是處在軟土地基上更容易發生不均勻沉降。為了對軟土地基上預制拼裝箱涵不均勻沉降因素進行分析，本文主要以某案例分析軟土地基彈性模量、寬度、深度、回填土厚度等因素對于箱梁不均勻沉降的影響，希望能夠對相關人士有所幫助。

【關鍵詞】：軟土地基;預制拼裝箱涵;不均勻沉降

0 引言

預制拼裝涵洞在應用過程中常常會受到周邊環境影響而發生不均勻沉降問題，此種不均勻沉降主要和路基表層載荷情況、下臥土層分布情況相關。一旦涵洞縱向不均勻沉降值超出了限定值就會造成涵洞形成應力集中，從而使得其內力不斷增加，嚴重情況下就會造成涵洞形成裂縫，最終會造成漏水問題，對于涵洞耐久性以及運行的安全性造成較大影響。所以對于軟土地基對預制拼裝箱涵不均勻沉降因素進行分析是非常必要的。

1 案例基本情況概述

某高速公路其中一標段采取的是預制拼裝箱涵，該標段箱涵的尺寸設定為6.8m×4.4m，其中壁厚為0.4m，總體設置14個節段。箱涵以及周邊土體材料情況如表1所示。

2 軟土地基對于預制拼裝箱涵不均勻沉降的影響分析

工程施工時常常利用降低軟土層寬度來降低隧道不均勻沉降的影響，由于實際地層土質常常是不均勻的，下臥土層中存在著軟弱的夾層，這些非常容易造成涵洞的不均勻沉降，也容易形成應力集中問題并且產生不利影響。

（1）軟土層強度的影響

涵洞基礎之所以發生不均勻沉降問題，主要是由于涵洞結構底部初始軟基以及基巖造成的，這是造成涵洞變形的根本原因。為了驗證軟土層強度對于涵洞不均勻沉降的影響，可以設定不容軟土層彈性模量（包括10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa等）來對涵洞沉降實施計算。可以將軟土寬度設定為8m，回填土深度設定為3.5m，以此基礎計算所得到的軟土層強度對于預制拼裝箱涵不均勻沉降的影響曲線如圖1所示。

從上圖中可知，在軟土地基基礎上預制拼裝箱涵會發生不均勻沉降，并且變化趨勢比較大。同時，隨著軟土層彈性模量的降低，箱涵不均勻沉降值以及覆蓋區域都有所增加，并且隨著和軟土區域距離的接近，箱涵的不均勻沉降也越來越

顯著。隨著地基彈性模量和軟土地基的接近，涵洞沉降影響區域越來越小。

隨著軟土層彈性模量的變化，有承插口箱涵不均勻沉降始終都小于無承插口箱涵，因此有承插口箱涵更能夠控制沉降差，并且隨著彈性模量的下降承插口所具有的作用更加顯著。

總的來說，承插口以及軟土層彈性模量都是影響箱涵不均勻沉降的關鍵性因素，需要給予足夠重視。

（2）軟土層寬度的影響

先要將回填土深度設定為3.5m，此種情況下分別對不同軟土層寬度（4m、8m、12m、16m）在不同軟土彈性模量（10MPa、25MPa）情況下預制拼裝箱涵沉降量進行計算，能夠獲取軟土層寬度對其影響曲線，同時也可以獲取不同連接拼裝箱涵隨軟土層寬度變化的沉降量對比曲線。

對于有承插口箱涵來說，若是地基土和軟土彈性模量存在較大差異，那么隨著軟土層寬度的增加涵洞整體沉降值會成倍增加。從相關數據能夠得知，4m的軟土層寬度會引發3.3mm的箱涵不均勻沉降，16m的軟土層寬度會引發9.3mm的箱涵不均勻沉降;對于無承插口箱涵來說，4m的軟土層寬度會引發5.5mm的箱涵不均勻沉降，16m的軟土層寬度會引發10.3mm的箱涵不均勻沉降。總的來說，隨著軟土層寬度的增加箱涵的不均勻沉降值也會有所加大，會對涵洞的整體產生較大的影響，很難符合最大沉降縫標準的要求。

有效控制軟土層寬度時承插口會對箱涵不均勻沉降起到比較好的控制效果，但是一旦軟土層寬度超出16m，那么箱涵的不均勻沉降差就比較小，此種情況下承插口對于箱涵不均勻沉降抑制效果有限。從中可知軟土層寬度是箱涵不均勻沉降的關鍵性因素。

（3）軟土層深度的影響

按照不同的回填土深度（1m、2m、3m、4m）對于預制拼裝箱涵沉降量實施計算分析能夠得到軟土層深度對于預制拼裝箱涵不均勻沉降的影響曲線，同時也可以獲取不同連接拼裝箱涵隨軟土層寬度變化的沉降量對比曲線。

隨著軟土層深度的增加箱涵的不均勻沉降會有所加大，對于無承插口來說，箱涵的不均勻沉降會隨著軟土層深度增加而上升，但有承插口箱涵不均勻沉降要明顯低于無承插口的情況，這就說明承插口對于箱涵不均勻沉降具有相應的限制作用。

（4）回填土厚度的影響

設定不同的回填土厚度（0.5m、1.5m、2.5m、3.5m）情況下，對于不同軟土彈性模量（10MPa、25MPa）預制拼裝箱涵沉降量實施計算分析能夠得到回填土厚度對于預制拼裝箱涵不均勻沉降的影響曲線，同時也可以獲取不同連接拼裝箱涵隨回填土厚度變化的沉降量對比曲線。

從結果分析得知，隨著回填土厚度的增加，箱涵的不均勻沉降值會有明顯的增加趨勢。并且相對于無承插口箱涵來說，有承插口箱涵其在軟土層中的不均勻沉降變化要小很多，并且在非軟土層中箱涵并無明顯變化，這就表明承插口對于避免箱涵不均勻沉降具有非常顯著的作用。另外，在保證回填土厚度不變的情況下，相比于無承插口箱涵來說，有承插口箱涵能夠大大減小沉降差的發展，并且隨著回填土厚度的上升承插口所具有的作用會有所下降。

總的來說，承插口能夠對箱涵沉降具有相應的限制作用，并且回填土埋深能夠大大影響箱涵的不均勻沉降情況，所以在具體施工過程中要給予有效控制。

3 結束語

預制拼裝箱涵由于可以在工廠預制、施工周期短、環保等特點得到了廣泛應用。本文主要分析了軟土地基情況下預制拼裝箱涵不均勻沉降的相關影響因素，重點從軟土層強度、軟土層寬度、軟土層深度以及回填土厚度等方面分析了影響情況，能夠明確影響預制拼裝箱涵不均勻沉降的關鍵因素，對于有效控制箱涵的不均勻沉降具有重要作用。

參考文獻

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