史娜

【摘 要】本論文的主要內(nèi)容包括選擇鐵路涵洞基礎(chǔ)類型，選用建筑材料，確定基礎(chǔ)尺寸，決定基礎(chǔ)埋置深度以及基礎(chǔ)處理措施等。本文針對鋼筋混凝土圓形涵洞、矩形涵洞、鋼筋混凝土蓋板箱涵、混凝土高失拱形涵洞的基礎(chǔ)設計做相關(guān)的論述。

【關(guān)鍵詞】鐵路涵洞；基礎(chǔ)尺寸；鋼筋混凝土；基礎(chǔ)處理措施；剛性角

引言

涵洞基礎(chǔ)一般可分為有基和無基兩種。有基又可分為整體式和非整體式兩種?；A(chǔ)形式應按涵洞的類型、涵頂填方高度、孔徑大小、基地地質(zhì)條件及地基處理方法等進行選擇。

一、常用的各類涵洞的基礎(chǔ)使用條件

（一）鋼筋混凝土圓形涵洞、矩形涵洞及其他封閉式涵洞

根據(jù)基底土壤種類、地下水的狀態(tài)及地基土壤的凍脹性等情況，采用有機（整體式）或無基（僅有砂墊層或夯實層）。

1.涵洞受兩旁路堤土柱壓重。使地基承載能力有所提高，當基底土壤的容許承載力等于及大于150kPa時，不論土層能否滿足設計壓應力的要求，一般可采用整體式基礎(chǔ)，惟應注意要設置上拱度，以減免使用中的塌腰病害。若涵洞建在太差的地基上，沉陷量較大時，即土壤容許承載力小于150kPa時并小于設計基底壓應力時，則引另采取措施處理地基。

2.如基底土壤是巖石；礫石土、卵石土；礫砂、粗砂、中砂及細砂，墊層或夯實層的厚度不小于40cm，且土質(zhì)均勻，下沉量不大者，涵洞可采用無基基礎(chǔ)。但涵洞出入口仍設實體基礎(chǔ)并考慮防滲作用，以減免凍脹病害。

非嚴寒地區(qū)，土質(zhì)均勻，下沉量不大的粘性土（如硬塑狀態(tài)，半硬塑狀態(tài)的粘性土）和位于地下水位以上的中密粉砂土，亦可考慮采用無基涵洞。

采用無基基礎(chǔ)時，尚應符合下列條件：

（1）為了防止由于過大的涵節(jié)沉落所產(chǎn)生的漏水病害，涵頂至軌底填方高度一般不宜超過5.0m（巖石地基可不受此限）。

（2）最大流量時涵前積水深度不大于2.5m（無壓及半有壓涵洞）。

（3）非經(jīng)常流水的溝渠（不受滲水影響軟化的地基可不受此限）。

（4）非沼澤地區(qū)。

（5）溝床縱坡≤30‰；個別困難地段≤50‰。

為了適應泄床與端翼墻基礎(chǔ)間的不均勻沉陷，泄床與端翼墻基礎(chǔ)須分離（泄床厚度一般≥50cm）。

（二）鋼筋混凝土蓋板箱涵

根據(jù)孔徑大小及基地土壤種類，基礎(chǔ)設計有整體式和非整體式。整體式基礎(chǔ)分為剛性聯(lián)合基礎(chǔ)和鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)，非整體基礎(chǔ)又稱分離式基礎(chǔ)。

1.剛性聯(lián)合基礎(chǔ)。

剛性聯(lián)合基礎(chǔ)適用于單孔1.0～6.0m及雙孔1.0～6.0m涵洞基底土壤容許承載力等于及大于150kPa的任何土層上。剛性聯(lián)合基礎(chǔ)厚度系自兩側(cè)邊墻底面內(nèi)緣按剛性角向下擴大至壓力分布線相交于基底而定，以使整個基底均勻受力（拱形涵洞整體式基礎(chǔ)同此）。由于較大孔徑的剛性聯(lián)合基礎(chǔ)太厚，圬工量過大，僅在不宜采用分離式或鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)時采用。

2.鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)。

鋼筋混凝土蓋板涵孔徑3.0～6.0m單孔高、底邊墻涵洞設計有鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)，適用于地質(zhì)較差、容許承載力較低、土壤壓縮模量（E0）等于或大于4000kPa的地基，板頂填方高度大于3.0m時須進行個別設計解決。如以后涵身不會接長時，翼墻部分基礎(chǔ)可用于出入口翼墻鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)的配筋設計；遇將來涵洞有可能接長時，則宜采用洞身鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)的配筋設計。

3.分離式基礎(chǔ)。

蓋板涵孔徑2.0～6.0m單、雙孔高、低邊墻涵洞設計有分離式基礎(chǔ)，適用于土質(zhì)較好的地基，若土壤容許承載力小于基地應力但等于及大于300kPa，且土壤壓縮性較小的地基（粘性土為半干硬以上，砂類土為中砂以上，以及碎石類土和巖石）亦可應用。分離式基礎(chǔ)設計時考慮了流水板的支撐作用，按洞內(nèi)側(cè)基底應力不大于洞外側(cè)（填土側(cè)）基地應力的原則設計。如為兼立交的涵洞，每段涵洞（兩沉降縫之間）基礎(chǔ)之間設截面為1.0×1.0m的漿砌片石支撐兩道。

當基底土壤容許承載力小于基地應力但不小于150kPa時，均可采用剛性聯(lián)合基礎(chǔ)或鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)。如基底容許承載力小于150kPa并小于設計基底壓應力時，則應采取措施處理地基。

4.翼墻基礎(chǔ)。

剛性聯(lián)合基礎(chǔ)的蓋板箱形涵洞出入口翼墻的基礎(chǔ)一般亦為整體式基礎(chǔ)。剛性混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)的蓋板箱形涵洞，出入口翼墻的前墻基礎(chǔ)采用混凝土灌注并與鋼筋混凝土板連為一體，板底以下用強砌片石加厚至1.25m或凍結(jié)深度以下0.25m處。分離式基礎(chǔ)的蓋板箱形涵洞，出入口翼墻基礎(chǔ)與泄床分離，但前墻范圍內(nèi)的泄床與翼墻基礎(chǔ)等厚。

涵洞出入口翼墻所受外力較小，當基底土壤容許承載力等于及大于130kPa時，孔徑3.0m及以上的蓋板箱形涵洞，出入口翼墻為剛性聯(lián)合基礎(chǔ)或鋼筋混凝土聯(lián)合基礎(chǔ)時，也可改為分離式基礎(chǔ)（不包括提高節(jié)出入口），以節(jié)省圬工。

（三）混凝土高失拱形涵洞

孔徑1.0～2.5m者，采用整體式基礎(chǔ)；孔徑3.0～6.0m者，基礎(chǔ)有整體式基礎(chǔ)和非整體式基礎(chǔ)兩種。

1.整體式基礎(chǔ)。

整體式基礎(chǔ)適用于除工程地質(zhì)特殊土壤如濕陷性黃土、裂隙粘土等以外的各類土壤地基上。當填地（石）高等于及大于10m時，要求地基容許承載力大于200kPa，當填地（石）高小于10m時，要求地基容許承載力不小于150kPa，如地基承載力不能滿足上述要求時應采取其他措施。

2.非整體式基礎(chǔ)。

非整體基礎(chǔ)適用于碎石類土、砂類土、粘性土（σ0≥350kPa）地基上，要求地基容許承載力[σ]>300kPa，并需滿足土壤擠出穩(wěn)定性（穩(wěn)定系數(shù)K<1.5）的要求，如不能滿足要求時，須加大或加深基礎(chǔ)，或改用整體式基礎(chǔ)或采用其他處理措施。

3.翼墻基礎(chǔ)。

抬高式入口：孔徑1.0～5.0m的翼墻基礎(chǔ)為整體式；孔徑5.5～6.0m的翼墻基礎(chǔ)與泄床分離。

不抬高式入口：孔徑1.0～3.0m的翼墻基礎(chǔ)為整體式；孔徑3.5～6.0m的翼墻基礎(chǔ)與泄床分離。

出口：不論入口為抬高還是不抬高式，孔徑1.0～2.5m的出入口翼墻基礎(chǔ)均為整體式，孔徑3.0～6.0m的出口翼墻基礎(chǔ)與泄床分離。

二、基礎(chǔ)埋置深度及厚度

涵洞基礎(chǔ)除設置在不凍脹地基土上者外，出入口和自兩端洞口向內(nèi)各2m范圍內(nèi)的涵身基底埋深：對于凍脹、強凍脹土應在凍結(jié)線以下0.25m；對于弱凍脹土，應不小于凍結(jié)深度的80%，涵洞中間部分可按各類涵洞標準圖上規(guī)定者辦理，亦可地區(qū)經(jīng)驗確定。嚴寒地區(qū)，當涵洞中間部分的埋深與洞口埋深相差較大時，其連接處應設置過渡段。凍結(jié)較深的地區(qū)，也可采取將基底至凍結(jié)線以下0.25m處的地基土換填以粗顆粒土（包括隨時類土、礫砂、粗砂、中砂，但其中粉粘粒含量應≤15%，或粒徑小于0.1mm的顆粒應≤25%）的措施。

涵洞基礎(chǔ)厚度除應滿足凍結(jié)深度的要求外，還應符合剛性角的有關(guān)規(guī)定。

（1）鋼筋混凝土圓形涵洞及矩形涵洞，基礎(chǔ)厚度與剛性角無關(guān)，但為防止洞身沉陷過多或為出入口免受沖刷，基礎(chǔ)應保持一定的厚度，因此涵洞基礎(chǔ)一般均不應小于標準圖中的最小厚度。

（2）鋼筋混凝土蓋板箱形涵洞、拱形涵洞，不設鋼筋的圬工基礎(chǔ)厚度應按剛性角確定。對混凝土整體式基礎(chǔ)或非整體式基礎(chǔ)的剛性角采用45°；有關(guān)標準圖對是石器圬工整體式基礎(chǔ)的剛性角采用40°，非整體式基礎(chǔ)的剛性角采用38°。

參考文獻：

[1] 鐵道部第一勘察設計院、蘭州鐵道學院.涵洞與孔橋[M].北京：中國鐵道出版社，1994.

[2] 鐵道部第三勘察設計院.鐵路橋涵設計基本規(guī)范[M].北京：中華人民共和國鐵道部，2006.