漢(口)十(堰)高速公路武當(dāng)山至許家棚K425+640涵洞，設(shè)計(jì)為L(zhǎng)0×h0=4.0×4.5m蓋，M7.5號(hào)漿塊石臺(tái)體，C25級(jí)鋼筋混凝土整體基礎(chǔ)(截面見圖1)。涵洞全長(zhǎng)88.50m，斜交角135°，洞頂最大填土高度11.38m，設(shè)計(jì)地基容許承載力300Kpa。工程于2000年2月中旬開工，9月初完工。同年11月底，當(dāng)填土達(dá)到洞頂3m以上時(shí)，臺(tái)身和基礎(chǔ)相繼出現(xiàn)裂縫。

2地基和填土狀況

涵洞位于沒有明顯溝槽的谷地，持力層主要為沖洪積中密度砂土，厚度為0.8~1.6m，實(shí)測(cè)承載力317Kpa(輕型貫入儀法)下臥層為可塑泥質(zhì)亞砂土，厚度為0~5.6m，承載力為190Kpa洞頂和臺(tái)背填土為砂性土(含風(fēng)化石)，最佳含水量為10.13%，最大干燥容量為19.73KN/m3。臺(tái)背填土對(duì)稱分層填充，壓路機(jī)不能碾壓的邊、角部用小型振動(dòng)夯實(shí)。涵洞破裂后，路基工程沒有停止，2001年1月初填土到設(shè)計(jì)高度。

3裂紋的表現(xiàn)形式

涵洞兩端的短邊臺(tái)前壁首先裂開(可以想象，長(zhǎng)邊臺(tái)背壁也同時(shí)裂開)，擴(kuò)展到涵洞中部，最后發(fā)展成寬度為0~23mm的水平裂紋，一個(gè)裂紋出現(xiàn)在臺(tái)底面(基礎(chǔ)頂面)，一個(gè)位于臺(tái)底面以上1.2~1.7m，涵洞中部約50m長(zhǎng)的臺(tái)身完全保持。一個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)涵洞中部的基礎(chǔ)跨度截面附近有明顯的裂紋，最后發(fā)展成沿涵洞縱向的通長(zhǎng)裂紋，其中最寬的一條為0.5~6.0mm，裂紋表現(xiàn)為涵洞中部的寬度兩端狹窄。

裂縫長(zhǎng)度、寬度和數(shù)量隨著填土的增加而發(fā)展，發(fā)展速度從慢到快，填土停止后，隨著土的固定，又從快到慢，6個(gè)月后裂縫穩(wěn)定。

4裂縫原因分析

4.1主觀原因分析

(1)分析地基評(píng)價(jià)時(shí)，承包商缺乏相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備，不知道高填土涵洞和一般涵洞的區(qū)別，不知道整體基礎(chǔ)和梁式輕橋臺(tái)的受力特征，不知道沉降會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力，只注意到持力層的承載力滿足設(shè)計(jì)要求，忽略了下臥層的承載力和沉降值的檢查，單方面認(rèn)為只產(chǎn)生的沉降可能會(huì)變大，但不會(huì)危及涵洞的安全

(2)承包商無法發(fā)現(xiàn)圖紙中臺(tái)身長(zhǎng)度不同的錯(cuò)誤。

4.2客觀原因分析

（1）基礎(chǔ)裂縫

整體式基礎(chǔ)為一置于彈性地基上的矩形板，直接承受重載處的地基應(yīng)力大，遠(yuǎn)離重載處的地基應(yīng)力小，地基應(yīng)力與沉降成正比。由于下臥層強(qiáng)度低、壓縮性大，在洞頂和臺(tái)背填土的作用下，基礎(chǔ)邊緣的地基應(yīng)力首先超過容許承載力，產(chǎn)生較大塑性變形，引起地基應(yīng)力重新分布；隨著填土的增高，基礎(chǔ)的變形要與地基的變形逐漸協(xié)調(diào)一致，當(dāng)產(chǎn)生的彎矩超過計(jì)算彎矩時(shí)，導(dǎo)致基礎(chǔ)在跨中截面附近出現(xiàn)明顯開裂。

(2)臺(tái)體裂縫

填土初期，受涵洞兩端臺(tái)體長(zhǎng)度差異和地基不均勻沉降的影響，短側(cè)臺(tái)體不能越中移動(dòng)。此時(shí)，桌面的背面壓力只能是靜止土的壓力。當(dāng)填土達(dá)到一定高度時(shí)，桌面的結(jié)構(gòu)抵抗力和靜止土的壓力無法抵抗長(zhǎng)桌面背面的主動(dòng)土的壓力，桌面的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了向短桌面背面方向的旋轉(zhuǎn)，背面附近的填土密度低，旋轉(zhuǎn)繞墻的腳跟(腳趾)進(jìn)行，桌面的底面破裂，靜止土的壓力變短為被動(dòng)土的壓力。由于被動(dòng)土的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)的虛構(gòu)土的壓力，超過了彎曲臺(tái)面的壓力的特征，超過了彎曲臺(tái)面的壓力的主動(dòng)力，超過了彎曲臺(tái)面的壓力。

5裂紋危害性評(píng)價(jià)

基礎(chǔ)和臺(tái)體裂紋是負(fù)荷作用下的彎曲裂紋。基礎(chǔ)開裂的最大寬度超過允許開裂寬度，影響結(jié)構(gòu)的正常使用和耐用性，但基礎(chǔ)中的拉伸鋼筋遠(yuǎn)未達(dá)到屈服強(qiáng)度，基礎(chǔ)處于開裂工作階段，承載能力滿足要求。漿塊石臺(tái)本體的彎曲拉伸強(qiáng)度低(特別是臺(tái)本體底面)脆性大，開裂時(shí)的負(fù)荷接近破壞負(fù)荷，負(fù)荷引起的裂縫多為結(jié)構(gòu)破壞的前兆，但由于臺(tái)本土的抵抗力的平衡作用，還沒有崩潰。因此，加固的重點(diǎn)是臺(tái)體，必須盡快加固。

6加固方案

6.1方案1-嵌入式箱型結(jié)構(gòu)法。涵洞上游匯水面積不大，可在涵洞內(nèi)增設(shè)L0×h0=3.2×1.5m鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)壁厚40cm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，周圍配置雙重受力鋼筋。臺(tái)體開裂的段落，主筋φ22@10cm，分布筋φ12@15cm的其他段落，主筋φ12@15cm，分布筋φ12@20cm。

6.2方案2——增大截面法。涵管內(nèi)將臺(tái)身和基礎(chǔ)各加厚50cm，所用材料與原結(jié)構(gòu)相同，基礎(chǔ)主筋φ12@15cm，分布筋φ12@20cm。為了加強(qiáng)與原結(jié)構(gòu)的結(jié)合，接觸面必須用鑿子處理。

6.3方案3-梁拔柱法。該方法是不拆卸上部結(jié)構(gòu)實(shí)施拆卸下部結(jié)構(gòu)的綜合技術(shù)。包括相關(guān)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)、上部結(jié)構(gòu)上升技術(shù)和下部結(jié)構(gòu)拆卸技術(shù)等。

施工技術(shù):在涵洞內(nèi)用千斤頂提高裂紋臺(tái)體的上部構(gòu)造，用枕木暫時(shí)支撐的臺(tái)體裂紋上下各0.5m范圍內(nèi)的漿塊石拆除，最里面的一塊石不拆除，抵抗臺(tái)背填土，為了防止上部臺(tái)體塌陷，采用間隔拆除的方法，每個(gè)地方的拆除長(zhǎng)度不超過2m，然后立模壓注C30小石混凝土(混合早強(qiáng)劑)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度

6.4加固方案的比較選擇和加固效果

方案2、方案3必須在涵洞的沉降變形完全停止后實(shí)施，工程延期和癥狀進(jìn)一步惡化。方案1改變了涵洞的結(jié)構(gòu)體系，相當(dāng)于在涵洞內(nèi)部增設(shè)了一個(gè)剛構(gòu)支撐，阻止了裂縫的繼續(xù)發(fā)展，使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形大大減小，同時(shí)又充分利用了原有結(jié)構(gòu)，保證了新老結(jié)構(gòu)共同受力；竣工后上面行人，下面過水，使用功能沒有大的降低，因此決定采用此方案進(jìn)行加固加固處理后一年多的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，加固方案是成功的，達(dá)到了預(yù)期的效果，竣工驗(yàn)收合格。

7經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

7.1基礎(chǔ)允許承載力不是常數(shù)，與結(jié)構(gòu)允許變形值密切相關(guān)。如果建筑物對(duì)變形的要求很高，允許承載能力應(yīng)該控制得更小，相反可以使用得更大。下臥層為弱土?xí)r，持力層的承載力值主要不是根據(jù)持力層的性質(zhì)定，主要由下臥層的強(qiáng)度和變形控制4。

7.2采用整體基礎(chǔ)，可降低基礎(chǔ)的平均應(yīng)力，但應(yīng)力分布不均勻，容易產(chǎn)生不均勻的沉降1梁式輕型橋臺(tái)臺(tái)體與上部結(jié)構(gòu)、支撐梁一起構(gòu)成的四鉸鏈框架是幾何變化結(jié)構(gòu)，其不足的約束是臺(tái)背對(duì)稱地提供一定的土壓，地基不均勻沉降會(huì)破壞這一平衡

7.3對(duì)于高填土整體基礎(chǔ)的涵洞，其基礎(chǔ)的受力特征相當(dāng)于地下室基礎(chǔ)，建議以深基礎(chǔ)(深H1≥5m)設(shè)計(jì)。臺(tái)背填土不僅對(duì)涵洞地基產(chǎn)生附加壓力，而且由于沉降差的存在，臺(tái)背與填土之間產(chǎn)生負(fù)摩阻力，進(jìn)一步增大地基的應(yīng)力應(yīng)變。

7.4斜交涵洞沉降縫分開時(shí)，如果不能保證基板兩側(cè)的臺(tái)身長(zhǎng)度一致，臺(tái)身應(yīng)按柔性腳臺(tái)計(jì)算7。

7.5注入鋼筋混凝土基礎(chǔ)時(shí)，由于操作不當(dāng)，上部鋼筋網(wǎng)容易下沉，基礎(chǔ)扭矩的抵抗力減少，中間截面過早破裂。

7.6由于填土高度不同，基礎(chǔ)沿涵洞縱向產(chǎn)生中部大兩端小沉降，為確保流水暢通，基礎(chǔ)沿縱向應(yīng)預(yù)留拱度。

7.7弱基抗剪強(qiáng)度低，固定慢，填土?xí)r必須控制基中各點(diǎn)剪應(yīng)力的增加值小于或慢于土的強(qiáng)度增加。