图6表明在拱顶8米处土压力,除个别异常值外,均低于计算值,各压力盒土压力在施工前期(填土厚度低于15~20米)大致成线性增长,然后成非线性增长即以对数曲线形式增长。图7表明K值除异常值外,均小于1。
图8 K52+273沉降曲线图
图8表明:涵洞的沉降在施工初期不太明显,随着填土高度H的增加,沉降量逐渐变大,施工完毕后沉降速率又逐渐减缓,趋于平和。由于涵洞中间部位填土较两端高,因此中间部位沉降较大。
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、两个试验段对比分析
综合两个试验路段,K52+273高填方路堤涵洞虽然发生了比较明显的沉降变形,但是后期运营良好;K24+383涵洞地基刚度较高,没有比较明显的下沉,施工完毕后发现涵洞有6节产生了裂缝。测试数据表明距拱顶基本相同高度土层土压力值K24+383总体要比K52+273高,结合理论分析内容,推断在K24+383高填方路堤涵洞可能产生了“应力集中”现象;而在K52+273 高填方路堤涵洞则产生了“土拱效应”。
(1)两侧边坡角度的影响
K52+273高填方路堤涵洞两侧边坡较陡,在后期沉降过程中对中间填土起到了很好的支撑作用,使中间部分填土重量转嫁到涵洞两侧土体,减轻了涵洞结构所受的土压力;而K24+383高填方路堤涵洞两侧边坡角度较小,填方断面开阔,两侧边坡土体未发挥其“侧限”作用。
(2)地基刚度的影响
K52+273高填方路堤涵洞采用高压水泥旋喷桩加固,属半刚性地基,后期沉降较K24+383明显,涵洞下沉带动内土柱下沉量大于外土柱,使拱顶土体产生“土拱效应”;K24+383高填方涵洞地基刚度较高尤其是涵洞上游,随着填土高度的增加,涵洞荷载逐渐变大,致使涵洞结构出现破坏。
(3)填土压实度的影响
两个试验路段的路堤填土工艺基本一致,每一土层的压实度相同,因此对于K24+383高填方涵洞加大了“应力集中”效应的影响程度,而K52+273高填方涵洞的“土拱效应”的影响范围也不明显,所以应该采取中松侧实的填筑工艺,给内土柱下沉创造条件,同时加大外土柱的压实度,使其充分承发挥拱肩的作用,因此尤其要保证涵洞台背回填的压实度。
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、结论及建议
(1)理论分析和对现场试验结果分析表明:涵洞上填土压力的大小是高填土下涵洞结构物的合理设计控制指标,而填土压力的大小则是和填土沉降变形差有着十分密切的联系,因此,在公路路基高填土下涵洞结构的设计与施工中,对于不同地形地质条件下的涵洞结构物,都应从受力机理出发,调整结构物填土的沉降变形差,使涵洞结构受力科学合理。
(2)高填方涵洞路堤,其地基处理在满足地基承载力要求的前提下,要尽可能的采取柔性地基处理方式,要保证整体在后期沉降过程中有一定的沉降量,促使中间沉降值大于两侧沉降值,这样就可以人为地使上部填土在沉降固结过程中形成土拱,从而承担拱上部土体重量。
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