陈晖

【摘要】涵洞作为铁路工程中的重要通道和排水工程，却由于其数量多、规模小的特性而一直未能受到施工企业的特别重视，经常导致盖板涵、圆管涵等各种病害的出现。所以，在铁路建设的质量逐步提升的今天，相关的政府部门与施工单位应该努力加强铁路涵洞地基处理的设计工艺，通过对涵洞地基承载力进行分析，寻求适当的地基处理办法。

【关键词】铁路涵洞；地基处理；沉降

调查研究显示，导致涵洞病虫害出现的原因可以简单的概括为地基的承载力不足、地基的处理措施不当以及涵洞顶部的土压力过大三个方面。在考虑涵洞的地基处理方法时，本应该将填土、涵洞与地基三者看作是一个统一的整体，但是现有的处理措施不仅将这三者分离开来，而且在查看涵洞的受力状态和变形特性时，基本上都将填土的高度作为主要的影响因素，忽视了涵洞的地基特性对于涵洞安全性的作用。本文就主要从地基处理的角度出发，探讨如何做好铁路涵洞的保护工作。

1、涵洞地基承载力的分析

一般来说，经常利用有限元数值分析的方法对涵洞的地基承载力进行分析，分析的结果表明，所有的影响因素中，地基埋深与基础宽度对涵洞的地基承载力的影响最大。

1.1问题描述

为了更加清晰的了解地基的特性对于涵洞安全度的影响，现在就利用数值模拟法分析一下黏土地基与砂土地基的不同之处。在建立模型时，将模型的宽度取作一般涵洞宽度的20倍，将地基的厚度取作实际地基宽度的10倍，然后在模型的兩侧与底部各自施加约束，并把模型的材料设置为线弹性。在开始进行模型数值分析时，如果只考虑埋深效应对于涵洞基础的影响，则把基础的宽度当作变量取为1m，埋深的宽度作为自变量，考察它的变形情况；但是在分析涵洞的基础宽度效应时，就要将埋深看作变量并将其设为0m，换成考虑基础宽度的变化情况。在将相关的参数设置好之后，就要通过变换固结压力的大小，查看不同固结压力值时地基的黏聚力与内摩擦值。通常情况下，固结压力值以50kpa开始进行考虑，并且以50kpa一个间隔逐步递增，经过试验结果分析，得出试样的平均土性参数.

1.2地基埋深与基础的宽度对涵洞的影响

上面已经针对只考虑涵洞的基础宽度效应或者埋深效应时，需要如何设置基础的宽度和埋深的宽度进行了介绍。结果发现，在将地基承载力特征值的沉降比设置为2%时，地基埋深对于涵洞地基承载力的影响可以从图1看出。由图可知，无论是黏土地基还是砂土地基，它们的地基承载力特征值都是随着基础埋深系数的增加而逐渐增长的，并且相比于黏土地基承载力增长的幅度，砂土地基承载力 的增长更为显著。

在完成了关于涵洞埋深效应的探讨之后，接下来就要考虑涵洞的基础宽度效应，即地基基础的宽度对于涵洞的影响，与埋深效应不同的是，在基础宽度系数发生改变时，黏土地基承载力的变化情况与砂土地基的变化情况有所不同。

2、地基处理设计

2.1换填砂石垫层

由于涵洞地基的表层较为薄弱，在承载力较大的情况下极易发生破坏，所以可以在地基中换填砂石垫层。试验表明，换填砂石垫层对于地基的保护作用可以简要的概括为如下三点。

首先是，提高地基的承载力。因为地基的承载力与土层的抗剪力有着及其密切的联系，所以，可以通过采用在地基中换填砂石垫层的方法来提升地基的承载力；其次是，减少沉降量。在地基总的沉降量中占有绝大部分的就是地基浅层的沉降量，在换填砂石垫层之后，不仅能够减少这部分的沉降量，而且还可以在一定程度上降低对于下卧层土质的压力，使得下卧层的沉降量也有一定的减少；最后，加速软质土层的排水固结。在换填砂石垫层之后，可以利用砂石垫层良好的透水性，加快软质土层中过多的水分排出，提高地基的强度及稳定性。

2.2水泥土搅拌法

为了提高涵洞地基的稳定性、水稳性，可以将水泥等可以增强土质坚硬度的材料搅拌后混入地基土中，搅拌的方法根据固化剂的不同，一般分为浆体搅拌与粉体喷射搅拌两种。如果固化剂是液体，则适用于浆体搅拌法；而固化剂是干固体的话，就要采用粉体喷射搅拌。正常固结的淤泥、粉土或者是塑性指数小于25的黏性土等土质的地基都可以使用上述所说的两种增强地基稳固性的方法。但是塑性指数大于25的黏性土、泥炭土以及含有石块的地基都需经过试验才能确定是否可以使用浆体搅拌或粉体喷射搅拌法。而地基中的含水量小于30%或大于70%时，就无需再考虑粉体喷射搅拌这种方法的使用。

除了上述所说的通过在地基中加入固化剂的方法增强地基稳定性的方法以外，还可以在进行地基处理设计时在复合地基与刚性地基之间设置一层柔性垫层。这种做法能够在改善复合地基的性状的基础上，极大的利用桩间土的承载力，不仅可以提高桩间土承担的荷载比例，还能改善桩体上端的受力情况，对于地基的稳定性具有很强的帮助作用。调查研究显示，在柔性垫层的厚度在小于50cm的情况下，随着垫层厚度的增加桩土承受的荷载也就逐步减小，但是在厚度达到50cm后，不但桩土承受的荷载不会再有任何的减少，而且会增加不必要的经费开销，所以在实际的操作过程中，经常将砂石垫层的厚度设置在30cm到50cm之间。

结语：

上述的两种涵洞地基的处理方法，都具有很强的实用性。换填砂石垫层法主要是在地基的浅层换填砂石，只要在施工过程中可以控制好换填砂石的质量以及施工的额方法，就可以在很大程度上提高涵洞地基的稳定性；而水泥土搅拌法则具有施工方法简单、开挖量小以及消耗的工程经费也较为合理等很多的优势。所以，无论是采用哪种地基处理方法，只要符合当地的铁路涵洞地质条件，就可以进行科学、合理的利用。

参考文献：

[1]夏明亮.宿淮铁路涵洞地基处理设计[J].工程建设与设计，2012年5期.

[2]徐志彪.盐渍土地区铁路涵洞基础沉降分析[J].河南城建学院学报，2015年1期.