摘 要：本文介绍珠海市某连续箱涵的结构设计，重点阐述软土地区箱涵基础变位对箱涵结构内力的影响，并提出控制基础不均匀沉降的措施，以保证箱涵使用过程中的安全性及耐久性。
关键词：软土地区 基础变位 地基处理措施
中图分类号：TU74 文献标识码： A
1.概述
本次设计箱涵位于珠海市西部中心城区，工程位置处受地形条件及净空要求限制，采用桥梁结构桥梁净空难以满足河道排洪要求，经过技术经济比较，确定选用五孔现浇钢筋混凝土箱涵结构。现浇箱涵具有结构厚度小、造价低廉、施工方便等优点；但同时因其横向宽度较大，具有对地基不均匀沉降较敏感的特点，是本工程的设计难点所在。本文通过介绍珠海市某新建箱涵结构计算，分析基础变位对其内力计算的影响，并提出减小软土地区连续箱涵基础不均与沉降的处理措施，为软土地区多孔连续箱涵设计提供参考。
2.工程概况
2.1工程地质
2.2结构设计
结构采用5孔钢筋混凝土箱涵，净跨径L0=8m，横向总宽为43m，净高h0=4m；顶、底板厚度60cm，边、中墙厚度50cm，箱涵基础采用PHC 600 B 110型预应力管桩基础。
3.箱涵内力计算
钢筋混凝土箱涵一般可简化为平面刚架模型进行计算。设计中，考虑箱涵施工和使用阶段的受力特性，进行不利荷载组合下箱涵的内力计算，分析得到各控制截面的最不利内力，并将此作为箱涵截面设计的依据。
3.1计算模型
采用Midas程序进行结构计算，将箱涵简化为平面刚架模型，计入自重、土压力、水压力、汽车荷载以及箱涵施工过程中混凝土收缩徐变的影响。
图3.1 箱涵计算模型简化图
3.2特征节点计算结果
图3.2 计算结果内力图（弯矩，kNm）
根据计算结果分析，箱涵受力最不利位置为顶、底板跨中与各跨板端，为便于比较分析，后续计算仅摘取AB、BE构件的弯矩结果（未计入基础变位效应），不利组合下内力汇总如下：
表3.1 特征节点内力表（弯矩，kNm）
4.基础变位敏感性分析及处理措施
4.1基础变位敏感性分析
本项目场地内分布较厚的淤泥层，承载力低，其工程性质差，欠固结，在自重压力和附加荷载作用下软土的固结沉降历时长，最终沉降量大，如不进行软基处理则可能造成建筑物下沉、开裂，对结构安全产生重大影响。
本次分析选择在箱涵结构上加强制位移的方式模拟基础变位。在三个计算节点C、D、F上分别加上强制位移δ（假设每次仅一个节点发生沉降），分析各不利节点的组合内力值变化情况，经计算A、B、E节点处内力对基础变为最为敏感，因此仅对基础变位引起A、B、E特征节点的内力变化情况进行分析，计算结果如下。
表4.1 基础变位引起A节点的内力变化表（弯矩，kN・m）
表4.2 基础变位引起B节点的内力变化表（弯矩，kN・m）
表4.3 基础变位引起E节点的内力变化表（弯矩，kN・m）
整理计算结果，将基础变位引起各节点内力变化趋势用图表反映如下：
由上述图表可以得出各节点内力随基础变位的变化影响趋势：当计算节点位置发生基础沉降，计算节点最小弯矩的绝对值变小，而两侧节点的最小弯矩绝对值增加。
在不同的基础变位值δ下，各节点内力均有显著变化，且随着不均匀沉降值δ的增加，内力变化幅度变大。
4.2基础不均匀沉降处理措施
软土地区建设工程的后期沉降是控制工程投资规模和施工工期的重要因素，设计中应结合工程地质及结构形式选择合理的基础形式以确保箱涵在施工与使用过程中的安全可靠。结合软土地区地基工程特性，本工程地基基础设计时提出如下的处理措施：
（1）箱涵处地基与两侧路基段同时进行固结处理。
1）本工程所处软土具有欠固结特性，地基土固结过程中会对管桩产生负摩阻力，不同区域的欠固结土对管桩产生的负反力效应有所差别，对基础不均匀沉降产生不利影响。
2）管桩基础为刚性基础，地基土在结构使用过程中固结，造成涵底出现脱空现象，对箱涵基础结构使用稳定性产生不利影响
综合以上分析，本文作者提出对箱涵处地基基础同两侧路段一起进行固结处理。根据本工程范围内软土层深厚、工程性质差的特点，在结合珠海地区软基成熟处理方法与经验、施工机具设备、材料供应、施工场地条件、环境保护要求、用地范围以及工程造价等方面，从技术可行、安全可靠、经济合理、工期可控、施工方便等综合因素分析采用排水固结法对场地进行地基处理。
（2）根据地基土层及结构反力，选择合理的基础形式，并采取措施，使箱涵基底沉降量协调。
桩基础沉降主要来自桩身在竖向荷载作用下的压缩变形和桩端土体在竖向应力场作用下的压缩变形，控制基础的不均匀沉降，应从控制桩身长度、桩端持力层两个方面着手。
1）箱涵采用预应力混凝土管桩基础，管桩不仅具有桩身刚度大，而且还具有工业化生产程度高、桩身质量好、压缩性小、施工周期短、对环境影响少、造价经济等优点，并且避免因地层土质差而引起的灌注桩缩颈的现象，应用于深厚软土层，能够充分发挥其技术和经济上的优越性。
2）为避免桩身在荷载作用下压缩量的差异引起的不均匀沉降，合理调整桩基布置，尽量减少桩基长度之间的差异。
3）为避免桩端地基土桩端竖向应力场作用下的压缩变形引起的沉降差异，调整桩基长度，使各部位桩端均位于压缩特性相当的土层。
5.结语
本项目位于软土地区，通过计算表明，在箱涵使用阶段，不均匀沉降，对箱涵内力影响较大，即箱涵内力分布对基础变位敏感度较高，为避免基础产生较大的不均匀沉降，保证结构在使用阶段的安全性和耐久性，在结构设计中必须采取措施严格控制基础的不均匀沉降。作者通过分析总结，在进行软土地区多孔箱涵的设计时，为保证结构的安全性和耐久性，对箱涵基础设计需采取如下处理措施：
（1）对箱涵处地基同路基段采用排水固结法对场地进行地基固结处理；
（2）箱涵采用预制先张法预应力混凝土管桩基础，要求桩顶进入强风化层不少于2m，使各桩桩端所处地层情况保持一致性，保证桩端地基土压缩量尽量协调；
（3）结合计算调整桩基布置，在荷载相当的情况下使桩长尽量保持一致，以使各桩桩身压缩量协调。
