漢(口)十(堰)高速公路武當山至許家棚K425+640涵洞，設計為L0×h0=4.0×4.5m蓋，M7.5號漿塊石臺體，C25級鋼筋混凝土整體基礎(截面見圖1)。涵洞全長88.50m，斜交角135°，洞頂最大填土高度11.38m，設計地基容許承載力300Kpa。工程于2000年2月中旬開工，9月初完工。同年11月底，當填土達到洞頂3m以上時，臺身和基礎相繼出現(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，實測承載力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洞頂和臺背填土為砂性土(含風化石)，最佳含水量為10.13%，最大干燥容量為19.73KN/m3。臺背填土對稱分層填充，壓路機不能碾壓的邊、角部用小型振動夯實。涵洞破裂后，路基工程沒有停止，2001年1月初填土到設計高度。

3裂紋的表現(xiàn)形式

涵洞兩端的短邊臺前壁首先裂開(可以想象，長邊臺背壁也同時裂開)，擴展到涵洞中部，最后發(fā)展成寬度為0~23mm的水平裂紋，一個裂紋出現(xiàn)在臺底面(基礎頂面)，一個位于臺底面以上1.2~1.7m，涵洞中部約50m長的臺身完全保持。一個月后，發(fā)現(xiàn)涵洞中部的基礎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)分析地基評價時，承包商缺乏相關知識儲備，不知道高填土涵洞和一般涵洞的區(qū)別，不知道整體基礎和梁式輕橋臺的受力特征，不知道沉降會導致結構附加內(nèi)力，只注意到持力層的承載力滿足設計要求，忽略了下臥層的承載力和沉降值的檢查，單方面認為只產(chǎn)生的沉降可能會變大，但不會危及涵洞的安全

(2)承包商無法發(fā)現(xiàn)圖紙中臺身長度不同的錯誤。

4.2客觀原因分析

（1）基礎裂縫

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

(2)臺體裂縫

填土初期，受涵洞兩端臺體長度差異和地基不均勻沉降的影響，短側臺體不能越中移動。此時，桌面的背面壓力只能是靜止土的壓力。當填土達到一定高度時，桌面的結構抵抗力和靜止土的壓力無法抵抗長桌面背面的主動土的壓力，桌面的結構產(chǎn)生了向短桌面背面方向的旋轉，背面附近的填土密度低，旋轉繞墻的腳跟(腳趾)進行，桌面的底面破裂，靜止土的壓力變短為被動土的壓力。由于被動土的壓力遠遠遠大于設計的虛構土的壓力，超過了彎曲臺面的壓力的特征，超過了彎曲臺面的壓力的主動力，超過了彎曲臺面的壓力。

5裂紋危害性評價

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

6加固方案

6.1方案1-嵌入式箱型結構法。涵洞上游匯水面積不大，可在涵洞內(nèi)增設L0×h0=3.2×1.5m鋼筋混凝土箱型結構，結構壁厚40cm，混凝土強度等級C30，周圍配置雙重受力鋼筋。臺體開裂的段落，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)將臺身和基礎各加厚50cm，所用材料與原結構相同，基礎主筋φ12@15cm，分布筋φ12@20cm。為了加強與原結構的結合，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構實施拆卸下部結構的綜合技術。包括相關結構加固技術、上部結構上升技術和下部結構拆卸技術等。

施工技術:在涵洞內(nèi)用千斤頂提高裂紋臺體的上部構造，用枕木暫時支撐的臺體裂紋上下各0.5m范圍內(nèi)的漿塊石拆除，最里面的一塊石不拆除，抵抗臺背填土，為了防止上部臺體塌陷，采用間隔拆除的方法，每個地方的拆除長度不超過2m，然后立模壓注C30小石混凝土(混合早強劑)的設計強度

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施，工程延期和癥狀進一步惡化。方案1改變了涵洞的結構體系，相當于在涵洞內(nèi)部增設了一個剛構支撐，阻止了裂縫的繼續(xù)發(fā)展，使結構的內(nèi)力和變形大大減小，同時又充分利用了原有結構，保證了新老結構共同受力；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行加固加固處理后一年多的監(jiān)測結果表明，加固方案是成功的，達到了預期的效果，竣工驗收合格。

7經(jīng)驗教訓

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

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

7.3對于高填土整體基礎的涵洞，其基礎的受力特征相當于地下室基礎，建議以深基礎(深H1≥5m)設計。臺背填土不僅對涵洞地基產(chǎn)生附加壓力，而且由于沉降差的存在，臺背與填土之間產(chǎn)生負摩阻力，進一步增大地基的應力應變。

7.4斜交涵洞沉降縫分開時，如果不能保證基板兩側的臺身長度一致，臺身應按柔性腳臺計算7。

7.5注入鋼筋混凝土基礎時，由于操作不當，上部鋼筋網(wǎng)容易下沉，基礎扭矩的抵抗力減少，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，基礎沿縱向應預留拱度。

7.7弱基抗剪強度低，固定慢，填土時必須控制基中各點剪應力的增加值小于或慢于土的強度增加。