汉(口)十(堰)高速公路武当山至许家棚K425+640涵洞，设计为L0×h0=4.0×4.5m盖，M7.5号浆块石台体，C25级钢筋混凝土整体基础(截面见图1)。涵洞全长88.50m，斜交角135°，洞顶最大填土高度11.38m，设计地基容许承载力300Kpa。工程于2000年2月中旬开工，9月初完工。同年11月底，当填土达到洞顶3m以上时，台身和基础相继出现裂缝。

2地基和填土状况

涵洞位于没有明显沟槽的谷地，持力层主要为冲洪积中密度砂土，厚度为0.8~1.6m，实测承载力317Kpa(轻型贯入仪法)下卧层为可塑泥质亚砂土，厚度为0~5.6m，承载力为190Kpa洞顶和台背填土为砂性土(含风化石)，最佳含水量为10.13%，最大干燥容量为19.73KN/m3。台背填土对称分层填充，压路机不能碾压的边、角部用小型振动夯实。涵洞破裂后，路基工程没有停止，2001年1月初填土到设计高度。

3裂纹的表现形式

涵洞两端的短边台前壁首先裂开(可以想象，长边台背壁也同时裂开)，扩展到涵洞中部，最后发展成宽度为0~23mm的水平裂纹，一个裂纹出现在台底面(基础顶面)，一个位于台底面以上1.2~1.7m，涵洞中部约50m长的台身完全保持。一个月后，发现涵洞中部的基础跨度截面附近有明显的裂纹，最后发展成沿涵洞纵向的通长裂纹，其中最宽的一条为0.5~6.0mm，裂纹表现为涵洞中部的宽度两端狭窄。

裂缝长度、宽度和数量随着填土的增加而发展，发展速度从慢到快，填土停止后，随着土的固定，又从快到慢，6个月后裂缝稳定。

4裂缝原因分析

4.1主观原因分析

(1)分析地基评价时，承包商缺乏相关知识储备，不知道高填土涵洞和一般涵洞的区别，不知道整体基础和梁式轻桥台的受力特征，不知道沉降会导致结构附加内力，只注意到持力层的承载力满足设计要求，忽略了下卧层的承载力和沉降值的检查，单方面认为只产生的沉降可能会变大，但不会危及涵洞的安全

(2)承包商无法发现图纸中台身长度不同的错误。

4.2客观原因分析

（1）基础裂缝

整体式基础为一置于弹性地基上的矩形板，直接承受重载处的地基应力大，远离重载处的地基应力小，地基应力与沉降成正比。由于下卧层强度低、压缩性大，在洞顶和台背填土的作用下，基础边缘的地基应力首先超过容许承载力，产生较大塑性变形，引起地基应力重新分布；随着填土的增高，基础的变形要与地基的变形逐渐协调一致，当产生的弯矩超过计算弯矩时，导致基础在跨中截面附近出现明显开裂。

(2)台体裂缝

填土初期，受涵洞两端台体长度差异和地基不均匀沉降的影响，短侧台体不能越中移动。此时，桌面的背面压力只能是静止土的压力。当填土达到一定高度时，桌面的结构抵抗力和静止土的压力无法抵抗长桌面背面的主动土的压力，桌面的结构产生了向短桌面背面方向的旋转，背面附近的填土密度低，旋转绕墙的脚跟(脚趾)进行，桌面的底面破裂，静止土的压力变短为被动土的压力。由于被动土的压力远远远大于设计的虚构土的压力，超过了弯曲台面的压力的特征，超过了弯曲台面的压力的主动力，超过了弯曲台面的压力。

5裂纹危害性评价

基础和台体裂纹是负荷作用下的弯曲裂纹。基础开裂的最大宽度超过允许开裂宽度，影响结构的正常使用和耐用性，但基础中的拉伸钢筋远未达到屈服强度，基础处于开裂工作阶段，承载能力满足要求。浆块石台本体的弯曲拉伸强度低(特别是台本体底面)脆性大，开裂时的负荷接近破坏负荷，负荷引起的裂缝多为结构破坏的前兆，但由于台本土的抵抗力的平衡作用，还没有崩溃。因此，加固的重点是台体，必须尽快加固。

6加固方案

6.1方案1-嵌入式箱型结构法。涵洞上游汇水面积不大，可在涵洞内增设L0×h0=3.2×1.5m钢筋混凝土箱型结构，结构壁厚40cm，混凝土强度等级C30，周围配置双重受力钢筋。台体开裂的段落，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。涵管内将台身和基础各加厚50cm，所用材料与原结构相同，基础主筋φ12@15cm，分布筋φ12@20cm。为了加强与原结构的结合，接触面必须用凿子处理。

6.3方案3-梁拔柱法。该方法是不拆卸上部结构实施拆卸下部结构的综合技术。包括相关结构加固技术、上部结构上升技术和下部结构拆卸技术等。

施工技术:在涵洞内用千斤顶提高裂纹台体的上部构造，用枕木暂时支撑的台体裂纹上下各0.5m范围内的浆块石拆除，最里面的一块石不拆除，抵抗台背填土，为了防止上部台体塌陷，采用间隔拆除的方法，每个地方的拆除长度不超过2m，然后立模压注C30小石混凝土(混合早强剂)的设计强度

6.4加固方案的比较选择和加固效果

方案2、方案3必须在涵洞的沉降变形完全停止后实施，工程延期和症状进一步恶化。方案1改变了涵洞的结构体系，相当于在涵洞内部增设了一个刚构支撑，阻止了裂缝的继续发展，使结构的内力和变形大大减小，同时又充分利用了原有结构，保证了新老结构共同受力；竣工后上面行人，下面过水，使用功能没有大的降低，因此决定采用此方案进行加固加固处理后一年多的监测结果表明，加固方案是成功的，达到了预期的效果，竣工验收合格。

7经验教训

7.1基础允许承载力不是常数，与结构允许变形值密切相关。如果建筑物对变形的要求很高，允许承载能力应该控制得更小，相反可以使用得更大。下卧层为弱土时，持力层的承载力值主要不是根据持力层的性质定，主要由下卧层的强度和变形控制4。

7.2采用整体基础，可降低基础的平均应力，但应力分布不均匀，容易产生不均匀的沉降1梁式轻型桥台台体与上部结构、支撑梁一起构成的四铰链框架是几何变化结构，其不足的约束是台背对称地提供一定的土压，地基不均匀沉降会破坏这一平衡

7.3对于高填土整体基础的涵洞，其基础的受力特征相当于地下室基础，建议以深基础(深H1≥5m)设计。台背填土不仅对涵洞地基产生附加压力，而且由于沉降差的存在，台背与填土之间产生负摩阻力，进一步增大地基的应力应变。

7.4斜交涵洞沉降缝分开时，如果不能保证基板两侧的台身长度一致，台身应按柔性脚台计算7。

7.5注入钢筋混凝土基础时，由于操作不当，上部钢筋网容易下沉，基础扭矩的抵抗力减少，中间截面过早破裂。

7.6由于填土高度不同，基础沿涵洞纵向产生中部大两端小沉降，为确保流水畅通，基础沿纵向应预留拱度。

7.7弱基抗剪强度低，固定慢，填土时必须控制基中各点剪应力的增加值小于或慢于土的强度增加。