摘要：近年来，综合管廊作为城市发展的集约措施在我国大力推广。由于综合管廊在我国发展的时间较短，在管廊规划设计上有很多问题值得探讨。我国富水地区地层条件多属于淤积软土地质，具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低等不利特质，导致综合管廊的建设过程中出现很多的工程问题，如何在软土地层中保证道路沉降满足设计要求是当前研究的热点。
关键词：软土地基；综合管廊；基底沉降；多因素影响；
综合管廊又称共同沟，是将电力、通讯、供水、排水等各种市政管线集于一体的现代化城市基础设施，能有效缓解“拉链马路”等问题。综合管廊建设在我国起步较晚，其建设过程中还存在一些问题，制约着其快速发展。我国富水地区地质条件大都属于淤积软土地质， 通常具有天然含水率高、地基承载力低等不利于工程建设的特征，给综合管廊建设带来了一些工程问题。
一、工程概况及场地条件
1.工程概况。本工程总长为2534m。综合管廊包括给水、再生水管道工程，天然气管道工程，电力电缆土建工程，通信线缆土建工程，综合管廊消防系统工程，综合管廊通风系统工程，综合管廊电气系统工程，综合管廊标识系统工程与综合管廊结构工程共十个分项。综合管廊为两舱，分别为综合舱及燃气舱，管廊尺寸为B×H=5.45×3.7m，其中综合舱净空尺寸为B×H=2.8×3m，燃气舱净空尺寸为B×H=1.8×3m。底部设坡度为1%的排水找坡，C15 混凝土铺垫。
2.场地条件。工程场地为典型的软土地质， 据现场钻探揭露，场地地层结构自上而下依次为：杂填土，松散—稍密、湿、均匀性较差，需清除；中细砂，稍密、饱和、含泥质、级配较差；淤泥质土，饱和、含腐质、流塑，干强度及韧性中等；细中砂，稍密—中密、饱和、含泥质、级配较差；淤泥质土，饱和、含腐质、流塑、干强度及韧性中等；粉质黏土，湿、可塑、干强度及韧性中等。
3综合管廊破坏形式。一是综合管廊受力特点。不限于综合管廊，地下箱涵在进行设计时，需考虑上覆土体荷载、路面荷载等永久荷载，车辆荷载等可变荷载及地震荷载等偶然荷载作为设计荷载标准。本文不考虑地震荷载，则综合管廊所受主要为上覆永久荷载及由车辆荷载引发的综合管廊顶板上部土柱竖向压力及侧板所受土体侧压力。作为浅埋箱涵，后者对综合管廊的影响尤为突出。二是综合管廊破坏形式。基于经济原则，选择现浇施工综合管廊，箱形分为单箱及两箱两种断面形式。综合管廊的破坏可分为主体结构破坏及连接破坏两个方面。管廊破坏主要原因是承载能力不足及场地情况造成的应力突增，其中承载能力不足是由于综合管廊主体结构未配筋或配筋不足导致的管廊壁板跨中及角点破坏；应力突变是由于场地地质条件所造成的不均匀沉降，导致管廊节间连接变形缝拉裂破坏，及管廊底板拉应力破坏。同时，水平位移差异也会造成管廊连接施工缝的错动，及管廊水平位移差异较大处侧板的受拉破坏。综上，针对工程现场软土地质，基于数值分析方法，进行路基沉降分析是很有必要的。
二、试验模型
1.数值模型及边界条件。借助有限元差分软件对工程进行建模，对模型底部边界节点添加固定约束，约束其x、y、z 方向的速率；对模型四侧边界节点添加水平约束，约束其x、y 方向的速率；模型顶部边界节点自由。建模时应用本构模型定义综合管廊主体结构及路堤填土，应用本构模型定义其余场地土体、碎石垫层及管背填土进行数值计算。划分网格时，为提高计算精度对综合管廊主体结构、管底垫层及管背填土进行加密处理。
2.模型计算参数。计算模型中假定各土层沿深度方向均匀分布，根据现场的地质勘察报告选定土层及计算参数。由于勘测资料所提供的土体材料参数不是很完整，有些参数需要参考其它类似地区相同土体特性的工程勘察资料及测试结果来选取。
3.道路荷载。由于综合管廊建于道路下面，需要考虑路面荷载作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本文将路面荷载等效为1.2m 厚的路堤填土，将车辆荷载等效为11kPa 的面荷载作用于路基顶面。
4.综合管廊关键节点应力。对综合管廊防护结构的监测要点主要分为路基底面变形及综合管廊主体结构关键位置两部分,研究防护效果的影响因素。综合管廊主体结构关键位置分为弯矩最大节点及应力集中节点，管廊壁板跨中节点为最大弯矩监测点，管廊角点为应力集中监测点。
三、多因素影响分析
1.管廊埋深对基底沉降的影响分析。不同埋深下，综合管廊关键节点横向应力、竖向应力及剪应力变化。由图可知，随着埋深增大，关键节点应力均增大，综合管廊角应力较大，出现应力集中现象。随着埋深的增大个关键点横向应力、竖向应力和剪应力都出现增大的趋势。在车辆荷载作用下，综合管廊埋深分别为3m、4m、5m时的路基基底沉降。路基基底沉降呈W形，且随着埋深的增加，沉降加剧。数值模拟结果显示路基基底沉降最大值分别为0．42m、O．59m、0．65m，随着埋深增加，最大沉降往路基中线集中，且差异沉降减小。同时，将埋深路基基底沉降的实测值与数值模拟结果加以比较，拟合效果较好，从而证明该模型具有一定的可信性，这亦是后续采用数值模拟进行综合管廊结构力学影响因素分析的基础。
2.沟底碎石垫层对基底沉降影响分析。在综合管廊底部设置及未设置碎石垫层两种情况下，路基基底沉降变化不大。管廊近侧路基沉降随着管侧填土弹性模量的增加而减小，但对于远侧沉降影响不大。路基基底沉降最大值变化不大，而路基中心沉降减小，随着弹性模量的增大而幅度减小，即沟背填土压实度越高能减小路基中线处沉降，但到达一定阈值后，效果不明显。
3.建议：(1)综合管廊的规划设计应注重因地制宜，结合场地地质条件及实际的总体规划加以综合考虑，从而确定综合管廊的建造时机及建造区域、平面及断面布置、在软弱地质中的建造方案等。既要考虑综合管廊的安全，也要保证项目施工过程中道路的沉降变形。(2)对本工程而言，考虑车辆荷载作用下，路基沉降值不满足设计要求，沉降最大处不位于路堤中心，而位于路堤中心两侧，路基沉降呈“w”形。需在进行软土地基处理的基础上进行综合管廊的施工，软土地基处理效果需满足地基承载力要求。且在路基两侧沉降最大处可适当进行加密加厚软基处理，以减小路基的差异沉降。管廊近侧路基沉降随着管侧填土弹性模量的增加而减小，但对于远侧沉降影响不大。(3)综合管廊管底是否设置碎石垫层对路基沉降的影响不大。在满足综合管廊基底沉降要求的基础上，可适当减少碎石垫层的厚度。
四、沉降病害及修复
针对已发生沉降部位产生的影响，采取临时措施，减少对管廊、管网的影响。（1）堵漏、修补。针对沉降引起的开裂、渗漏水进行聚氨酯堵漏与表面修补工作。首先清理渗漏部位，明确施工缝部位，并对变形缝进行凿毛处理，用早强快硬水泥进行表面封闭，然后钻斜孔灌注优质油溶性聚氨酯浆液。（2）引流槽。在沉降错缝较大且沉降变化持续情况下，在管廊设置不锈钢引流槽。在侧墙顶板变形缝位置设置10mm厚不锈钢盖缝条。与结构连接处均采用Φ8膨胀螺栓@500沿缝两侧固定，间距500mm，与结构面采用5mm橡胶垫片止水。（3）管网临时支撑。采取临时应急措施，进行固定支架部位进行临时支撑保护，防止管段断裂。（4）固定管墩加固。变形引起管网支架开裂，为保证管网安全，在固定管墩处增加18mm钢板进行全数加固。（5）保温材料修复。由于保温层材质较软，无法对临时保护措施起到牢固的支撑作用，将损坏的保温材料临时拆除，待沉降稳定后与支架一起进行整体修复。
综合管廊管底是否设置碎石垫层对关键节点应力的影响不大，即垫层设置主要便于综合管廊的浇筑。能确保工程质量，增强结构的稳固性与可靠性，有利于地下综合管廊更为有效的发挥作用。因此，施工单位和施工人员应该制定科学合理的方案，把握技术要点，加强质量控制，确保地下综合管廊工程建设质量和效益。
参考文献：
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论文作者:阳丹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/28
标签：荷载论文; 路基论文; 应力论文; 基底论文; 节点论文; 工程论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;