公路工程中鋼筋砼圓管涵常見(jiàn)病害分析

陳春明

（廣佛高速公路有限公司，廣東 廣州 510168）

隨著我省高速公路網(wǎng)絡(luò)的的迅猛發(fā)展，各地修建了大量的鋼筋混凝土橋涵，對(duì)于一條新建高速公路來(lái)說(shuō)，如何解決好線路沿途老百姓的排水灌溉問(wèn)題，往往是需要重點(diǎn)考慮并解決好的一道難題。而在這一問(wèn)題的解決中，鋼筋砼圓管涵這一小型結(jié)構(gòu)便成了解決排水灌溉的常用方案。但在，由于所采用的設(shè)計(jì)及施工工藝的不合理，在使用一段時(shí)間以后，在涵身、涵口等部位便會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，出現(xiàn)不同類(lèi)型的病害，如裂縫、不均勻沉降……這些病害，不僅會(huì)影響砼的強(qiáng)度和耐久性,縮短其使用壽命,有的甚至還會(huì)產(chǎn)生坍塌等嚴(yán)重病害。因此,研究鋼筋砼圓管涵的病害類(lèi)型及原因就顯得十分重要了。下面，就讓我們來(lái)了解一下，作為普通結(jié)構(gòu)的鋼筋砼圓管涵，有哪些常見(jiàn)的病害類(lèi)型，以及為防治這些病害的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)、施工及后期養(yǎng)護(hù)中尚需注意的一些工程小知識(shí)。

1 鋼筋砼圓管涵常見(jiàn)病害類(lèi)型及特點(diǎn)

1.1 “駝峰”。由于涵洞背面填土偏壓作用，土壓引起地基變位的同時(shí)，涵洞也產(chǎn)生變位，軟土地基之上這種變化尤其明顯。當(dāng)涵洞自重較其占據(jù)體積的土重量小且涵洞較之于土的不可壓縮性，必然造成涵洞處的沉降量小于相鄰路堤土的沉降量，使得路線實(shí)際縱坡發(fā)生變化，在縱斷面上形成“駝峰”，涵洞頂部為駝峰的峰頂。路堤填土越低，“駝峰”越明顯，填土越高，“駝峰”越不明顯。但只要有“駝峰”存在，涵頂土壓力就會(huì)不同程度地比設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果要大。路堤與涵洞銜接處易產(chǎn)生“錯(cuò)臺(tái)”，出現(xiàn)跳車(chē)現(xiàn)象，影響道路行車(chē)舒適性和行車(chē)安全。

1.2 沉降量過(guò)大。由于涵洞軟弱地基土涵洞施工前未充分固結(jié)、軟弱地基未處理或者處理不當(dāng)，在使用過(guò)程當(dāng)中，由于涵洞基礎(chǔ)施加的壓應(yīng)力，致使涵洞在使用過(guò)程當(dāng)中發(fā)生的沉降逐漸積累，達(dá)到一定的程度便會(huì)使涵洞的有效凈空，涵底發(fā)生積水、淤塞。嚴(yán)重時(shí)，涵底土體甚至可能產(chǎn)生剪切破壞，涵洞洞身發(fā)生相當(dāng)嚴(yán)重的沉降，涵洞失去其使用功能，路基、路面也隨之產(chǎn)生相關(guān)連的破壞。

1.3 縱向不均勻沉降產(chǎn)生涵洞中部凹陷。根據(jù)有關(guān)涵洞基底土壓應(yīng)力的有限單元法計(jì)算數(shù)據(jù)，涵洞從洞口至涵洞中心，其基底壓應(yīng)力逐漸增大，因而在使用過(guò)程當(dāng)中從洞口至涵中心的沉降量也逐漸增大，若軟土涵洞地基處理不當(dāng)，隨著沉降的不斷積累和洞口、涵中部沉降差距的加大，涵洞洞口高，中間低的現(xiàn)象將越來(lái)越明顯。這將降低涵洞的有效凈高，造成涵洞中部淤塞、積水等。

1.4 節(jié)段錯(cuò)臺(tái)。涵洞相臨節(jié)段之間難免出現(xiàn)不均勻沉降而產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)，在一般情況下錯(cuò)臺(tái)并不明顯、不影響使用，但在軟土地基上修筑的涵洞，這種現(xiàn)象就可能要嚴(yán)重得多。由于涵洞在縱向的受力不均勻，導(dǎo)致相鄰兩節(jié)段基礎(chǔ)對(duì)軟土地基的壓應(yīng)力不均等，造成相臨兩節(jié)段的沉降值不均等而出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)；涵洞在沉降縫處相鄰兩段分別位于不同土質(zhì)的基礎(chǔ)之上，在基底壓力作用下，不同土質(zhì)表現(xiàn)出不同的壓縮性，兩節(jié)段的沉降量就不同，從而導(dǎo)致兩節(jié)段錯(cuò)臺(tái)。

1.5 涵洞結(jié)構(gòu)本身的破壞。由于地基的不均勻沉降，導(dǎo)致涵洞的附加應(yīng)力增加，附加應(yīng)力達(dá)到一定的程度便會(huì)造成涵洞結(jié)構(gòu)本身的開(kāi)裂破壞；若因涵洞的地基變形造成涵洞的節(jié)段之間邊角剛性接觸，還會(huì)造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生局部破壞。

1.6 洞口建筑的破壞。由于在涵洞的設(shè)計(jì)和施工時(shí)，洞口建筑的基礎(chǔ)處理往往容易被忽視，因而容易造成洞口建筑發(fā)生大的沉降、在土壓力作用下發(fā)生滑移甚至傾覆等病害現(xiàn)象，雖然洞口建筑病害較涵洞本身容易處理，但也會(huì)增加維修費(fèi)用、影響其使用功能甚至使路基局部因失去洞口建筑的支撐而發(fā)生小規(guī)模的破壞。

2 鋼筋砼圓管涵病害預(yù)防及處治措施

涵洞是一個(gè)典型的矛盾事物幾何體，而且是貫穿始終的，它既是“喜水”又“怕水”，我們要求它起到排水的作用，又不被水沖毀，從涵洞的作用和對(duì)它的使用要求來(lái)講，只有涵洞不被水沖壞的前提下，才能更好的起到排水的作用，也就是防止水對(duì)涵洞的破壞作用。

2.1 合理選擇鋼筋混凝土圓管涵管座型式。對(duì)比公路圓管涵一般采用的120°弧形混凝土管座與市政排水管通常采用的180°管座可知，采用120°的管座管底受負(fù)彎矩，只能防止不均勻沉降，并不能改善管的受力情況，故建議采用市政排水管通常采用的180°管座，因?yàn)闄M向邊界變形的制約是抑制圓管涵開(kāi)裂的關(guān)鍵，180°的管座能提供橫向水平向內(nèi)制約力。

2.2 設(shè)計(jì)方面的預(yù)防措施。依據(jù)水文資料計(jì)算，使涵洞具有足夠的宣泄能力，保證洪水的排泄，在無(wú)可靠水文資料的情況下，盡可能選擇大口徑涵管；在涵洞設(shè)置縱向鏈接結(jié)構(gòu)，使各個(gè)涵管連接一體，不產(chǎn)生管節(jié)間的縱向分離；涵管上的填土高度必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2.3 為保證管節(jié)質(zhì)量，購(gòu)買(mǎi)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面問(wèn)題：①管徑及長(zhǎng)度尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。②是否有破損或貫通裂縫，表面是否有嚴(yán)重的蜂窩孔、麻面和混凝土松散現(xiàn)象及鋼筋外露。③管節(jié)兩端是否平整。④管節(jié)強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.4 涵節(jié)吊裝過(guò)程中，吊裝工作由人工配合挖掘機(jī)完成，管節(jié)的安裝由下游涵節(jié)向上游推移，每節(jié)涵管應(yīng)緊貼與基座上，使涵管受力均勻。且所有管節(jié)應(yīng)按正確的軸線和坡度敷設(shè)。在吊裝過(guò)程中應(yīng)注意避免人為的損傷和破壞。

2.5 涵管之間的接縫不大于10mm，禁止加大接縫寬度來(lái)滿(mǎn)足涵長(zhǎng)的要求。用瀝青麻絮填接縫的內(nèi)外側(cè)，形成柔性封閉層。在用兩層15mm寬的浸透瀝青的油毛氈包纏接縫部位。

2.6 當(dāng)墻體的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)，方可按規(guī)范要求進(jìn)行對(duì)稱(chēng)回填，回填時(shí)采用分層回填，每層松鋪厚度15cm，夯實(shí)后壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到95%。

2.7 洞口鋪砌用鋼筋混凝土板代替目前的漿砌塊（片）石，并保證與端墻、翼墻連接牢固，縫隙緊密。端墻、翼墻的厚度尺寸與墻背面坡度應(yīng)以保證墻體具有足夠的抗傾覆力距。

2.8 地基壓漿。若涵洞地基出現(xiàn)較大的沉降、錯(cuò)臺(tái)等病害，為了防止其繼續(xù)發(fā)展，可在涵底鉆孔并對(duì)一定深度和一定范圍的土體進(jìn)行劈裂注漿以加固地基，提高其承載力和應(yīng)力擴(kuò)散能力。

2.9 混凝土或砂漿找補(bǔ)平順。對(duì)于地基變形已趨穩(wěn)定的涵洞，其錯(cuò)臺(tái)、沉降等可通過(guò)在其底板上加鋪水泥砂漿或混凝土找補(bǔ)平順，以維持其正常使用功能。

2.10結(jié)構(gòu)加固。在涵洞內(nèi)跨沉降縫加設(shè)一圈鋼筋混凝土襯砌，通過(guò)提高結(jié)構(gòu)整體剛度來(lái)達(dá)到涵洞地基應(yīng)力均勻分布，從而消除不均勻沉降、減小沉降值。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋼筋砼涵洞的病害，并非是不能預(yù)防、不能避免的。每一種病害類(lèi)型的存在總是與某個(gè)環(huán)節(jié)的管理疏忽或控制不力有著直接或間接的聯(lián)系，這其中，或許是設(shè)計(jì)方面的原因，也可能是施工方面的原因，但不管如何，我們只有預(yù)防了混凝土圓管涵的各種病害，并得到合理的解決，才能提高涵洞的抗病能力，才能確保涵洞的設(shè)計(jì)使用壽命。

[1]陳虔禮，林有貴.高填土涵洞的病害處理和加固設(shè)計(jì).廣西交通科技,1995,20.

[2]王革立.控制鋼筋混凝土圓管涵裂縫產(chǎn)生的對(duì)策[J].巖土工程界，2001,9.

[3]趙立巖.混凝土圓管涵的病害分析與預(yù)防.公路,2001.