談山區(qū)公路涵洞病害分析及對策

謝再勤

摘 要：涵洞作為山區(qū)公路中重要的排水系統(tǒng)，它的使用狀況和壽命對公路運(yùn)輸起著重要的作用，只有了解了涵洞在設(shè)計(jì)和施工中所需要重視的部分，才能確保涵洞的作用，才能保證道路的正常運(yùn)營。

關(guān)鍵詞：涵洞；病害調(diào)查；數(shù)理統(tǒng)計(jì)；技術(shù)建議

中圖分類號(hào)：U449 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）23-0150-02

近幾年，在山區(qū)公路的建設(shè)中，涵洞工程越來越多，但是目前對涵洞如何計(jì)算、如何設(shè)計(jì)方面的理論還不夠成熟，造成了很多涵洞在工程交工后不久就出現(xiàn)了風(fēng)化、斷裂等現(xiàn)象。涵洞病害的出現(xiàn)和數(shù)量的不斷增多將會(huì)對山區(qū)公路的正常使用產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。本文主要根據(jù)前人的研究結(jié)果，結(jié)合實(shí)地的數(shù)據(jù)分析，對涵洞形成的原因進(jìn)行分析，并給出了在預(yù)防山區(qū)公路涵洞方面的工程對策。

1 涵洞病害調(diào)查

1.1 山區(qū)公路施工的特點(diǎn)

山區(qū)公路和平原地區(qū)相比體現(xiàn)出的特點(diǎn)為：地勢上比較陡，地表的土層淺，巖石的穩(wěn)定性也比較差，山體的風(fēng)化比較嚴(yán)重，相比平原地區(qū)地質(zhì)條件是比較復(fù)雜的，施工上也會(huì)出現(xiàn)很多需要重點(diǎn)考慮的因素。同時(shí)山區(qū)公路施工時(shí)候涵洞、地勢起伏、交通環(huán)境等都為山區(qū)公路的施工帶來了一定的難度。

1.2 涵洞病害調(diào)查

我國專家對涵洞的研究由來已久，某教授在其作品《上埋式管道及洞室垂直土壓力的研究》中就有關(guān)于涵洞病害的數(shù)據(jù)分析，他的研究結(jié)果顯示高于60%的涵管出現(xiàn)了不同程度的開裂，而這部分出現(xiàn)危害的涵洞中又有將近70%的是縱向開裂。其他的作品中也有對涵洞的研究及數(shù)據(jù)分析。本文通過對查閱文獻(xiàn)和有關(guān)研究部門的數(shù)據(jù)了解，制定了山區(qū)500多個(gè)涵洞的病害調(diào)查表（見表1），調(diào)查結(jié)果顯示超過一半的涵洞出現(xiàn)了不同程度病害，涵洞出現(xiàn)風(fēng)化、滲水、泛堿所占的比例較大，高達(dá)12%。

1.3 病害統(tǒng)計(jì)

現(xiàn)有人對涵洞進(jìn)行危害成因調(diào)查（見表2），顯示出目前山區(qū)公路在建設(shè)中涵洞病害出現(xiàn)是比較普遍的，并且這些病害表現(xiàn)形式多樣。

2 涵洞病害產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)這次的調(diào)研結(jié)果顯示，山區(qū)公路涵洞的病害是普遍存在的，有些地區(qū)還比較嚴(yán)重，這些病害對涵洞的使用和壽命都會(huì)產(chǎn)生不小的影響，通過對大量資料的查閱及實(shí)地調(diào)研，將涵洞的病害成因歸納為以下幾點(diǎn)。

2.1 計(jì)算原因

涵柱垂直土壓力取土柱自重的公式為：qV= rH，水平土壓力公式為：q=λrH。而λ的大小又取決于所填土的內(nèi)摩擦角，但是在實(shí)際中，涵洞所受到的壓力與這個(gè)計(jì)算結(jié)果并不一樣。涵洞和周圍的土層形成了一個(gè)整體，所以，應(yīng)該將涵洞變形后土層的便后考慮進(jìn)去。同時(shí)涵洞除了受到來自覆蓋在它上面的土層的壓力外，還受到涵頂外側(cè)的一個(gè)拖曳力?，F(xiàn)有的計(jì)算公式中沒有將這個(gè)拖曳力考慮進(jìn)去，最后導(dǎo)致在涵洞設(shè)計(jì)的時(shí)候，所承受的外界負(fù)荷就小于真實(shí)值。

2.2 設(shè)計(jì)原因

設(shè)計(jì)是決定涵洞的使用及壽命的一個(gè)重要因素，在設(shè)計(jì)方面會(huì)有六個(gè)設(shè)計(jì)因素可能產(chǎn)生涵洞的病害：

①涵洞型式的選擇：涵洞的型式分為有壓力的和無壓力的，如果選擇不當(dāng)將會(huì)后續(xù)產(chǎn)生涵洞病害。

②設(shè)計(jì)中混凝土的強(qiáng)度、鋼筋的配置上不夠合理。

③設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)的產(chǎn)生：兩個(gè)涵節(jié)之間應(yīng)該是平直對接的形式，中間的填塞物是瀝青，如涵兩側(cè)路基土不均勻，便會(huì)在涵節(jié)直接發(fā)生側(cè)向位移。

④涵洞設(shè)計(jì)的時(shí)候洞口的鋪砌面短，溝渠地步?jīng)]有進(jìn)行有效加固，涵洞底部便會(huì)出現(xiàn)沖刷現(xiàn)象。

⑤墻的厚度較小，當(dāng)路上有車輛行駛的時(shí)候，墻體容易出現(xiàn)向外傾斜的現(xiàn)象，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)引起墻體的倒塌。

⑥墻體基礎(chǔ)的深淺考慮不周，會(huì)引起墻體的破壞。

2.3 施工導(dǎo)致

施工也是產(chǎn)生山區(qū)涵洞病害的一個(gè)重要因素，公路涵洞施工過程中主要有三種方式，但是不管使用哪種方式進(jìn)行涵洞的施工如果施工的過程中不按照施工規(guī)范要求、設(shè)計(jì)文件進(jìn)行施工，就可能產(chǎn)生涵洞病害。這些不規(guī)范主要體現(xiàn)在回填材料的選用不合理、回填時(shí)兩側(cè)不均衡、壓實(shí)度不夠。同時(shí)施工中出現(xiàn)的偷工減料、附屬設(shè)施施工質(zhì)量差、混凝土的后期護(hù)養(yǎng)不到位、未進(jìn)行地基承載力的檢測，這些都會(huì)給涵洞的正常、安全使用留下隱患。

2.4 運(yùn)營原因

不管是路面還是涵洞都有能夠承受的最大壓力，但在實(shí)際中超載的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，這種現(xiàn)象在一定程度上將加劇涵洞病害，讓病害加劇。

2.5 養(yǎng)護(hù)原因

有些涵洞產(chǎn)生的病害如及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)是能夠排除的，但是有些養(yǎng)護(hù)單位對此不夠重視，導(dǎo)致不良結(jié)果的產(chǎn)生。

2.6 環(huán)境因素

山區(qū)涵洞都是處在惡劣的環(huán)境中，大自然對涵洞的破壞也是人為無法控制的，所以環(huán)境對涵洞引起的病害是無法避免的。其中自然現(xiàn)象對涵洞危害最大的要數(shù)地震了，地震會(huì)破壞涵洞的地基，最后導(dǎo)致涵洞的結(jié)構(gòu)被破壞。

3 工程對策

不同的涵洞類型有自己獨(dú)特的優(yōu)勢和不足（見表3），所以在施工中要具體涵洞具體分析，以下主要介紹減載措施和地基處理兩種工程對策。

3.1 減載措施

荷載大是涵洞結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)，依據(jù)涵、土相互作用的原理，要想讓涵洞具有更高的安全性能，必須設(shè)法減少涵頂內(nèi)外土柱之間的沉降差，用這種途徑去減少涵洞頂部的垂直土壓力。在施工中，填土碾壓時(shí)可以在距離涵洞頂部一定的距離內(nèi)采取“中間松，兩側(cè)實(shí)”的方式進(jìn)行施工，這樣就能通過調(diào)整內(nèi)外土柱的沉降差來達(dá)到對涵洞頂部減壓的目的，再有一種方法就是在距離涵洞頂部一定距離內(nèi)填充密度較低的泡沫代替土方。根據(jù)試驗(yàn)機(jī)數(shù)值計(jì)算，設(shè)計(jì)師們還研究出了“加筋橋”的減載方法，這種方法是在距離涵洞頂部一定的體積上填充比周圍土方壓實(shí)度低的土填充，形成“減載孔”，然后在加筑鋼筋，將壓力通過鋼筋傳遞到外側(cè)土體上。下圖顯示了“加筋橋”和“減載孔”對減載所起到的效果（圖1）。

3.2 地基處理

在涵洞病害中地基不軍訓(xùn)的沉降也是比較常見的一種，對于這樣的地基處理方式主要是：當(dāng)?shù)鼗某休d能力弱的時(shí)候，施工中可用普通砂石換填，或者是用碎石樁等柔性樁進(jìn)行處理，為了讓地基不會(huì)因?yàn)閯傂远a(chǎn)生的涵洞頂部應(yīng)力集中的問題，在處理地基的時(shí)候，要以處理涵洞地基的標(biāo)準(zhǔn)對涵洞側(cè)面一定面積內(nèi)的地基進(jìn)行以上填充處理。

4 結(jié) 語

根據(jù)山區(qū)公路不同地段的特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的涵洞，減載措施和地基處理等工程對策對涵洞的病害預(yù)防至關(guān)重要，涵洞的施工、養(yǎng)護(hù)等必須引起重視。只有保持涵洞的排水良好，才能保證山區(qū)公路正常運(yùn)營。

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