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輸起著重要的作用，只有了解了涵洞在設計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營。

關鍵詞：涵洞；病害調(diào)查；數(shù)理統(tǒng)計；技術建議

中圖分類號：U449 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）23-0150-02

近幾年，在山區(qū)公路的建設中，涵洞工程越來越多，但是目前對涵洞如何計算、如何設計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)量的不斷增多將會對山區(qū)公路的正常使用產(chǎn)生嚴重的影響。本文主要根據(jù)前人的研究結(jié)果，結(jié)合實地的數(shù)據(jù)分析，對涵洞形成的原因進行分析，并給出了在預防山區(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

山區(qū)公路和平原地區(qū)相比體現(xiàn)出的特點為：地勢上比較陡，地表的土層淺，巖石的穩(wěn)定性也比較差，山體的風化比較嚴重，相比平原地區(qū)地質(zhì)條件是比較復雜的，施工上也會出現(xiàn)很多需要重點考慮的因素。同時山區(qū)公路施工時候涵洞、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和有關研究部門的數(shù)據(jù)了解，制定了山區(qū)500多個涵洞的病害調(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)風化、滲水、泛堿所占的比例較大，高達12%。

1.3 病害統(tǒng)計

現(xiàn)有人對涵洞進行危害成因調(diào)查（見表2），顯示出目前山區(qū)公路在建設中涵洞病害出現(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)還比較嚴重，這些病害對涵洞的使用和壽命都會產(chǎn)生不小的影響，通過對大量資料的查閱及實地調(diào)研，將涵洞的病害成因歸納為以下幾點。

2.1 計算原因

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，但是在實際中，涵洞所受到的壓力與這個計算結(jié)果并不一樣。涵洞和周圍的土層形成了一個整體，所以，應該將涵洞變形后土層的便后考慮進去。同時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)的一個拖曳力。現(xiàn)有的計算公式中沒有將這個拖曳力考慮進去，最后導致在涵洞設計的時候，所承受的外界負荷就小于真實值。

2.2 設計原因

設計是決定涵洞的使用及壽命的一個重要因素，在設計方面會有六個設計因素可能產(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，如果選擇不當將會后續(xù)產(chǎn)生涵洞病害。

②設計中混凝土的強度、鋼筋的配置上不夠合理。

③設計上的錯誤導致錯臺的產(chǎn)生：兩個涵節(jié)之間應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，便會在涵節(jié)直接發(fā)生側(cè)向位移。

④涵洞設計的時候洞口的鋪砌面短，溝渠地步?jīng)]有進行有效加固，涵洞底部便會出現(xiàn)沖刷現(xiàn)象。

⑤墻的厚度較小，當路上有車輛行駛的時候，墻體容易出現(xiàn)向外傾斜的現(xiàn)象，嚴重的時候會引起墻體的倒塌。

⑥墻體基礎的深淺考慮不周，會引起墻體的破壞。

2.3 施工導致

施工也是產(chǎn)生山區(qū)涵洞病害的一個重要因素，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、設計文件進行施工，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、回填時兩側(cè)不均衡、壓實度不夠。同時施工中出現(xiàn)的偷工減料、附屬設施施工質(zhì)量差、混凝土的后期護養(yǎng)不到位、未進行地基承載力的檢測，這些都會給涵洞的正常、安全使用留下隱患。

2.4 運營原因

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)護原因

有些涵洞產(chǎn)生的病害如及時發(fā)現(xiàn)進行養(yǎng)護是能夠排除的，但是有些養(yǎng)護單位對此不夠重視，導致不良結(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，地震會破壞涵洞的地基，最后導致涵洞的結(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，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”的方式進行施工，這樣就能通過調(diào)整內(nèi)外土柱的沉降差來達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)試驗機數(shù)值計算，設計師們還研究出了“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?shù)鼗某休d能力弱的時候，施工中可用普通砂石換填，或者是用碎石樁等柔性樁進行處理，為了讓地基不會因為剛性而產(chǎn)生的涵洞頂部應力集中的問題，在處理地基的時候，要以處理涵洞地基的標準對涵洞側(cè)面一定面積內(nèi)的地基進行以上填充處理。

4 結(jié) 語

根據(jù)山區(qū)公路不同地段的特點設計合理的涵洞，減載措施和地基處理等工程對策對涵洞的病害預防至關重要，涵洞的施工、養(yǎng)護等必須引起重視。只有保持涵洞的排水良好，才能保證山區(qū)公路正常運營。

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