朱青（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東廣州510635）

涵洞的病害分析

朱青（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東廣州510635）

本文通過(guò)分析多條公路的涵洞定期檢查報(bào)告、設(shè)置涵洞的專題研究問(wèn)卷、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、與多個(gè)項(xiàng)目的養(yǎng)護(hù)部門座談等方式，調(diào)查和統(tǒng)計(jì)涵洞的病害類型，分析產(chǎn)生的原因，提出涵洞在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)采取的相應(yīng)措施和正確的施工程序。本文為減少涵洞結(jié)構(gòu)病害，提高結(jié)構(gòu)耐久性，對(duì)預(yù)防整治涵洞病害有著重要的意義。

涵洞；病害分析；預(yù)防措施

概述

為保證涵洞處于完好的受力工作狀態(tài)，延長(zhǎng)使用年限，保障涵洞的過(guò)水能力和車輛的安全通行，本文通過(guò)分析多條公路的涵洞定期檢查報(bào)告、設(shè)置涵洞的專題研究問(wèn)卷、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、與多個(gè)項(xiàng)目的養(yǎng)護(hù)部門座談等方式，調(diào)查和統(tǒng)計(jì)涵洞的病害類型，分析產(chǎn)生的原因，提出涵洞在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)采取的相應(yīng)措施和正確的施工程序。本文為減少涵洞結(jié)構(gòu)病害，提高結(jié)構(gòu)耐久性，對(duì)預(yù)防整治涵洞病害有著重要的意義。

1 涵洞常見(jiàn)的病害

根據(jù)本次調(diào)查和以往項(xiàng)目的反饋及總結(jié)，涵洞常見(jiàn)的病害歸納如下：

1.1 功能性病害

①洞口雜物堆積或植被茂盛，或洞身淤積泥沙，使涵洞堵塞，影響過(guò)水能力；②通道涵長(zhǎng)期積水，影響通行；③通道涵凈空不足，無(wú)法滿足通行要求；④涵洞被占用或廢棄；⑤通道涵洞內(nèi)和洞口的鋪砌破損，不僅造成通行的舒適性降低，甚至對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成影響；⑥洞身沉降導(dǎo)致洞口與河道銜接不順。

1.2 技術(shù)性病害

①洞身縱、橫向裂縫；②洞身滲水、風(fēng)化、泛堿；③沉降縫拉開(kāi)、錯(cuò)位，瀝青麻絮脫落，造成滲水漏砂；④涵洞基礎(chǔ)開(kāi)裂、沉降；⑤端墻、翼墻外傾、外鼓或外移，翼墻墻身、洞口頂擋墻出現(xiàn)裂縫；⑥護(hù)坡開(kāi)裂、沉降或缺失；⑦通道涵的凹形豎曲線底部積水，排水不暢；⑧洞口部件的損壞。

2 病害的調(diào)查分析

2.1 功能性病害的調(diào)查分析

2.1.1 功能性病害典型圖例

圖1 洞口堵塞

圖2 洞內(nèi)淤積

2.1.2 病害原因分析

以上各種功能性病害對(duì)涵洞的正常使用，均造成較大的影響。產(chǎn)生以上病害的主要原因如下：

涵底高程設(shè)置與實(shí)際情況不符，致使洞口與河道銜接不順；而涵身的縱坡設(shè)置較小，涵內(nèi)排水不暢使大量泥沙淤積，而養(yǎng)護(hù)時(shí)未及時(shí)清理洞口和洞內(nèi)的堵塞物，造成病害①的出現(xiàn)。此類病害在圓管涵中最常見(jiàn)，因?yàn)閳A管涵的管徑較?。ㄒ话恪?.5m），養(yǎng)護(hù)清淤很困難，更易造成涵洞阻塞，最終完全喪失過(guò)水功能。涵洞被阻塞后，易導(dǎo)致涵洞周邊區(qū)域被水淹，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

由于通道涵涵身中段沉降，或涵底設(shè)計(jì)成凹曲線時(shí)，涵內(nèi)的排水管道又不暢，導(dǎo)致通道涵長(zhǎng)期積水，造成病害②的出現(xiàn)。由于設(shè)計(jì)中對(duì)通道凈高要求和洞內(nèi)通行的汽車荷載估計(jì)不足，導(dǎo)致后期使用過(guò)程中，涵頂被刮擦，涵底鋪砌被壓壞，造成地方與公路管理部門的矛盾，也給公路的維修養(yǎng)護(hù)造成困難。

2.1.3 預(yù)防病害的措施

為避免或減少涵洞淤積等病害出現(xiàn)，應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)排水系統(tǒng)的整體要求，合理布設(shè)涵洞位置及數(shù)量；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)河道情況確定涵底高程和凈空，同時(shí)適當(dāng)加大涵底縱坡，確保涵洞具有足夠的宣泄能力；養(yǎng)護(hù)部門應(yīng)及時(shí)對(duì)洞口、洞內(nèi)的堵塞物及雜草進(jìn)行清理，恢復(fù)排水功能，以保證涵洞流水的通暢和錐坡的安全。高速公路建議選擇孔徑不小于1.5m的圓管涵，以方便涵洞的清淤。

通道涵應(yīng)根據(jù)兩側(cè)連接的道路合理設(shè)置縱坡，盡量避免洞身位于凹曲線底部，如無(wú)法避免在洞身內(nèi)設(shè)計(jì)為凹曲線底部，應(yīng)加強(qiáng)洞內(nèi)排水設(shè)施的設(shè)置，且必須保證排水的通暢。對(duì)通道涵的通行凈空和汽車荷載，不僅要與涵洞使用者充分溝通，還應(yīng)結(jié)合周邊的區(qū)域規(guī)劃，前瞻性的考慮涵洞的使用要求。

2.2 技術(shù)性病害的調(diào)查分析

2.2.1 技術(shù)性病害典型圖例

圖3 管頂網(wǎng)狀裂縫

圖4 頂板橫向裂縫

圖5 沉降縫底部涌砂

圖6 混凝土剝落露筋

2.2.2 病害原因與防治措施

以上各種技術(shù)性病害，不僅對(duì)涵洞的正常使用造成影響，病害嚴(yán)重時(shí)，還將造成交通安全事故。產(chǎn)生以上病害的主要原因如下：

（1）頂?shù)装宓目v、橫向裂縫：①表面短細(xì)裂縫，主要是由于溫度影響和混凝土收縮引起，此類裂縫寬度一般較小，建議選擇合適的施工溫度，同時(shí)加強(qiáng)混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)。②結(jié)構(gòu)性裂縫，主要是由于涵身頂?shù)装宓暮穸绕』蚺浣畈粔蛩隆＝陙?lái)高速公路上超載車輛增多，對(duì)于涵洞（尤其是明涵）的頂板受力造成很大影響，在較大的彎矩作用下，出現(xiàn)裂縫。此類病害可通過(guò)計(jì)算配筋是否足夠來(lái)避免。建議低填土涵洞在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮超重車輛的影響。③施工裂縫，涵洞在施工期間，混凝土齡期未達(dá)到要求，強(qiáng)度不夠的情況下，在涵上填土碾壓，使得構(gòu)件在自重和施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。建議施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，對(duì)低填土涵洞，在施工中應(yīng)采用小型機(jī)械進(jìn)行碾壓、夯實(shí)。對(duì)高填土涵洞，則要考慮涵洞范圍以上的填土與兩側(cè)填土是否會(huì)有不均勻沉降，從而造成涵頂豎向土壓力增大這一因素。④耐久性裂縫：鋼筋混凝土保護(hù)層厚度偏薄，鋼筋發(fā)生銹脹，出現(xiàn)沿鋼筋走向的裂縫。

（2）涵臺(tái)身裂縫，按其形態(tài)可分為豎裂、橫裂及斜裂。臺(tái)身表面出現(xiàn)的短細(xì)的斷續(xù)裂縫，一般為中間寬兩頭窄的形式，主要是由于溫度影響和混凝土收縮等原因引起，對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響不大，封閉即可；有些涵墻的豎向裂縫沿著涵墻通長(zhǎng)分布，為上窄下寬形式，這可能是由于基礎(chǔ)局部出現(xiàn)了臺(tái)背土壓力過(guò)大、基礎(chǔ)局部出現(xiàn)了不均勻沉降等原因引起的，建議沉降縫從上到下完全斷開(kāi)，避免不均勻沉降引起的豎向裂縫。臺(tái)身可根據(jù)計(jì)算設(shè)置必要的防裂鋼筋。個(gè)別涵洞涵底鋪砌有開(kāi)裂、破損現(xiàn)象；主要是由于涵洞基礎(chǔ)存在不均勻的沉降產(chǎn)生的，建議對(duì)存在該類現(xiàn)象的涵洞定期進(jìn)行觀測(cè)，必要時(shí)應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行鉆孔注漿加固處理。

（3）涵身混凝土剝落、露筋和蜂窩現(xiàn)象：①混凝土保護(hù)層偏薄及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，致使鋼筋銹脹引起混凝土剝落；②過(guò)水涵長(zhǎng)期處于干濕交替循環(huán)作用下，存在侵蝕性水的地方還同時(shí)受到化學(xué)侵蝕作用。應(yīng)按規(guī)范要求，根據(jù)環(huán)境作用等級(jí)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，采用合適的混凝土標(biāo)號(hào)及相應(yīng)的保護(hù)層厚度?；炷帘砻娴姆涓C現(xiàn)象，主要是由于施工不當(dāng)和材料配合比設(shè)計(jì)不合理造成。建議規(guī)范施工工藝，按規(guī)范要求采用合理的材料配合比。

（4）沉降縫的病害：沉降縫處較多存在滲水現(xiàn)象，個(gè)別伴有滲泥、涌砂現(xiàn)象，造成涵身有常年水跡、長(zhǎng)青苔或形成白色晶體等現(xiàn)象。主要原因是填縫料受水流沖刷侵蝕或受溫差影響老化，當(dāng)路面積水下滲，加上涵臺(tái)后填土排水不暢，導(dǎo)致積水從涵臺(tái)身處滲出。通道涵的填料脫落對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大，只需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，發(fā)現(xiàn)脫落重新填塞即可。但過(guò)水涵洞由于水流沖刷的影響，往往會(huì)將臺(tái)背回填砂帶走，造成臺(tái)背淘空。因此過(guò)水涵洞的沉降縫設(shè)計(jì)，需引起相當(dāng)?shù)闹匾?。設(shè)計(jì)時(shí)建議不僅采用防水性能好的填縫材料，同時(shí)應(yīng)考慮在沉降縫外設(shè)置鋼筋混凝土擋塊，解決涌砂問(wèn)題。與涵洞相接路段的排水系統(tǒng)也應(yīng)加強(qiáng)。沉降縫的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，主要是涵臺(tái)基礎(chǔ)不均勻沉降造成的。錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，將導(dǎo)致涵洞不能正常使用，甚至危及交通安全。因此施工時(shí)應(yīng)保證涵臺(tái)基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，對(duì)于高填土涵洞，可根據(jù)涵節(jié)上的填土高度不同，采取不同措施分段處理涵底基礎(chǔ)。

（5）涵臺(tái)身滲水：除沉降縫滲水外，涵節(jié)內(nèi)的涵身和蓋板涵的涵臺(tái)身頂部與蓋板交接處也同樣存在滲水現(xiàn)象。當(dāng)雨水滲入涵周填土?xí)r，而涵臺(tái)身附近的填土排水不暢，導(dǎo)致涵周填土的含水量過(guò)大，積水就從涵臺(tái)身處滲出。這種滲水現(xiàn)象在路基邊坡范圍內(nèi)，靠近洞口附近的節(jié)段尤為明顯。滲水將加劇混凝土的風(fēng)化，也會(huì)使砌體砂漿的強(qiáng)度和粘結(jié)力降低，從而影響了結(jié)構(gòu)的耐久性。除在涵身外側(cè)涂防水瀝青、在蓋板涵的蓋板頂部設(shè)置粘土保護(hù)層等措施外，建議改善路面及填土防排水設(shè)施，也可對(duì)涵臺(tái)身進(jìn)行排水處理，增設(shè)泄水孔。

（6）洞口部件損壞：涵洞進(jìn)出水口處的洞口部件（八字墻、一字翼墻及擋土墻）出現(xiàn)開(kāi)裂、外傾和破損等病害，洞口排水溝出現(xiàn)沖刷破損等病害。建議洞口構(gòu)造的基底承載力及地基處理措施與涵身相同，或加大涵洞口部件的結(jié)構(gòu)尺寸以減小地基反力。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)洞口部件的施工質(zhì)量的重視，必要時(shí)特別設(shè)置防沖刷措施。

3 結(jié)語(yǔ)

涵洞因數(shù)量大，影響范圍廣，對(duì)高速公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，都起著非常關(guān)鍵的作用。因此詳細(xì)地了解涵洞的各類病害，針對(duì)不同病害，在設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，采取相對(duì)應(yīng)措施，對(duì)高速公路建設(shè)都是非常關(guān)鍵和重要的。

［1］交通部部頒標(biāo)準(zhǔn).《公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD65-04-2007）［S］.

［2］交通部部頒標(biāo)準(zhǔn).《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）［S］.

［3］交通部部頒標(biāo)準(zhǔn).《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）［S］.

所獲獎(jiǎng)勵(lì)及榮譽(yù)：（1）2010～2011年度廣東省優(yōu)秀工程咨詢成果一等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目：廣州至清遠(yuǎn)高速公路擴(kuò)建工程交通組織總體方案研究，編號(hào)：2012-1-58-09。

（2）二〇一一年度廣東省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)獎(jiǎng)工程設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目：廣梧高速公路河口至平臺(tái)段交通工程，排名：第14位。

（3）2012～2013年度廣東省優(yōu)秀工程咨詢成果一等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目：中山市城市道路和干線公路工程設(shè)計(jì)指引，編號(hào)：2014-1-115-05。

（4）二〇一五年度廣東省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)獎(jiǎng)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)三等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目：中山城市道路和干線公路工程設(shè)計(jì)指引，排名：第5位。

U449.7

A

2095-2066（2016）30-0166-02

2016-10-11

朱青（1975-），男，安徽宿州人，工程師，本科，主要從事路橋設(shè)計(jì)工作。