摘 要：拱涵是我國(guó)在特定歷史時(shí)期常見(jiàn)的一種涵洞結(jié)構(gòu)形式，文章結(jié)合工程實(shí)例介紹拱涵常見(jiàn)病害產(chǎn)生的原因及有效可行的加固方法。

關(guān)鍵詞：拱涵；裂縫；加固；套拱

引言

拱涵是一種傳統(tǒng)的涵洞結(jié)構(gòu)形式，在我國(guó)早期修建的公路中，從經(jīng)濟(jì)和就地取材的理念出發(fā)，很多地區(qū)的涵洞結(jié)構(gòu)形式以石拱涵為主，石拱涵有施工工序簡(jiǎn)單，適用高填土路基、跨越能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，承載能力高等優(yōu)點(diǎn)，尤其山區(qū)修建石拱涵是一種較為經(jīng)濟(jì)的選擇。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路運(yùn)輸在整個(gè)運(yùn)輸體系中占有的比例越來(lái)越重，大噸位運(yùn)輸車(chē)輛也越來(lái)越多，加之目前車(chē)輛超載現(xiàn)象比較嚴(yán)重，在公路設(shè)計(jì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，一些早期修建的石拱涵病害比較嚴(yán)重，主要病害表現(xiàn)為：拱圈縱橫向裂縫，拱體部分部位滲水及滲水結(jié)晶，臺(tái)身豎向裂縫，臺(tái)身局部滲水。此類(lèi)拱涵安全隱患較大，因此采用技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的加固維修方法，以達(dá)到提高承載力及耐久性的目的，是十分必要的。

1 石拱涵常見(jiàn)病害及成因

1.1 拱體裂縫

拱體結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，根據(jù)許多石拱涵調(diào)查檢測(cè)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，認(rèn)為產(chǎn)生裂縫的主要原因如下。

（1）荷載變化引起的裂縫，涵洞原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)低，不能滿(mǎn)足日益增加的交通量及大噸位車(chē)輛運(yùn)輸?shù)囊螅⑶覍?shí)際運(yùn)輸中車(chē)輛超載現(xiàn)象比較嚴(yán)重，使得涵洞因承載力不足而產(chǎn)生裂縫。

（2）石拱涵為無(wú)鉸拱，是二次超靜定結(jié)構(gòu)，少量變形就會(huì)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，石拱涵基礎(chǔ)局部或者地基承載力不足，使涵洞產(chǎn)生不均勻沉降，造成臺(tái)身出現(xiàn)豎向裂縫與斜向裂縫。

（3）施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格引起的裂縫，施工過(guò)程中若施工順序不合理，施工質(zhì)量差也會(huì)引起各種形式的裂縫。如施工過(guò)程涵洞兩側(cè)未按設(shè)計(jì)要求對(duì)稱(chēng)回填，兩側(cè)土壓力不同，引起石拱涵向一側(cè)傾斜，引起拱圈開(kāi)裂；施工過(guò)程中涵洞填土壓實(shí)度不夠，土體本身產(chǎn)生的自拱效應(yīng)差，填土自重對(duì)涵洞產(chǎn)生較大的土壓力，使涵臺(tái)開(kāi)裂；涵洞拱圈有多層塊石砌成，施工過(guò)程中，圈與圈之間的塊石未交錯(cuò)搭接，使得拱圈參產(chǎn)生縱向裂縫。

1.2 涵洞砌體部分滲水結(jié)晶

滲水的原因主要為涵臺(tái)背后填土排水不暢，塊石間砂漿強(qiáng)度及密實(shí)度達(dá)不到要求及涵洞附近填土路基排水不暢，從而導(dǎo)致積水從從涵臺(tái)及拱圈砂漿不密實(shí)處滲出，影響涵洞耐久性。

1.3 涵洞進(jìn)出口淤積及進(jìn)出口構(gòu)造物開(kāi)裂

涵洞進(jìn)出口淤積，導(dǎo)致涵洞排水不暢，洞口積水，使涵洞進(jìn)出口地基承載力下降，造成進(jìn)出口構(gòu)造物由于地基不均勻沉降產(chǎn)生開(kāi)裂。

2 加固方法

石拱涵的加固一般通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)、涵臺(tái)及拱圈的加固來(lái)實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)病害程度的不同采取不同的加固措施，常見(jiàn)的加固方法有以下幾種。

涵洞砌體出現(xiàn)細(xì)微裂縫的主要加固方法是高壓灌注性能較好的聚合物砂漿封閉裂縫。檢測(cè)后涵洞評(píng)等級(jí)較差，拱圈承載力不足產(chǎn)生裂縫時(shí)，多采用注漿封閉裂縫并在拱下增設(shè)套拱的加固方法（涵洞凈空及過(guò)水面積容許縮?。?。對(duì)于出現(xiàn)滲水及滲水結(jié)晶的部位，一般是采用將滲水部位打穿，并高壓灌注高性能聚合物砂漿的方法進(jìn)行加固。當(dāng)然對(duì)于具體涵洞的加固，主要看該涵洞的整體狀況，再進(jìn)行合理的受力分析，根據(jù)不同的病害采用不同的合理加固方法。下面主要介紹在拱下增設(shè)套拱的加固方法。

在涵洞凈空容許或根據(jù)水文資料，涵下過(guò)水?dāng)嗝嫒菰S縮小時(shí)，可在拱下增設(shè)套拱（緊貼原拱圈下澆筑鋼筋混凝土拱圈）的加固方法提高拱圈的承載力，從而起到加固的目的。

3 工程實(shí)例

某二級(jí)公路漿砌片石拱涵，進(jìn)出口均為八字墻，排洪涵洞，涵洞長(zhǎng)24m，孔徑2.5m，高3.75m，原設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)-20，掛車(chē)-100。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該涵洞主要病害為進(jìn)出口鋪砌受水流沖刷嚴(yán)重破損，涵內(nèi)涵底鋪砌局部被水流壞，掏空，基礎(chǔ)局部出露，部分臺(tái)身破損形成凌空面，局部臺(tái)身勾縫及抹面砂漿脫落嚴(yán)重，拱圈滲水嚴(yán)重，并有白色結(jié)晶出現(xiàn)，部分拱圈及臺(tái)身存在多條縱橫向裂縫，裂縫寬度約1cm。如圖1、2、3所示。

3.1 病害原因及加固方法

涵底鋪砌被水流沖壞，臺(tái)身局部掏空主要是涵底縱坡過(guò)大導(dǎo)致水流沖刷過(guò)大引起；局部臺(tái)身勾縫及抹面砂漿脫落嚴(yán)重主要是砂漿強(qiáng)度低，涵洞滲水等因素作用下產(chǎn)生的；部分拱圈及臺(tái)身產(chǎn)生多條縱橫向裂縫主要是由于涵洞自身承載力不足及涵洞基礎(chǔ)局部或者地基承載力不足產(chǎn)生的。涵洞裂縫主要是由于承載力不足造成的，進(jìn)行加固處理時(shí)不能只采取注漿封閉裂縫的方法進(jìn)行處理，應(yīng)從提高涵洞自身強(qiáng)度方面考慮，決定采用注聚合物砂漿封閉裂縫并在拱下增設(shè)鋼筋混凝土拱的加固方法進(jìn)行加固。此方法壓縮了既有涵洞的過(guò)水?dāng)嗝?，?yīng)對(duì)加固后的涵洞過(guò)水能力進(jìn)行驗(yàn)算，看是否滿(mǎn)足排洪要求。

加固計(jì)算理論采用拱涵計(jì)算模式，同時(shí)采用計(jì)算有限元計(jì)算軟件MIDAS對(duì)涵洞受力進(jìn)行分析，計(jì)算模型見(jiàn)圖4。

如圖5，套拱材料采用C30混凝土，厚度為20cm，受力主筋N1、N2、N3采用直徑為16mm，間距20cm的HRB400鋼筋，縱向鋼筋N4采用直徑為12mm，間距20cm的HRB400鋼筋，新舊混凝土錨固筋N5鋼筋采用直徑為16mm的HRB400鋼筋。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，加固后混凝土最大壓應(yīng)力為13.0Mpa小于規(guī)范要求16.1Mpa，加固后拱涵過(guò)水?dāng)嗝婵s小，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算滿(mǎn)足流量要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上分析，通過(guò)在既有涵洞拱下增設(shè)鋼筋混凝土套拱的加固方法，可以提高既有涵洞的承載能力，從根本上解決石拱涵由于承載力不足發(fā)生突然坍塌的病害，且該方法施工工藝成熟，方法簡(jiǎn)單，對(duì)既有交通影響較小，涵洞加固后經(jīng)過(guò)幾年的跟蹤觀(guān)測(cè)，加固效果較好，切實(shí)可行。

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