徐文曉 代躍
河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司(450000)
高速公路涵洞常見病害維修建議
徐文曉 代躍
河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司(450000)
高速公路運(yùn)營期間,涵洞長(zhǎng)期受地形、氣候、荷載、水流等因素的作用會(huì)產(chǎn)生許多病害,對(duì)涵洞的正常使用以及高速公路路基穩(wěn)定產(chǎn)生一定的影響,如果不及時(shí)采取相應(yīng)的措施,就會(huì)造成結(jié)構(gòu)的耐久性降低和使用壽命的縮短,通過合理的維修加固措施,可以提高結(jié)構(gòu)耐久性,延長(zhǎng)涵洞的使用壽命。
涵洞;病害;維修建議
隨著國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng),交通基礎(chǔ)建設(shè)得到了飛速發(fā)展,尤其是高速公路建設(shè)發(fā)展迅速。涵洞作為高速公路排水構(gòu)造物,雖構(gòu)造簡(jiǎn)單,規(guī)模較小,但在高速公路中的數(shù)量和比重很大,是高速公路建設(shè)中重要的組成部分之一。高速公路運(yùn)營過程中,涵洞長(zhǎng)期受地形、氣候、荷載、水流等因素的作用會(huì)產(chǎn)生許多病害,而涵洞的質(zhì)量直接關(guān)系到高速公路路基穩(wěn)定性,因此分析對(duì)涵洞常見病害產(chǎn)生原因及維修方法,對(duì)預(yù)防涵洞的病害具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
涵洞病害成因是多方面的,總的來說包括設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)三個(gè)階段,任何一個(gè)階段做的不完善都會(huì)導(dǎo)致病害形成。涵洞設(shè)計(jì)之前的地質(zhì)勘測(cè)不夠詳細(xì),對(duì)涵洞的基礎(chǔ)、整體設(shè)計(jì)埋下了不確定因素,直接對(duì)設(shè)計(jì)造成影響。涵洞設(shè)計(jì)采用的材料考慮了強(qiáng)度方面要求,忽略了對(duì)環(huán)境造成的影響和耐久性的要求,設(shè)計(jì)采用的防水材料不能滿足實(shí)際使用功能,涵洞設(shè)計(jì)埋深不合理,沒有按照設(shè)計(jì)文件、施工規(guī)范要求施工,混凝土養(yǎng)護(hù)不足導(dǎo)致原始缺陷,地基處理不達(dá)標(biāo),都會(huì)產(chǎn)生許多病害。
1.1 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性病害
涵洞頂部出現(xiàn)縱向、橫向裂縫,滲漏水或變形;涵洞兩側(cè)出現(xiàn)滲漏水、開裂、變形或傾斜;沉降縫拉開、錯(cuò)位或填料脫落;涵底鋪砌沉降或破損;涵洞基礎(chǔ)沖刷;涵洞洞口端墻、翼墻開裂或傾斜。
1.2 影響使用功能病害
通道凈空不夠?qū)е抡Mㄐ惺茏?;涵底鋪砌堆積淤泥等雜物,影響正常過水功能;洞口雜物堆積或植被茂盛,影響過水能力;混凝土表面缺陷如麻面、空洞、露筋等;砌體結(jié)構(gòu)表面風(fēng)化、勾縫脫落[1]。
2.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性病害原因及維修
1)裂縫產(chǎn)生原因
3)針對(duì)航道通航能力的仿真研究。船舶交通流仿真是以離散事件仿真為基礎(chǔ)而逐漸興起的科學(xué)研究方法,當(dāng)前,MATLAB[6]、ARENA[7]等軟件的熟練應(yīng)用為這一研究提供技術(shù)支持。仿真研究的關(guān)鍵在于仿真模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),其中船舶、船舶交通流的生成是要解決的主要問題,當(dāng)前采用蒙特卡洛方法[6]和元胞自動(dòng)機(jī)方法[8]相結(jié)合的方式來解決該問題。仿真方法的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)在于仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析,通常根據(jù)仿真輸出參數(shù)對(duì)航道通航能力進(jìn)行分析與評(píng)估。[6-9]
涵洞頂部和兩側(cè)表面出現(xiàn)短且細(xì)裂縫的主要原因是受溫度和混凝土收縮影響,此類表面裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)整體受力幾乎沒有負(fù)面影響。涵洞頂部和兩側(cè)出現(xiàn)長(zhǎng)且寬的結(jié)構(gòu)性裂縫的主要原因是混凝土保護(hù)層厚度偏小或配筋不夠、混凝土齡期未達(dá)到要求、沉降縫的設(shè)置不太合理、涵洞長(zhǎng)期經(jīng)受超越設(shè)計(jì)荷載等級(jí)的重型載重車輛碾壓等原因所致。
對(duì)于寬度小于0.15 mm的非結(jié)構(gòu)性裂縫,建議采用表面裂縫封閉法處理;對(duì)于數(shù)量較多、寬度在0.1~1.5 mm的裂縫,建議采用壓力注漿修補(bǔ)處理,涵洞兩側(cè)豎向、斜向裂縫壓漿應(yīng)自下而上進(jìn)行,涵頂縱、橫向裂縫壓力注漿沿裂縫走向進(jìn)行。維修裂縫時(shí),應(yīng)使裂縫口表層工作面平順、干燥、無油污。
2)滲漏水產(chǎn)生原因及維修
涵洞各節(jié)段間產(chǎn)生不均勻沉降,引起結(jié)構(gòu)開裂、錯(cuò)臺(tái)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂、錯(cuò)臺(tái)導(dǎo)致滲漏水;涵節(jié)間沉降縫處填料脫落導(dǎo)致滲水;涵洞頂部與兩側(cè)交界處滲水是因?yàn)橛晁疂B入涵周填土,而排水設(shè)施不完善,導(dǎo)致涵周填土含水量超標(biāo),積水從涵洞滲出。
對(duì)涵洞各節(jié)段間不均勻沉降、沉降縫處填料脫落出現(xiàn)滲漏水等,建議采用浸透瀝青的麻絮填入處理好的縫隙中,然后用水泥砂漿將縫口填滿、壓實(shí)、抹平的方法進(jìn)行封堵。對(duì)涵洞頂部與兩側(cè)交界處滲水,建議對(duì)涵洞外側(cè)涂防水瀝青,同時(shí)改善路面及涵周填土排水設(shè)施。
3)基礎(chǔ)沖刷產(chǎn)生原因及維修
雨水長(zhǎng)時(shí)間沖刷導(dǎo)致涵洞底板鋪砌被沖刷損壞、進(jìn)出口基礎(chǔ)被沖刷掏空。
對(duì)基礎(chǔ)局部沖刷,建議采用水泥砂漿砌片石填實(shí),修復(fù)洞口、洞底鋪砌層;當(dāng)水流流速特別大時(shí),建議設(shè)置配套的緩流設(shè)施,如消力池;當(dāng)水流中泥砂較多時(shí),建議在進(jìn)水口處設(shè)置沉砂池,既起到沉砂作用又可以消耗能量減緩水流速度,還要及時(shí)清理洞口淤泥,疏通進(jìn)出口的溝槽,避免堵塞;若設(shè)置陡坡涵洞,則不需設(shè)置緩坡段。
4)洞口端墻、翼墻開裂或傾斜產(chǎn)生原因及維修
因基礎(chǔ)不均勻沉降而發(fā)生傾斜時(shí),建議采用擴(kuò)大基礎(chǔ)的方法對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理,先將原有基礎(chǔ)外側(cè)洗刷干凈,然后按原基礎(chǔ)加寬30 cm,新舊基礎(chǔ)必須結(jié)合堅(jiān)固;由于填土夯實(shí)不足而發(fā)生端墻、翼墻傾斜,建議挖開填土,對(duì)端墻、翼墻外傾部分進(jìn)行修理,并夯實(shí)回填土,如果開裂嚴(yán)重,必要時(shí)重新砌筑洞口端墻、翼墻[2]。
1)通道凈空不夠產(chǎn)生原因及維修
設(shè)計(jì)考慮不完善或施工不規(guī)范導(dǎo)致通道凈空不夠,部分車輛通過時(shí)在通道頂部留下明顯刮痕。
設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮附近的車輛通行需求,設(shè)計(jì)合理的通道高度,施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范施工,對(duì)已形成的通道建議采取限高措施,防止超高、超載車輛經(jīng)過通道導(dǎo)致通道頂部出現(xiàn)刮痕和車輛受損,確保車輛、行人的通行安全。
2)涵底鋪砌堆積淤泥等雜物產(chǎn)生原因及維修
涵底縱坡設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致涵洞內(nèi)排水不暢,使大量泥砂淤積。
建議根據(jù)設(shè)計(jì)涵洞所在區(qū)域內(nèi)排水系統(tǒng)的整體要求,參照規(guī)范合理布設(shè)涵洞位置及數(shù)量,結(jié)合河道實(shí)際情況,適當(dāng)增大涵底設(shè)計(jì)縱坡,降低出水口的高程,確保涵洞具有足夠的宣泄能力,滿足排水需求;在涵洞進(jìn)出口設(shè)置沉淤井,以防止泥砂淤積。
3)洞口雜物堆積或植被茂盛產(chǎn)生原因及維修
養(yǎng)護(hù)過程中未按照相關(guān)規(guī)范及時(shí)清理洞口雜物,造成此類病害出現(xiàn)。
建議養(yǎng)護(hù)部門依據(jù)規(guī)范及涵洞自身實(shí)際情況,及時(shí)對(duì)洞口的雜物及植被進(jìn)行清理,恢復(fù)涵洞正常排水功能,確保涵洞流水通暢。
4)混凝土表面缺陷產(chǎn)生原因及維修
施工過程中采用的模板表面不光滑或者模板表面過于干燥導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生麻面現(xiàn)象;設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋密集,澆注混凝土?xí)r振搗不密實(shí)、漏漿等,都會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生空洞現(xiàn)象;混凝土保護(hù)層厚度偏薄引起鋼筋銹蝕露筋病害。
建議先將混凝土表面松散部分清除,直到露出完好的混凝土,然后對(duì)鋼筋采取除銹措施,最后采用高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土或水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。此維修過程中要保證新補(bǔ)的混凝土密實(shí)、表面平整,與原混凝土結(jié)構(gòu)牢固結(jié)合。
5)砌體結(jié)構(gòu)表面風(fēng)化、勾縫脫落產(chǎn)生原因及維修
常年經(jīng)受溫度、濕度等環(huán)境交替變化,砌體結(jié)構(gòu)受熱、受力不均勻容易導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)表面風(fēng)化,部分,勾縫易脫落。
對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓注水泥砂漿加固;對(duì)砌體表面風(fēng)化現(xiàn)象,建議采用水泥砂漿抹面,抹漿前先將砌體結(jié)構(gòu)表面松動(dòng)剝落的部分清除,然后將其表面潤(rùn)濕、洗刷干凈,抹面厚度約2 cm,要保證表面平整、干凈;對(duì)砌體結(jié)構(gòu)勾縫脫落部分,建議將損壞的灰縫鑿除,清除砌縫中的雜物,然后用水泥砂漿重新勾縫。對(duì)勾縫脫落嚴(yán)重的建議局部拆除重新砌筑。
涵洞作為高速公路重要組成部分之一,在長(zhǎng)期使用過程中會(huì)產(chǎn)生一些常見病害,為使涵洞能夠正常發(fā)揮其作用,增加其使用壽命,建議在設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)中,按照相應(yīng)規(guī)范設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù),積極采取有效措施預(yù)防、處理病害,共同努力保證涵洞安全,提高涵洞工程質(zhì)量,確保高速公路路基穩(wěn)定。
[1]JTG/T D 65—04—2007,公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則[S].交通部部頒標(biāo)準(zhǔn).
[2]JTG D60—2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].交通部部頒標(biāo)準(zhǔn).