论文部分内容阅读
【摘要】本文通过对公路涵洞在公路中的重要性及使用要求。并且从不同角度的病害产生原因进行分析，找出其成因，并提出整治涵洞病害合理的建议，为以后涵洞的设计与施工提供可借鉴的理论依据。
【关键词】公路涵洞；病害；成因；措施
随着经济建设的飞速发展，高速公路的兴建已是必然。为了更好地节约资源，对原来的公路的病害防治越来越引起重视。通过对几条高速公路的调查发现，目前高速公路上的涵洞普遍存在着很多问题，如何避免这些病害是值得我们深思的。涵洞是为了渲泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物，其作用是迅速排除公路沿线的地表水，保证路基安全。作为公路工程中的重要组成部分之一，无论是在工程数量还是在工程造价上，都占有相当的比重。可以说，不存在没有涵洞的公路。涵洞作为山区公路的主要结构物之一，对交通运输、排洪灌溉起到十分重要作用，涵洞的损坏将对公路的正常、安全运营造成严重威胁。
一、涵洞在公路中的重要性及使用要求
（一）涵洞在公路中的重要性
涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分，主要表现在工程数量和工程造价上。据有关资料介绍：涵洞工程数量约占桥涵总数的 60%～70%，平原地区，每公里约有1～3座；山岭重丘区，每公里平均约有 4～6座。涵洞工程造价约占到桥涵总额的40%左右。
（二）涵洞在公路中的使用要求
由于涵洞是处于大自然环境（风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击）和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备满足排泄洪水能力，保证在50年一遇洪水的情况下，顺利快捷地排泄洪水。还要具有足够的整体强度和稳定性，保证在设计荷载的作用下，构件不产生位移和变形。同时具有较高的可靠性和耐久性，保证在自然环境中，长期完好，不发生破损。
二、涵洞病害产生的原因分析
（一）涵洞设计原因
涵洞的形式，如压力涵和无压力涵的断面型式选择不当；涵洞设计时混凝土强度、钢筋配置不合理；涵节与涵节之间的平直对接形式，中间缝隙用沥青麻袋填塞，其侧向抗剪力相对来说很小，当涵两侧路基土在填筑或夯实不均匀时在行车荷载的作用下，使某些涵节与涵节之间发生侧向位移而产生错台；洞口铺砌面短，特别是出水洞口，一般都没有超过翼墙尾端，而且隔水墙外也没对沟渠底进行有效加固，造成涵洞的底部冲刷由此处发生；翼墙、端墙厚度偏小，墙背面坡比小，墙体自重轻，抗倾覆能力低，在墙外填土压力作用下，特别是当涵洞偏短，路基边坡较陡，路面上有车辆行驶时，致使墙体向外倾斜，直至倒塌；墙体基础埋深浅，对最大冲刷和最大冻深考虑不周，从而造成墙体的破坏。
（二）材料原因
涵洞防水材料通常有防水混凝土、沥青、油毡等，这些防水材料不能满足要求，导致防水能力下降，最终导致渗漏的发生；所采用的砌石或混凝土强度达不到设计要求。
（三）施工原因
不按施工规范和设计文件的要求施工。突出表现在：没有采用渗透性材料回填；回填时未采取洞身两侧对称均衡分层填筑压实，并未达到设计要求的压实度；盲目赶进度而过早通车或单向单侧通车；施工时偷工减料，使水泥砂浆和混凝土标号低于设计要求，基础埋深未达到设计要求的深度等；对护坡、洞口铺砌及隔水墙等附属结构施工不重视，施工质量差；施工时不重视对混凝土的后期养护，造成混凝土的收缩徐变过大最终导致混凝土开裂；对基础开挖后的地基承载力未进行检测，造成地基承载力不能满足设计要求；为节省费用加快工程进度，施工单位对已破损的涵管不予更换，对涵洞安全使用留下隐患。
（四）养护与运营原因
管养单位和人员忽视规范的日常检查工作，不能及时发现病害和隐患，以致产生不良后果。在运营中汽车的超速、超载造成并加剧病害发展、恶化。
（五）环境影响
由于涵洞都处在恶劣的自然环境（雨、雪、风、霜、冰冻、高温、地震、水流冲击）下，难免受到不同程度的影响。尤其在遭遇地震时，由于地形地貌产生剧烈变化（如地裂、断层等），致使涵洞结构难以抵抗巨大的压力而导致破坏；地基失效致使基础急剧下沉或不均匀下沉也是引起涵洞结构破坏的的主要原因。
三、公路涵洞常见病害的对策
（一）结构设计方面
依据水文资料计算，使涵洞具有足够的宣泄能力，保证洪水的排泄，在无可靠水文资料的情况下，进行实地调查洪水痕迹，按经验选择孔径及形式；对于管涵将目前管节间的平口对接改为企口较接，在纵向连结构造的保证下，不产生错口和沉陷；洞口铺砌和隔水墙，用钢筋混凝土板代替目前的浆砌块（片）石，并保证与端墙、翼墙连接牢固，缝隙紧密；端墙、翼墙的厚度尺寸与墙背面坡度应以保证墙体具有足够的抗倾覆力矩，基础抗滑动力为控制数据；墙体基础埋置深度要按最大冲刷深度和当地标准冻深双因素确定；在隔水墙以外且抗冲刷能力弱的条件下，可采取简易、有效、可靠的铺砌或防护类型加以防护，防止水毁的发生；沉降缝位置是最薄弱、最易渗水的位置，在可能的情况下，尽量少设沉降缝。
（二）新材料、新工艺方面
使用耐腐、抗压橡胶（或塑胶）填塞管节接口的缝隙，可保证缝隙的密实，不使用或少使用沥青麻絮填塞工艺；使用涂玻璃纤维布防水层及钢纤维混凝土保护层等新材料、新工艺，其具有良好的延伸性、防水性能强、耐老化、耐腐蚀、耐热、抗冻、不污染环境等优点；隔水墙以外的防护铺砌，可应用土工布或土工格栅（2～3层），埋设在原地表面下10～20cm深处，提高其整体抗冲刷能力。
（三）施工方面
施工时若地质条件与设计文件不符，及时反馈设计人员进行修改，消除先天性隐患；改进施工方法，加强结构重要部位的施工及前后施工顺序的合理衔接；所用施工材料要严格按照设计要求选用，严把质量关，杜绝偷工减料和使用不合格材料；涵洞施工抓住：承载力要均匀、沉降缝要竖直、涵背填土要对称、出人口要及时铺砌疏通、碾压要均衡等环节。
（四）日常养护方面
在涵洞的运营过程中，要加强管理和维护。及时清除洞口及洞内的淤积物，以保持洞内排水畅通。经常检查附属设施与涵洞结合的整体性，发现裂缝要及时观察观测，确定裂缝是否稳定或发展，发现问题及早处理，做到防患于未然。
四、结束语
涵洞作为公路的一个重要组成部分，不管是在外业勘测还是在内业设计上都要引起足够的重视。作为桥涵设计人员应不断学习相关专业知识、技术规范等，勤于总结经验，这样才能使涵洞设计成果更加合理。针对高速公路既有涵洞的一些病害进行分析，找出产生病害的原因，提出加固处理的具体办法，实践证明此修补措施是行之有效的。这对以后可能的加固工作具有重要的现实意义，对我国大量既有涵洞的加固改造有一定的参考价值。
参考文献：
[1]张炜，李家绪等.盖板涵上填土高度分析[J].公路，2001（9）：35-37.
[2]李永刚，孙建生.软基涵洞土压力分析[J].土木工程学报，2003，36（6）：96-99.
[3]龚晓南.地基处理手册[M].中国建筑工业出版社，2002，8.
[4]孙锦标.涵洞的病害分析及预防[J].广东林勘设计，2004（3）.
[5]朱常春.公路隧道衬砌裂缝病害治理技术[J].岩土工程界，2005，（9）.
[6]刘淑萍，王铁成.对桥涵病害的原因与防 止措施的探讨[J]，黑河科技，2006，（4）.
【关键词】公路涵洞；病害；成因；措施
随着经济建设的飞速发展，高速公路的兴建已是必然。为了更好地节约资源，对原来的公路的病害防治越来越引起重视。通过对几条高速公路的调查发现，目前高速公路上的涵洞普遍存在着很多问题，如何避免这些病害是值得我们深思的。涵洞是为了渲泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物，其作用是迅速排除公路沿线的地表水，保证路基安全。作为公路工程中的重要组成部分之一，无论是在工程数量还是在工程造价上，都占有相当的比重。可以说，不存在没有涵洞的公路。涵洞作为山区公路的主要结构物之一，对交通运输、排洪灌溉起到十分重要作用，涵洞的损坏将对公路的正常、安全运营造成严重威胁。
一、涵洞在公路中的重要性及使用要求
（一）涵洞在公路中的重要性
涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分，主要表现在工程数量和工程造价上。据有关资料介绍：涵洞工程数量约占桥涵总数的 60%～70%，平原地区，每公里约有1～3座；山岭重丘区，每公里平均约有 4～6座。涵洞工程造价约占到桥涵总额的40%左右。
（二）涵洞在公路中的使用要求
由于涵洞是处于大自然环境（风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击）和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备满足排泄洪水能力，保证在50年一遇洪水的情况下，顺利快捷地排泄洪水。还要具有足够的整体强度和稳定性，保证在设计荷载的作用下，构件不产生位移和变形。同时具有较高的可靠性和耐久性，保证在自然环境中，长期完好，不发生破损。
二、涵洞病害产生的原因分析
（一）涵洞设计原因
涵洞的形式，如压力涵和无压力涵的断面型式选择不当；涵洞设计时混凝土强度、钢筋配置不合理；涵节与涵节之间的平直对接形式，中间缝隙用沥青麻袋填塞，其侧向抗剪力相对来说很小，当涵两侧路基土在填筑或夯实不均匀时在行车荷载的作用下，使某些涵节与涵节之间发生侧向位移而产生错台；洞口铺砌面短，特别是出水洞口，一般都没有超过翼墙尾端，而且隔水墙外也没对沟渠底进行有效加固，造成涵洞的底部冲刷由此处发生；翼墙、端墙厚度偏小，墙背面坡比小，墙体自重轻，抗倾覆能力低，在墙外填土压力作用下，特别是当涵洞偏短，路基边坡较陡，路面上有车辆行驶时，致使墙体向外倾斜，直至倒塌；墙体基础埋深浅，对最大冲刷和最大冻深考虑不周，从而造成墙体的破坏。
（二）材料原因
涵洞防水材料通常有防水混凝土、沥青、油毡等，这些防水材料不能满足要求，导致防水能力下降，最终导致渗漏的发生；所采用的砌石或混凝土强度达不到设计要求。
（三）施工原因
不按施工规范和设计文件的要求施工。突出表现在：没有采用渗透性材料回填；回填时未采取洞身两侧对称均衡分层填筑压实，并未达到设计要求的压实度；盲目赶进度而过早通车或单向单侧通车；施工时偷工减料，使水泥砂浆和混凝土标号低于设计要求，基础埋深未达到设计要求的深度等；对护坡、洞口铺砌及隔水墙等附属结构施工不重视，施工质量差；施工时不重视对混凝土的后期养护，造成混凝土的收缩徐变过大最终导致混凝土开裂；对基础开挖后的地基承载力未进行检测，造成地基承载力不能满足设计要求；为节省费用加快工程进度，施工单位对已破损的涵管不予更换，对涵洞安全使用留下隐患。
（四）养护与运营原因
管养单位和人员忽视规范的日常检查工作，不能及时发现病害和隐患，以致产生不良后果。在运营中汽车的超速、超载造成并加剧病害发展、恶化。
（五）环境影响
由于涵洞都处在恶劣的自然环境（雨、雪、风、霜、冰冻、高温、地震、水流冲击）下，难免受到不同程度的影响。尤其在遭遇地震时，由于地形地貌产生剧烈变化（如地裂、断层等），致使涵洞结构难以抵抗巨大的压力而导致破坏；地基失效致使基础急剧下沉或不均匀下沉也是引起涵洞结构破坏的的主要原因。
三、公路涵洞常见病害的对策
（一）结构设计方面
依据水文资料计算，使涵洞具有足够的宣泄能力，保证洪水的排泄，在无可靠水文资料的情况下，进行实地调查洪水痕迹，按经验选择孔径及形式；对于管涵将目前管节间的平口对接改为企口较接，在纵向连结构造的保证下，不产生错口和沉陷；洞口铺砌和隔水墙，用钢筋混凝土板代替目前的浆砌块（片）石，并保证与端墙、翼墙连接牢固，缝隙紧密；端墙、翼墙的厚度尺寸与墙背面坡度应以保证墙体具有足够的抗倾覆力矩，基础抗滑动力为控制数据；墙体基础埋置深度要按最大冲刷深度和当地标准冻深双因素确定；在隔水墙以外且抗冲刷能力弱的条件下，可采取简易、有效、可靠的铺砌或防护类型加以防护，防止水毁的发生；沉降缝位置是最薄弱、最易渗水的位置，在可能的情况下，尽量少设沉降缝。
（二）新材料、新工艺方面
使用耐腐、抗压橡胶（或塑胶）填塞管节接口的缝隙，可保证缝隙的密实，不使用或少使用沥青麻絮填塞工艺；使用涂玻璃纤维布防水层及钢纤维混凝土保护层等新材料、新工艺，其具有良好的延伸性、防水性能强、耐老化、耐腐蚀、耐热、抗冻、不污染环境等优点；隔水墙以外的防护铺砌，可应用土工布或土工格栅（2～3层），埋设在原地表面下10～20cm深处，提高其整体抗冲刷能力。
（三）施工方面
施工时若地质条件与设计文件不符，及时反馈设计人员进行修改，消除先天性隐患；改进施工方法，加强结构重要部位的施工及前后施工顺序的合理衔接；所用施工材料要严格按照设计要求选用，严把质量关，杜绝偷工减料和使用不合格材料；涵洞施工抓住：承载力要均匀、沉降缝要竖直、涵背填土要对称、出人口要及时铺砌疏通、碾压要均衡等环节。
（四）日常养护方面
在涵洞的运营过程中，要加强管理和维护。及时清除洞口及洞内的淤积物，以保持洞内排水畅通。经常检查附属设施与涵洞结合的整体性，发现裂缝要及时观察观测，确定裂缝是否稳定或发展，发现问题及早处理，做到防患于未然。
四、结束语
涵洞作为公路的一个重要组成部分，不管是在外业勘测还是在内业设计上都要引起足够的重视。作为桥涵设计人员应不断学习相关专业知识、技术规范等，勤于总结经验，这样才能使涵洞设计成果更加合理。针对高速公路既有涵洞的一些病害进行分析，找出产生病害的原因，提出加固处理的具体办法，实践证明此修补措施是行之有效的。这对以后可能的加固工作具有重要的现实意义，对我国大量既有涵洞的加固改造有一定的参考价值。
参考文献：
[1]张炜，李家绪等.盖板涵上填土高度分析[J].公路，2001（9）：35-37.
[2]李永刚，孙建生.软基涵洞土压力分析[J].土木工程学报，2003，36（6）：96-99.
[3]龚晓南.地基处理手册[M].中国建筑工业出版社，2002，8.
[4]孙锦标.涵洞的病害分析及预防[J].广东林勘设计，2004（3）.
[5]朱常春.公路隧道衬砌裂缝病害治理技术[J].岩土工程界，2005，（9）.
[6]刘淑萍，王铁成.对桥涵病害的原因与防 止措施的探讨[J]，黑河科技，2006，（4）.