綜述高等級公路涵洞設計與病害處治

綜述高等級公路涵洞設計與病害處治摘要:本文結合對高等級公路建設中涵洞設計的過程進行了闡述對，涵洞工程中常見病害的處治提出了自已的看法。關鍵詞:高等級公路；涵洞設計；病害處治0引言近幾年來，我省的高等級公路建設有了突飛猛進的發(fā)展，隨著公路建設更是日新月異；同時橋涵設計運用了不少新技術、新結構、新材料、新工藝，《公路工程技術標準》和《公路涵洞設計規(guī)范》也作了相應修訂。就單個涵洞而言，其工程數(shù)量小、費用低，但對一條公路而言，特別是高等級公路，因涵洞數(shù)量較多（一般3～4道km)，工程量占很大比重，由此可見，涵洞的設計是否合理，對整條公路的造價和使用質量都有很大影響，同時對沿線居民的出行和農田水利排灌也有很大影響。據此本文結合筆者多個項目的設計經驗僅就高等級公路的涵洞的設計和常見病害的處治談一些看法，以期與同仁同商榷。1定義與分類涵洞主要是排滿泄地面水流（包括小河溝）和滿足橫穿公路而設置的橫穿路基的小型構造物；單孔標準跨徑L0＜5m或孔徑總長L＜8m均稱為涵洞。涵洞可進行以下分類：（1）按建筑材料分：石涵、混凝土涵、鋼筋混凝土涵、磚涵等。（2）按構造型式分：管涵、蓋板涵、拱涵、箱涵。（3）按洞頂填土情況分：明涵、暗涵。（4）按涵洞孔數(shù)量分：單孔涵、雙孔涵、多孔涵。2外業(yè)詳細勘測的必要性及勘測內容根據這幾年高等級公路建設中對設計質量的反饋信息看，涵洞的設計變更較多，主要反應涵洞地質情況與設計不符、涵洞位置不理想、對當?shù)毓喔人?、出行情況考慮不周、特別是當路線通過大片梯田又無明溝（容易被外業(yè)勘測者忽略）時，調查人員沒有充分考慮梯田的距離對農田灌溉的影響而設置灌溉涵，對當?shù)剞r田排灌造成不利。這些都與外業(yè)勘測者對涵洞資料的收集不夠重視、不夠詳細有關。而許多施工單位（尤其是沒有高等級公路施工經驗的）在施工過程中，1一味的按圖施工，待業(yè)主和監(jiān)理發(fā)現(xiàn)后涵洞已施工一半甚至已經完工，這時才要求變更，有些無法變更的只好將就使用，勢必將降低涵洞的使用功能，嚴重的可能返工處理，從而造成人力物力的極大浪費。因此這就要求外業(yè)勘測必須詳細，應對擬建涵洞的位置、形態(tài)斷面、水文情況、工程地質和地貌、洪水期暴雨資料、建筑材料的供源等進行詳細調查。3關于增加涵洞凈高的思考高速公路是專供汽車高速行駛的公路，采取了限制入、分隔行駛、汽車專用、全部立交以及采用較高的標準和完善的交通設施，從而為在高速公路上汽車的快速、安全、舒適、連續(xù)性運行創(chuàng)造了條件。但對高速公路所經過地區(qū)的人行、車輛橫穿公路帶來諸多不便。設計時為了減少這個矛盾增加了大量的過人、過車的橋梁和涵洞，以滿足現(xiàn)實要求。隨著開發(fā)步伐的加快，國家對農村基礎設施投入加大，村級公路發(fā)展較快，許多村級路需要穿越高速公路，而在高速公路設計中又未充分考慮到當?shù)卣畬r村公路的規(guī)劃，勢必會影響當?shù)剞r業(yè)和農村經濟發(fā)展，為了緩減這個矛盾，可將通過城鎮(zhèn)附近的部分人行通道涵洞凈空加高到3.5m左右（注：原人行通道涵一般在2m～3m）這樣在以后有通車要求時，可以經過簡單改造就能滿足當?shù)氐能囆幸蟆＿@樣雖然增加了涵臺高度，但同時減少了涵長，對工程造價影響不大。4對涵洞常見病害的處治淺談在常規(guī)的設計中均遵循了“適用、經濟、安全和美觀”的設計原則，但經過這么年來的車輛運行檢驗，部分涵洞跳車的現(xiàn)象應引起我們的重視，這不但影響到整條公路的質量，而且影響了行車的舒適性。涵洞跳車的原因很多，主要有：（1）涵背回填材料差；（2）涵背回填壓實及壓實寬度不足；（3）基礎不均勻沉降。4.1材料引起沉降跳車的處治前幾年，在高等級公路的施中，施工人員還有部分監(jiān)理人員對涵背的回填材料未引起足夠的重視。在設計文件中對回填材料作了明確要求，選擇分層夯實強度較高、穩(wěn)定性較好、較均勻的透水性材料（砂砑石、片碎石等），保證內2摩擦角不小于35O，以滿足地基穩(wěn)定和變形的要求。但在實際操作中，大部分采用的是粘性土、頁巖等，這些材料的摩擦角均小于300，有的小于是10O且不透水。這樣使臺背回填的壓實度、穩(wěn)定性達不到設計要求。受上部填土荷載和車輛荷載的影響，勢必造成剛性涵洞與柔性路基的不均勻變形。同時因涵洞的豎向壓力和水平壓力都與內摩擦大小成反比，故較好的回填材料能改善涵洞的受力狀態(tài)，且材料的均勻性也能使涵臺受力均勻，使涵洞不產生局部破壞。4．2關于涵背壓實寬度不足的處治為了保證涵背的回填質量，除選用好的回填材料外還得保證各層填料的厚度（20～30㎝）、最佳含水量、壓實度（不低于90%），及一定的回填寬度（基礎邊緣以外50㎝，以豎直方向向外旋轉350到板頂）。在一些高等級公路施工中，施工單位為獲取最大利潤往往對基坑的開挖不按設計及規(guī)范要求做，涵墻背后的回填只有很少的一部分空間。連人工夯實都不能進行，更不要說是機械碾壓了。所以在設計文件上應明確壓實寬度以保證達到壓實度要求，同時也便于使用小型的機械，如打夯機，小型壓路機等，以改變以往的單純人工夯實狀況。4．3對基礎不均勻沉降引起跳車的處治高等級公路路基普遍較寬，涵洞較長，同一座涵洞不同位置的地質情況也會有所不同，因此在地基承受由基礎傳來荷載時就有可能產生不均勻沉降，從而引起路基下沉。為了減少這種病害可采取以下措施：（1）對地基承載力低的一側采用換土（墊層）法，這也是四川地區(qū)常用的方法。在需換填的軟基不深時可采用換填砂砑石至基巖，換填較深時在基礎底面以下1m范圍采用換填砂砑石，其下設置一層水泥砂漿封閉層，避免砂砑下滲，再在下面換填（擠填）片石至基巖，一般情況都盡量換填完，不行再考慮擠（壓）密法、漿液灌注加固法等進行處理，使地基承載力相差不大。（2）對跨徑較小的涵洞可采用整體式基礎，讓基礎與洞身一起變形，避免局部破壞。（3）把基礎襟邊加大，以加大基礎的受力面積。（4）在鋼筋混凝土基礎的蓋板涵在沉降縫處設置傳力桿，傳力桿均勻布置在基礎中心，一端埋在澆混凝土內，另一端套入鋼管中，使涵洞在傳力桿的3牽制下只能有少量變形（包括橫向和縱向變形）。（5）鋼筋混凝土板涵因臺背填土殘余沉降產生跳車現(xiàn)象時，可在兩側設置一定長度的現(xiàn)澆混凝土搭板，搭板一端支承在預埋連接鋼筋的臺背上，與涵