綜述高等級(jí)公路涵洞設(shè)計(jì)與病害處治

綜述高等級(jí)公路涵洞設(shè)計(jì)與病害處治摘要:本文結(jié)合對(duì)高等級(jí)公路建設(shè)中涵洞設(shè)計(jì)的過(guò)程進(jìn)行了闡述對(duì)，涵洞工程中常見(jiàn)病害的處治提出了自已的看法。關(guān)鍵詞:高等級(jí)公路；涵洞設(shè)計(jì)；病害處治0引言近幾年來(lái)，我省的高等級(jí)公路建設(shè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，隨著公路建設(shè)更是日新月異；同時(shí)橋涵設(shè)計(jì)運(yùn)用了不少新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《公路涵洞設(shè)計(jì)規(guī)范》也作了相應(yīng)修訂。就單個(gè)涵洞而言，其工程數(shù)量小、費(fèi)用低，但對(duì)一條公路而言，特別是高等級(jí)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(jiàn)，涵洞的設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)整條公路的造價(jià)和使用質(zhì)量都有很大影響，同時(shí)對(duì)沿線居民的出行和農(nóng)田水利排灌也有很大影響。據(jù)此本文結(jié)合筆者多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)僅就高等級(jí)公路的涵洞的設(shè)計(jì)和常見(jiàn)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(shè)置的橫穿路基的小型構(gòu)造物；單孔標(biāo)準(zhǔn)跨徑L0＜5m或孔徑總長(zhǎng)L＜8m均稱為涵洞。涵洞可進(jìn)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(gòu)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：?jiǎn)慰缀?、雙孔涵、多孔涵。2外業(yè)詳細(xì)勘測(cè)的必要性及勘測(cè)內(nèi)容根據(jù)這幾年高等級(jí)公路建設(shè)中對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的反饋信息看，涵洞的設(shè)計(jì)變更較多，主要反應(yīng)涵洞地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符、涵洞位置不理想、對(duì)當(dāng)?shù)毓喔人?、出行情況考慮不周、特別是當(dāng)路線通過(guò)大片梯田又無(wú)明溝（容易被外業(yè)勘測(cè)者忽略）時(shí)，調(diào)查人員沒(méi)有充分考慮梯田的距離對(duì)農(nóng)田灌溉的影響而設(shè)置灌溉涵，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田排灌造成不利。這些都與外業(yè)勘測(cè)者對(duì)涵洞資料的收集不夠重視、不夠詳細(xì)有關(guān)。而許多施工單位（尤其是沒(méi)有高等級(jí)公路施工經(jīng)驗(yàn)的）在施工過(guò)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(jīng)完工，這時(shí)才要求變更，有些無(wú)法變更的只好將就使用，勢(shì)必將降低涵洞的使用功能，嚴(yán)重的可能返工處理，從而造成人力物力的極大浪費(fèi)。因此這就要求外業(yè)勘測(cè)必須詳細(xì)，應(yīng)對(duì)擬建涵洞的位置、形態(tài)斷面、水文情況、工程地質(zhì)和地貌、洪水期暴雨資料、建筑材料的供源等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。3關(guān)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(biāo)準(zhǔn)和完善的交通設(shè)施，從而為在高速公路上汽車的快速、安全、舒適、連續(xù)性運(yùn)行創(chuàng)造了條件。但對(duì)高速公路所經(jīng)過(guò)地區(qū)的人行、車輛橫穿公路帶來(lái)諸多不便。設(shè)計(jì)時(shí)為了減少這個(gè)矛盾增加了大量的過(guò)人、過(guò)車的橋梁和涵洞，以滿足現(xiàn)實(shí)要求。隨著開(kāi)發(fā)步伐的加快，國(guó)家對(duì)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施投入加大，村級(jí)公路發(fā)展較快，許多村級(jí)路需要穿越高速公路，而在高速公路設(shè)計(jì)中又未充分考慮到當(dāng)?shù)卣畬?duì)農(nóng)村公路的規(guī)劃，勢(shì)必會(huì)影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為了緩減這個(gè)矛盾，可將通過(guò)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(shí)，可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改造就能滿足當(dāng)?shù)氐能囆幸?。這樣雖然增加了涵臺(tái)高度，但同時(shí)減少了涵長(zhǎng)，對(duì)工程造價(jià)影響不大。4對(duì)涵洞常見(jiàn)病害的處治淺談在常規(guī)的設(shè)計(jì)中均遵循了“適用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀”的設(shè)計(jì)原則，但經(jīng)過(guò)這么年來(lái)的車輛運(yùn)行檢驗(yàn)，部分涵洞跳車的現(xiàn)象應(yīng)引起我們的重視，這不但影響到整條公路的質(zhì)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(shí)及壓實(shí)寬度不足；（3）基礎(chǔ)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(jí)公路的施中，施工人員還有部分監(jiān)理人員對(duì)涵背的回填材料未引起足夠的重視。在設(shè)計(jì)文件中對(duì)回填材料作了明確要求，選擇分層夯實(shí)強(qiáng)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(nèi)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(shí)際操作中，大部分采用的是粘性土、頁(yè)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(tái)背回填的壓實(shí)度、穩(wěn)定性達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。受上部填土荷載和車輛荷載的影響，勢(shì)必造成剛性涵洞與柔性路基的不均勻變形。同時(shí)因涵洞的豎向壓力和水平壓力都與內(nèi)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(tái)受力均勻，使涵洞不產(chǎn)生局部破壞。4．2關(guān)于涵背壓實(shí)寬度不足的處治為了保證涵背的回填質(zhì)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(shí)度（不低于90%），及一定的回填寬度（基礎(chǔ)邊緣以外50㎝，以豎直方向向外旋轉(zhuǎn)350到板頂）。在一些高等級(jí)公路施工中，施工單位為獲取最大利潤(rùn)往往對(duì)基坑的開(kāi)挖不按設(shè)計(jì)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(shí)都不能進(jìn)行，更不要說(shuō)是機(jī)械碾壓了。所以在設(shè)計(jì)文件上應(yīng)明確壓實(shí)寬度以保證達(dá)到壓實(shí)度要求，同時(shí)也便于使用小型的機(jī)械，如打夯機(jī)，小型壓路機(jī)等，以改變以往的單純?nèi)斯ず粚?shí)狀況。4．3對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降引起跳車的處治高等級(jí)公路路基普遍較寬，涵洞較長(zhǎng)，同一座涵洞不同位置的地質(zhì)情況也會(huì)有所不同，因此在地基承受由基礎(chǔ)傳來(lái)荷載時(shí)就有可能產(chǎn)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(duì)地基承載力低的一側(cè)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(shí)可采用換填砂砑石至基巖，換填較深時(shí)在基礎(chǔ)底面以下1m范圍采用換填砂砑石，其下設(shè)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(jìn)行處理，使地基承載力相差不大。（2）對(duì)跨徑較小的涵洞可采用整體式基礎(chǔ)，讓基礎(chǔ)與洞身一起變形，避免局部破壞。（3）把基礎(chǔ)襟邊加大，以加大基礎(chǔ)的受力面積。（4）在鋼筋混凝土基礎(chǔ)的蓋板涵在沉降縫處設(shè)置傳力桿，傳力桿均勻布置在基礎(chǔ)中心，一端埋在澆混凝土內(nèi)，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(tái)背填土殘余沉降產(chǎn)生跳車現(xiàn)象時(shí)，可在兩側(cè)設(shè)置一定長(zhǎng)度的現(xiàn)澆混凝土搭板，搭板一端支承在預(yù)埋連接鋼筋的臺(tái)背上，與涵