綜述高等級公路涵洞設(shè)計與病害處治

　　摘要:本文結(jié)合對高等級公路建設(shè)中涵洞設(shè)計的過程進(jìn)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(guān)鍵詞:高等級公路；涵洞設(shè)計；病害處治

　　0引言

　　近幾年來，我省的高等級公路建設(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；同時橋涵設(shè)計運(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)計規(guī)范》也作了相應(yīng)修訂。就單個涵洞而言，其工程數(shù)量小、費(fèi)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(shè)計是否合理，對整條公路的造價和使用質(zhì)量都有很大影響，同時對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)合筆者多個項目的設(shè)計經(jīng)驗僅就高等級公路的涵洞的設(shè)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(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：單孔涵、雙孔涵、多孔涵。

　　2外業(yè)詳細(xì)勘測的必要性及勘測內(nèi)容

　　根據(jù)這幾年高等級公路建設(shè)中對設(shè)計質(zhì)量的反饋信息看，涵洞的設(shè)計變更較多，主要反應(yīng)涵洞地質(zhì)情況與設(shè)計不符、涵洞位置不理想、對當(dāng)?shù)毓喔人�系、出行情況考慮不周、特別是當(dāng)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(diào)查人員沒有充分考慮梯田的距離對農(nóng)田灌溉的影響而設(shè)置灌溉涵，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)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(xì)有關(guān)。而許多施工單位（尤其是沒有高等級公路施工經(jīng)驗的）在施工過程中，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(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)勘測必須詳細(xì)，應(yīng)對擬建涵洞的位置、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。但對高速公路所經(jīng)過地區(qū)的人行、車輛橫穿公路帶來諸多不便。設(shè)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(shí)要求。隨著開發(fā)步伐的加快，國家對農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)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(shè)計中又未充分考慮到當(dāng)?shù)卣�府對農(nóng)村公路的規(guī)劃，勢必會影響當(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(jīng)過簡單改造就能滿足當(dāng)?shù)氐能囆幸�求。這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(shè)計中均遵循了“適用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀”的設(shè)計原則，但經(jīng)過這么年來的車輛運(yùn)行檢驗，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(shè)計文件中對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)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(shí)度、穩(wěn)定性達(dá)不到設(shè)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(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(shè)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(shí)都不能進(jìn)行，更不要說是機(jī)械碾壓了。所以在設(shè)計文件上應(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對基礎(chǔ)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(zhì)情況也會有所不同，因此在地基承受由基礎(chǔ)傳來荷載時就有可能產(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可采用換填砂砑石至基巖，換填較深時在基礎(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(chǎn)生跳車現(xiàn)象時，可在兩側(cè)設(shè)置一定長度的現(xiàn)澆混凝土搭板，搭板一端支承在預(yù)埋連接鋼筋的臺背上，與涵面鋪裝相接形成一道假縫；另一端擱置地基層上，以增加臺背填土的剛度。

　　5結(jié)語：

　　總之，涵洞設(shè)計是高等級公路的一個重要途徑之一，不管是在外業(yè)勘測還是內(nèi)業(yè)設(shè)計上都要引起足夠的重視。作為橋涵設(shè)計人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識、技術(shù)規(guī)范等，勤于總結(jié)經(jīng)驗，這樣才能使設(shè)計成果更加合理�！　�