强化泄水槽施工质量控制的有益探索

焦广庆

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，乌鲁木齐 830000)

1 泄水槽的常见病害与原因分析

1.1 泄水槽的常见病害

在公路防护系统中，常用的泄水槽通常是U型断面，过水面净宽范围在35～175 cm以内，净高则在10～40 cm以内，槽体的结构一般采用浆砌砖或者浆砌片石等。正常情况下在高填方路基段、深路堑与高填方路基结合部等位置设置泄水槽，所以泄水槽所处的自然环境比较恶劣，比如风吹日晒、降水冻融等，再加上路基不均匀沉降、温度应力的影响、暴雨冲刷等因素，导致槽体易出现裂缝、塌陷、悬空、表面剥落、拱胀变形、扭曲断裂等问题。建后病害出现的时间范围大概在1～3 a，在各类问题中，最常见的问题为裂缝，塌陷次之，接下来是表面剥落与拱胀变形等，扭曲断裂等比较少见。

1.2 泄水槽出现病害的原因分析

基于原来的槽体结构进行分析，砖石砌体结构为刚性结构，防护工程即为这种结构，其最大的特点就是如果在工作环境良好的情况下，比如地质情况好、设置了完善的伸缩缝、基础埋置线低于冲刷线等等，其结构功能才能充分地发挥出来。但是对于公路工程而言，其属于带状结构物，在整条线路中可能遇到各种地形、不同的地质，并且水文条件也相对复杂，虽然设计过程中加大了对地质水文勘测的工作力度，但是一些复杂的地质情况、水文状况仍然很难全面、准确地反映出来;此外，公路工程在施工过程中也会遇到各种复杂的情况，有些竣工的路段可能会出现路基沉降等问题，此时刚性泄水槽就会出现拱起、悬空、断裂或者塌陷等各种病害。通常雨季对槽体的破坏程度比较大，如果遇到这种情况，养护单位要先用草袋或者水泥袋装土制作简易槽型将豁口堵住，待雨季过后再对原槽体进行恢复施工。

2 泄水槽在设计阶段的完善

2.1 采用混凝土断面分节预制槽体块

由于原来泄水槽属于刚性结构，其抵御病害的能力相对较低，对环境的适应性也比较差，现加上维护成本高、使用寿命短等问题，所以可以采用混凝土或者钢筋混凝土按设计断面分节预制槽体块的方法，在施工过程中进行拼装成型修建泄水槽的结构方案。在这种方案中，槽体的预制块节间预留了一定的缝隙，因此整个槽身的结构就变为柔性结构，相应的也增强了抵御路基沉降、雨水冲刷作用以及温度应力侵蚀的能力。一旦路基出现沉降，以往所采用的刚性结构可能会出现沉降悬空的现象，再加之雨水的冲刷，会促进悬空范围进一步加大，使得病害进一步加剧;而采用混凝土断面分节预制槽体块，则泄水槽的各个节块就会随着路基一起下降，所以可以很好的防止悬空、断裂等问题的发生;当泄水槽受到雨水的冲刷作用时，槽体也会紧贴在坡上，尽管可能出现槽身纵坡所导致的变坡现象，但是因为通常边坡比＞1∶2，所以不会影响到泄水槽的排水功能;此外，由于分节预制槽体密布缝隙，温度应力很难对其产生作用，因此其抵御温度应力的效果也非常明显。

此外，混凝土断面分节预制槽体块的方案，提高了泄水槽维护的便利性，降低了维护成本，针对一些微小的变坡同样可以不用采取维护措施。如果存在变形过大、部分块节被破坏等问题，只需对垫层进行维护，或者重新更换块节即可;在重新拼装槽体时不仅简便，而且大部分块节可以重复利用，从而大幅节省了维护成本。具体执行过程中，块节尺寸规定几种特定的型号，可以实现哪里损坏及时更换的维护目标，在雨季进行水毁的抢修工作，采用该方法十分有利。

2.2 提升泄水槽入口处的底坡

普通的混凝土预制泄水槽具体的断面尺寸为:宽40 cm、高29 cm、厚5 cm，即设计断面中槽壁只有5 cm，其断面尺寸过薄，所以在进行泄水槽的混凝土浇筑时无法进行充分的振捣，从而影响到预制块的密度与强度。此外，在构件的拆模与搬动过程中，以及安装、后续的应用过程中，还容易对构件产生损坏。如果工程质量要求相对较低、公路等级较低，可以采用这种强度结构的泄水槽预制块，但是对于一些工程质量要求较高的高等级公路，则要对这种情况做出改善，提高结构的强度。具体做法就是增加壁厚。

以原设计泄水槽混凝土用量不变为基础，对原设计断面尺寸进行修改，经过计算、设计，拟定的断面尺寸如下:宽为35 cm、高为25 cm、厚为6 cm，即减小宽度与高度，增加厚度。比较两个断面尺寸的泄水槽可知，加厚的断面由于各边距也相应的缩短，所以大大提高了其结构强度。不过由于与原设计断面相比，修改尺寸的断面过水面积缩小了近40%，所以必须考虑如何保证原来的泄水功能的要求。其于理论分析与现场观察可知，路肩与边坡交界面的第一节入水口的流量是决定一个泄水槽泄水能力的主要因素，一旦水流出流进入边坡，流速会大幅提升，不存在溢水的问题。为了保证经过修改的泄水槽与原尺寸的泄水槽具有相同的泄水效果，可以利用水力学计算的方法，提高泄水槽入水口位置的底坡，从而保证新设计的泄水槽仍能满足同样的泄水能力的要求。进行水力计算的过程中，假设该断面为明渠均匀流，按照谢才公式可知:

在上式中，R=b+2h，表示水力半径;A=bh，表示过水面积;i为水槽底坡;C为谢才系数，根据Manning公式可求出:C=1/NR1/6;n为糙率，通常为混凝土表面的糙率值，为0．014。

如果可以保证两个断面保持相等的汇水能力，那么Q1=Q2，即:

并由上式得出:

由于:

A1=30×24=720

A2=23×19=437

干旱指标应反映所关注的干旱类型，包括需水、供水、面对干旱表现出来的脆弱性和干旱潜在的影响。干旱指标的表现取决于数据的可获取性和数据质量，在应用于干旱前应该经过测试，在干旱后应该进行评价。干旱指标的选取必须考虑时间和空间的敏感性和特殊性，对不同时期和不同地区采用不同的干旱指标，还要综合考虑各类因素对干旱的影响，尽可能反映水循环及伴生过程中各组成部分之间复杂的相互关系及其影响，建立多指标的干旱指标体系。同时，还要确定与干旱水平在统计上具有一致性的干旱指标阈值，界定干旱的发展和消退。

所以:R1=A1/(b1+2h1)=720/(30+2×24)=9.23

R2=A2/(b2+2h2)=437/(23+2×19)=7.16

C1=1/nR11/6=1/0.014×9.231/6=103.5

C2=1/nR21/6=1/0.014×9.231/6=99.2

最终计算出i1=4%，经过计算可得i2=15.2%。通过上述计算可知，只需把泄水槽入口处的底坡提升至15.2%，就可以保证经过改进的断面仍然具备原来的泄水能力。

3 施工过程的质量控制

具体施工过程中要注意以下几个方面的质量控制:

1)材料质量至关重要。实际工程中最好采用5～20 mm或者25 mm、具有连续级配的碎石，以及级配良好的中砂与普通硅酸盐水泥;在材料质量控制过程中，要求监理单位与施工单位的质检部门充分发挥作用，保证材料的合格、质优。

2)模板质量的控制。从某种意义而言，模板质量的高低会对产品质量的好坏产生直接的影响，因此要做好模板制作的质量控制工作，针对劣质的模板要严禁使用，并彻底从现场清除。

3)混凝土的施工。对混凝土的拌和、振捣等工序进行严格的质量监督，严格控制设备、计量、养生等每个环节，以保证构件的密实度与强度。

4)严格控制配合比，并对试块强度进行实时、及时的检查，保证构件的强度与设计要求相符。

5)做好成品外观的质量控制。如果构件存在破角、裂纹等严重的质量问题，坚决不予使用。

6)高泄水槽的安装质量。需要特别注意的是，要保证安装位置的准确性以及节间咬合的牢固性，特别是入水口的底坡一定要满足上述设计要求，才能彻底解决泄水槽处溢水的问题。

4 现场管理的质量控制

具体而言，泄水槽施工现场管理的质量控制可从以下两个方面着手:

1)采用集中预制的方法。即把所有的预制块统一交付于少数几个施工单位进行制作，要求这些施工单位经验丰富、信誉良好，且经过专业的资质认证;并且要求所有制作预制块的单位集中作业、统一管理，各个制作小组起到互相监督、取长补短的作用;并且项目经理与监理人员也可以及时掌握现场的质量情况。

2)采用集中现场安装的管理办法。由于泄水槽的安装现场贯穿整条公路路线，所以相对比较分散，但是实际安装过程中也不得随意组织、过于分散。可以按照1～2 km分一个自然区段，逐段安装，完成一段后再进行下一段的施工，这样可以方便的进行预制块的现场复检，从而提高整个质量控制的便利性与有效性。

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