谈山区公路涵洞病害分析及对策

谢再勤

摘 要：涵洞作为山区公路中重要的排水系统，它的使用状况和寿命对公路运输起着重要的作用，只有了解了涵洞在设计和施工中所需要重视的部分，才能确保涵洞的作用，才能保证道路的正常运营。

关键词：涵洞；病害调查；数理统计；技术建议

中图分类号：U449 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0150-02

近几年，在山区公路的建设中，涵洞工程越来越多，但是目前对涵洞如何计算、如何设计方面的理论还不够成熟，造成了很多涵洞在工程交工后不久就出现了风化、断裂等现象。涵洞病害的出现和数量的不断增多将会对山区公路的正常使用产生严重的影响。本文主要根据前人的研究结果，结合实地的数据分析，对涵洞形成的原因进行分析，并给出了在预防山区公路涵洞方面的工程对策。

1 涵洞病害调查

1.1 山区公路施工的特点

山区公路和平原地区相比体现出的特点为：地势上比较陡，地表的土层浅，岩石的稳定性也比较差，山体的风化比较严重，相比平原地区地质条件是比较复杂的，施工上也会出现很多需要重点考虑的因素。同时山区公路施工时候涵洞、地势起伏、交通环境等都为山区公路的施工带来了一定的难度。

1.2 涵洞病害调查

我国专家对涵洞的研究由来已久，某教授在其作品《上埋式管道及洞室垂直土压力的研究》中就有关于涵洞病害的数据分析，他的研究结果显示高于60%的涵管出现了不同程度的开裂，而这部分出现危害的涵洞中又有将近70%的是纵向开裂。其他的作品中也有对涵洞的研究及数据分析。本文通过对查阅文献和有关研究部门的数据了解，制定了山区500多个涵洞的病害调查表（见表1），调查结果显示超过一半的涵洞出现了不同程度病害，涵洞出现风化、渗水、泛碱所占的比例较大，高达12%。

1.3 病害统计

现有人对涵洞进行危害成因调查（见表2），显示出目前山区公路在建设中涵洞病害出现是比较普遍的，并且这些病害表现形式多样。

2 涵洞病害产生的原因分析

根据这次的调研结果显示，山区公路涵洞的病害是普遍存在的，有些地区还比较严重，这些病害对涵洞的使用和寿命都会产生不小的影响，通过对大量资料的查阅及实地调研，将涵洞的病害成因归纳为以下几点。

2.1 计算原因

涵柱垂直土压力取土柱自重的公式为：qV= rH，水平土压力公式为：q=λrH。而λ的大小又取决于所填土的内摩擦角，但是在实际中，涵洞所受到的压力与这个计算结果并不一样。涵洞和周围的土层形成了一个整体，所以，应该将涵洞变形后土层的便后考虑进去。同时涵洞除了受到来自覆盖在它上面的土层的压力外，还受到涵顶外侧的一个拖曳力。现有的计算公式中没有将这个拖曳力考虑进去，最后导致在涵洞设计的时候，所承受的外界负荷就小于真实值。

2.2 设计原因

设计是决定涵洞的使用及寿命的一个重要因素，在设计方面会有六个设计因素可能产生涵洞的病害：

①涵洞型式的选择：涵洞的型式分为有压力的和无压力的，如果选择不当将会后续产生涵洞病害。

②设计中混凝土的强度、钢筋的配置上不够合理。

③设计上的错误导致错台的产生：两个涵节之间应该是平直对接的形式，中间的填塞物是沥青，如涵两侧路基土不均匀，便会在涵节直接发生侧向位移。

④涵洞设计的时候洞口的铺砌面短，沟渠地步没有进行有效加固，涵洞底部便会出现冲刷现象。

⑤墙的厚度较小，当路上有车辆行驶的时候，墙体容易出现向外倾斜的现象，严重的时候会引起墙体的倒塌。

⑥墙体基础的深浅考虑不周，会引起墙体的破坏。

2.3 施工导致

施工也是产生山区涵洞病害的一个重要因素，公路涵洞施工过程中主要有三种方式，但是不管使用哪种方式进行涵洞的施工如果施工的过程中不按照施工规范要求、设计文件进行施工，就可能产生涵洞病害。这些不规范主要体现在回填材料的选用不合理、回填时两侧不均衡、压实度不够。同时施工中出现的偷工减料、附属设施施工质量差、混凝土的后期护养不到位、未进行地基承载力的检测，这些都会给涵洞的正常、安全使用留下隐患。

2.4 運营原因

不管是路面还是涵洞都有能够承受的最大压力，但在实际中超载的现象经常出现，这种现象在一定程度上将加剧涵洞病害，让病害加剧。

2.5 养护原因

有些涵洞产生的病害如及时发现进行养护是能够排除的，但是有些养护单位对此不够重视，导致不良结果的产生。

2.6 环境因素

山区涵洞都是处在恶劣的环境中，大自然对涵洞的破坏也是人为无法控制的，所以环境对涵洞引起的病害是无法避免的。其中自然现象对涵洞危害最大的要数地震了，地震会破坏涵洞的地基，最后导致涵洞的结构被破坏。

3 工程对策

不同的涵洞类型有自己独特的优势和不足（见表3），所以在施工中要具体涵洞具体分析，以下主要介绍减载措施和地基处理两种工程对策。

3.1 减载措施

荷载大是涵洞结构的最大特点，依据涵、土相互作用的原理，要想让涵洞具有更高的安全性能，必须设法减少涵顶内外土柱之间的沉降差，用这种途径去减少涵洞顶部的垂直土压力。在施工中，填土碾压时可以在距离涵洞顶部一定的距离内采取“中间松，两侧实”的方式进行施工，这样就能通过调整内外土柱的沉降差来达到对涵洞顶部减压的目的，再有一种方法就是在距离涵洞顶部一定距离内填充密度较低的泡沫代替土方。根据试验机数值计算，设计师们还研究出了“加筋桥”的减载方法，这种方法是在距离涵洞顶部一定的体积上填充比周围土方压实度低的土填充，形成“减载孔”，然后在加筑钢筋，将压力通过钢筋传递到外侧土体上。下图显示了“加筋桥”和“减载孔”对减载所起到的效果（图1）。

3.2 地基处理

在涵洞病害中地基不军训的沉降也是比较常见的一种，对于这样的地基处理方式主要是：当地基的承载能力弱的时候，施工中可用普通砂石换填，或者是用碎石桩等柔性桩进行处理，为了让地基不会因为刚性而产生的涵洞顶部应力集中的问题，在处理地基的时候，要以处理涵洞地基的标准对涵洞侧面一定面积内的地基进行以上填充处理。

4 结 语

根据山区公路不同地段的特点设计合理的涵洞，减载措施和地基处理等工程对策对涵洞的病害预防至关重要，涵洞的施工、养护等必须引起重视。只有保持涵洞的排水良好，才能保证山区公路正常运营。

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