如何解決山區鐵路涵洞設計中存在的問題

梁彥強

摘 要：文章主要對當前鐵路施工中山區涵洞設計的相關問題進行了分析，提出了當前存在的一些問題，并針對性地提出了一些對涵洞設計提高有所幫助的建議。

關鍵詞：鐵路涵洞；山區；設計；問題

1 涵洞設計現狀

1.1 位置問題

目前鐵路建設已經開始向山區拓展，因而涵洞是鐵路建設中所必須的結構，而涵洞大多需要建設在山溝中，因而該類涵洞的基礎都建在軟弱土層之上，因此基礎處理是山區涵洞的設計重點。在山溝中，由于其本身的地質結構，在其表層大多為3米左右的硬層，而在此之下，則基本為淤泥以及碎石，所以在設計中就需要針對性地進行基礎的換填。在進行設計前需要進行勘探，而勘探往往僅僅只設置一個鉆探孔，因而一些工程沒有清晰地了解施工地點的地質狀況，而在施工之后才發現地層下淤泥層很厚，因而不得不專門請人變更，不但會耗費大量的人力物力同時也是對工期的延誤。另外在涵洞設計過程中，通過無擋開挖的形式較多，因而開挖過程中，放坡量較大，尤其在進行淤泥層的開挖中，這就會嚴重損害施工現場附近的自然環境。

1.2 設計中所使用的材料無法適應時代發展

當前所使用的涵洞設計圖集較為老套，并且圖集中所提出的做法也相對較為落后，不適應當前的施工發展，有些圖集中甚至連材料的選擇也同現在的涵洞質量要求有較大的差距。尤其在上世紀九十年代前對鋼材的使用量控制較為嚴格，因而在那之前的圖集針對鋼材的應用都有所控制，因而在涵洞的建設中，砼結構在外形中都較為粗大。例如，在涵洞中，會采用開口箍筋作為蓋板涵改版，并且間距較大，由于這種結構的抗剪強度不足，因而為提高其強度，會適當的增加蓋板砼的用量。大多數涵洞都會采用漿砌片石作為基礎以及涵身的建設，不但工程量大，并且還會令基礎埋深加大，通過實際的操作看來，工程存在明顯缺陷。由于需要石料過多、挖方量相對較大，因而會需要大量的勞動力，對周圍環境的影響也相對較大。另外施工中還會存在一些其他的因素，例如，工后沉降大，并且由于后期出現的沉降縫處理不當，治理病害困難較大等，會直接影響涵洞的質量。

1.3 設計造型單一

由于涵洞大多建造于偏遠落后的山區或者山溝中，人煙稀少，因而設計人員不會在意涵洞的外觀設計，這同當前的社會發展有著極大的出入。

1.4 設計中套用圖集標準不一

在涵洞的施工設計中，會套用不同的圖集，由于圖集數量過多，標準不統一，各個設計院都各自為政沒有統一的標準。在一條鐵路上，由于設計是由不同的設計院進行設計，所以在很多地方構件之間都具有很大的差異，另外由于圖集數量過多，所以，即便是施工人員進行查圖也具有困難，因而會致使施工控制變得更為復雜。

1.5 沉降縫設計不當

在涵洞的施工中，有關沉降縫的處理屬于重點內容，如何提高其防水性，是設計人員予以重點考慮的。但是目前的設計中針對沉降縫的處理設計大多會使用瀝青麻布作為防水卷材，并且，卷材只鋪設至基礎頂面下150mm，其他部分則使用粘土進行填充。瀝青麻布在施工中所不但施工困難，在防水性上也相對較差，能夠使用的范圍也相對較窄，這些都是導致涵洞滲漏產生的重要因素。但是在涵洞內測通過涂抹水泥的方式處理沉降縫不能夠有效處理病害，由于水泥砂漿為剛性，而涵洞沉降具有不均勻性，因而使用水泥砂漿對沉降裂縫進行修復，不利于病害的處理。

2 涵洞建設現狀分析

2.1 缺乏預先勘探

在施工前，很多施工隊伍也有針對性的對涵洞施工現場進行深入勘探。僅僅按照施工圖紙進行施工，從而在開挖過程中，使得工作陷入重復的淤泥挖掘工作中，由于施工中支擋設置缺失，使得山體的放坡量過大，因而造成山體滑坡，這對當地環境會造成嚴重影響。

2.2 不合理的施工方法

不正確的基礎處理方式會直接導致涵洞的施工質量受到影響，由于施工中對于基礎的處理方式大多都采用了整體開挖的方式，而沒有考慮到順序問題，所以極其容易出現塌方現象，尤其是雨后，這直接影響了施工山體的結構穩定性。

2.3 施工標準低

在涵洞施工中，在砌筑標準的確定中，沒有考慮實際情況，標準過低，不但無法控制涵洞質量，同時也無法保證涵洞的外觀。同當前的城市建筑相比，山區鐵路涵洞的建設水平僅僅相當于上世紀六十年代的建筑水平，無論是砌筑技術還是工藝都令人感覺十分落后，不但會耗費大量的人力物力，在質量控制水平上也相對較差。

2.4 沒有仔細處理沉降縫

沉降縫的處理屬于施工中的重要環節，若是沒有仔細處理，總是將涵洞作為過水涵洞處理，認為漏點水無關緊要，那么在施工后就極有可能出現難以整治的漏水，若是漏水長期無法得到治理，就會導致基礎發生沉降，引發多種病害。

3 設計中的改進意見

3.1 結構型式合理化

山區鐵路涵洞從設計上就應當體現可持續發展以及環保的思想觀念，因而在結構選型上就應當注意采用鋼筋砼結構，從而降低片石的開采，將對環境的破壞降至最低，維持涵洞所處環境的可持續發展。例如，在某山區進行涵洞的建設，規格為長40米，孔徑3米，高3米。若使用鋼筋砼結果那么施工所產生的圬工量可以降低400立方，并降低對山林的破壞，而工程費僅僅只需要增加10%，這一點費用同環境保護比較起來，非常值得。

3.2 圖集應當統一

對于鐵路施工中有關山區涵洞的施工圖集應當由設計院進行統一定型，國家針對此類圖集應當制定出統一的標準，由有關單位進行圖集修訂，從而改變當前各個設計院自行確定設計的現象，通過標準的統一，令涵洞的施工設計同當前社會生產力相適應，更好地推動鐵路建設事業的發展，同時也便于施工單位查閱，在施工過程中，相關工作人員也更好的掌握圖紙內容，而設計單位在進行圖集的套用時也能夠更加便捷。

3.3 設計要與現代社會要求同步

目前山區涵洞多采用漿砌片石，目的是利用當地資源和勞動力。這種想法是不錯，但現實是現在大部分青壯年和有一定技術的人員都到城市務工去了，在家的大部分是中年婦女，施工中要找到相當數量、有一定技術的砌石工人很難，導致施工質量不高，大量的片石開采對當地環境保護也是一個較大的壓力。新的定型圖集還應改善涵洞的外觀，增加富于變化的外觀型式，特別是具有民族物色的外觀造型，應按地域、民族分門別類地匯總。

3.4 設計時應對涵洞的選址進行多方案比較

盡量避開山谷沖溝軟弱地帶。設計單位應在充分勘測的基礎上弄清地質特征，應在保證涵洞行人、排水方便的情況下盡可能將涵洞移向山體，避開沖溝。涵洞移向山體雖然會增加順路順溝的工程量，但是能減少涵洞長度，減少淤泥開挖及外援量，可以減少總費用，而且能極大地方便涵洞的施工。

3.5 涵洞基礎的設計應朝淺埋柔性基礎方向發展低配筋率

大量采用厚大鋼性基礎的設計思想是過去鋼鐵產量低，國家對鋼材控制的要求，現在鋼材產量大，價格也不高，在國家鼓勵提高鋼材用量的現狀下，我們應該多采用性能比石材優越的鋼材。淺埋柔性基礎對鋼材需用量較大，但對減少土方開挖量，減小環境破壞，減小圬工砌筑量，降低勞動強度，提高社會化作業有較大優勢，因此山區有軟弱下臥層地方的涵洞基礎朝淺埋柔性基礎方向發展是較合理的。

3.6 防水材料的改進

柔性卷材是當前處理沉降縫的主要材料，并且防水效果可靠。相比較傳統的剛性水泥填縫以及瀝青麻布處理的方式，采用柔性卷材進行沉降縫的防水處理效果更佳。

4 結束語

通過從設計上進行改進可以將鐵路建設過程中所遇到的涵洞問題予以解決，尤其針對當前山區鐵路建設中涵洞施工困難問題以及環保問題等具有積極作用。

參考文獻

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