關于鋼筋砼蓋板涵加固的探討

段繼祖

摘 要：以長晉高速公路K991+375處1-4×4.5m鋼筋砼蓋板涵加固為例，探討高速公路蓋板涵的加固措施及施工圖注意事項。

關鍵詞：蓋板函；加固；注意事項

1 概述

長晉高速公路經過近十年的通車運營，受近幾年較大雨量的連續浸蝕破壞，K991+375處1-4×4.5m鋼筋砼蓋板涵涵內四塊蓋板產生了不同程度的下緣開裂破壞，影響到了高速公路的安全運營。該涵洞與路線前進方向右前夾角為48°，洞口斜交斜做。涵頂填土高4.72m，涵洞全長53m，臺身及基礎采用漿砌片石材料；臺帽、蓋板采用鋼筋砼材料。

2 設計標準和工程地質

（1）汽車荷載等級：公路-I級

（2）環境條件：I類

（3）地震動峰值加速度：0.05g

（4）設計洪水頻率：1/100

（5）涵洞所處段落為黃土丘陵區，沖溝發育，地表Q4、Q3硬塑亞粘土分布不均，具有I級非自重濕陷。

3 水文計算

該涵洞處匯水面積為0.77平方公里，主河溝長度為1.75公里，主河溝縱坡為39.7‰，經采用小橋涵設計暴雨洪水流量計算方法（徑流厚度計算公式）計算得該處流量為19.88立方米/秒。

原設計采用1孔4米蓋板涵，現局部采用半圓波形鋼板涵，可滿足設計流量要求。

4 病害現狀、分析及處理措施

4.1 病害情況

4.1.1 既有蓋板涵涵內共計4塊蓋板在蓋板與涵臺搭接處（L/8跨）發生破損、開裂，最大縫寬約4～5cm，同時部分蓋板開裂處鋼筋出露并銹蝕，影響到蓋板的正常使用。

4.1.2 既有蓋板涵在涵內中部部分板縫位置路基水滲入，縫間可見多處小冰柱。

圖1 病害涵洞實地照片

4.2 病害原因分析

4.2.1 經過十余年的通車運營，隨著交通量的快速增長，路面逐漸產生破損病害。

4.2.2 大氣降水通過路面破損處及中央分隔帶（植草）下滲至路基內。

4.2.3 滲入路基內的水長期滯留在板端、板頂等非結構性裂縫處。

4.2.4 經過多年凍融破壞，板端非結構性裂縫逐漸轉化為結構性裂縫，蓋板出現破損、開裂、鋼筋外露并銹蝕。

4.3 病害處理措施

對涵內破損嚴重的4塊蓋板（既垂直長度12米）范圍進行加固處理。

對既有涵內細微裂縫，寬度小于0.15mm采用涂刷改性環氧樹脂膠進行封閉處理；當裂縫寬度大于或者等于0.15mm時，采用壓力灌注漿法灌注改性環氧樹脂膠進行修補，若裂縫區域的鋼筋銹蝕時，則先對鋼筋進行除銹處理，再進行裂縫修補。

既有蓋板涵涵長53m，涵身內設置沉降縫共11道，通過對既有涵洞現場病害勘查及損毀情況分析對既有蓋板涵內部破損嚴重的4塊蓋板（既垂直長度12米）范圍，采用半圓拼裝波形鋼板進行加固。

半圓拼裝波形鋼板采用規格為：長度12m，半圓徑1.75m，波距200mm，波高55mm，壁厚4.0mm。

5 施工注意事項

5.1 施工前準備

鋼制波紋板加工后須采用熱鍍鋅等防腐處理。管壁及配套附件均經過熱浸鍍鋅處理，鍍鋅量不小于600g/m2，其鍍鋅層的平均厚度大于84？滋m。現場定位后，波形鋼板內涂刷兩遍瀝青。

波形鋼板材料驗收（檢查鋼板厚度、波距及波深、波形鋼板的有效長度與寬度、檢查鍍鋅量、螺栓孔的狀態、確認使用數量與設計數量是否一致）。備齊安裝工具：（各種扭力扳手、小撬棍、撬杠、手錘、鑿子、一字形螺絲刀、千斤頂）。備齊涵管安裝所需配件：螺絲及密封材料。同時設涵管安裝指揮員一名，負責指揮起吊及施工人員現場操作。

對既有涵涵長加固范圍內頂部位置滿鋪一層防水油毛氈予以固定。

5.2 內嵌鋼筋砼涵臺施工

5.2.1 內嵌鋼筋砼涵臺施工前，應先在原涵臺側面及基礎頂面與內嵌涵臺接觸位置植入鋼筋。涵臺側面植筋直徑不小于16mm，植入深度不小于30cm；基礎頂面植筋直徑不小于12mm，植入深度不小于25cm。

5.2.2 植筋前，為保證新舊涵臺整體受力、共同作用，結合面應鑿出原結構表面浮漿，使骨料外漏，并徹底清掃干凈，不應有局部光滑結合面。

5.2.3 植筋時，孔深與結合鋼筋埋設深度相同，孔徑比結合鋼筋大2～3mm，而后用硬鬃毛刷清理，再用高壓干燥空氣吹去孔底灰塵，注膠前應注意防止沙石、土粒和水等進入孔內；然后灌漿，將植筋膠由孔底灌注至約孔深3/4處，待插入結合鋼筋后，應使膠充滿整個孔洞；最后插入鋼筋，插入鋼筋前應清除插入部分的表面污物，并須插到孔底，孔口多余的膠應清除。

5.2.4 在膠液干固前，避免擾動鋼筋和在孔位附近有明水。

5.2.5 澆筑涵臺混凝土前，應預埋N5特制錨固螺栓、角鋼及N7鋼筋。N5特制錨固螺栓與角鋼應按設計要求有效連接。N7鋼筋主要為保證二次澆注C40砼與涵臺混凝土之間的整體結合，保護管腳。N5特制錨固螺栓、角鋼尺寸及位置詳見《半圓波形鋼板涵涵臺鋼筋構造圖》。

5.2.6 角鋼安裝前，應預留預半圓波形鋼制管相對應的螺栓孔，以保證角鋼與鋼制管的有效連接。

5.3 半圓波形鋼管安裝

半圓波形鋼制管在工廠內制作完成，管節制作過程中，必須預留與角鋼相對應的螺栓孔。半圓波形鋼制管安裝時應根據涵洞實際情況排放，從涵洞一段排放第一根半圓波形管節，使其管子中心和基礎縱向中心線平行，同樣把第二根半圓波形管放置就位，當兩根管相鄰法蘭間相距3-5cm的縫隙時，用小撬棍對準法蘭上的螺栓孔，使其兩根管法蘭上的螺栓孔對正，這時從第二節管的另一端用撬杠撬動管節，使其縱向平移，使兩法蘭間距在2cm左右，然后全部穿上螺栓，擰上螺絲，帶平扣即可。此后依此方式逐節依次連接。

鑲石棉墊：由于現場地勢等原因，有時相鄰兩法蘭之間間距較小，這時用手錘、鑿子把兩法蘭之間鑿開大約1cm的縫隙，用螺絲刀把石棉墊鑲在兩法蘭之間，有時管子頂部兩法蘭間距較大，石棉墊鑲嵌困難，用綁絲把石棉墊綁在螺栓上固定，然后工人開始對稱鎖緊螺絲。直至從外觀看兩法蘭之間只有2-3mm的縫隙即可。

管壁內涂瀝青：乳化瀝青或熱瀝青兩道，從外觀看管壁內均勻的涂成了黑管即可。一般瀝青涂層的厚度要達到0.3-0.5mm。

5.4 膨脹混凝土澆筑

半圓波形管放置作業應采用自涵洞下游至上游4～6m一段逐段放置并逐段進行40cm漿砌片石封閉砌筑，同時通過預留澆筑孔對封閉段落進行膨脹混凝土澆筑（逐段澆筑完成后必須將預留澆筑孔進行封閉），澆筑時必須采用同步觀測，保證半圓波形管兩側澆筑充實、均勻。應特別注意在逐段封閉砌筑時除了保證預留出澆筑孔外，還應對半圓波形鋼板預留出連接部，以保證半圓波形管逐段連接順利。

半圓波形鋼管頂部及兩側澆筑完成后，采用C40砼對管角與小涵臺接觸位置進行二次澆筑。

圖2 洞身斷面圖

6 施工要點

6.1 半圓波形鋼管生產廠家選擇必須具有雄厚的技術實力、批量生產能力、在國內做過大型項目并取得交通部交通工程監理檢測中心頒發《交通工程產品批量生產合格證書》的鋼波紋管涵生產廠家為加工供應商。

6.2 半圓波形鋼管在施工過程中，宜在管內設置一排豎向臨時支撐，防止其在施工過程中產生變形，管內的臨時支撐應在管頂及管側壁不再變形后方可拆除。

6.3 半圓波形鋼管頂部及兩側進行砼澆筑時，應特別注意砼配合比及密實性以提高抗滲等級，必須嚴格執行GB50119-2003《混凝土外加劑應用技術規范》中規定。

6.4 對于不同強度等級、抗滲等級、限制膨脹率值的砼，膨脹劑的摻量應有所不同，不應一律采用廠家的推薦摻量。在適配時應該選擇不同的摻量進行試拌，根據限制膨脹率的檢測值選擇適宜的膨脹劑摻量，通過各項技術指標的檢測值確定符合委托要求的經濟配合比。

6.5 在進行檢測砼的坍落度、強度、抗滲性能等技術指標時，一定不能忽視對限制膨脹率的檢測。通過實際的限制膨脹率測量來確定砼配合比的合理性，若發現配合比未達標應及時調整。

6.6 摻膨脹劑砼配合比時：（1）先檢查砼配合比委托單的填寫是否完整。（2）按JGJ55-2011 《普通混凝土配合比設計規程》進行，同時在進行配合比設計時還應滿足GB50119-2003《混凝土外加劑應用技術規范》中對摻膨脹劑混凝土配合比的要求。（3）檢測砼各項技術指標，尤其是檢測限制膨脹率值是否達到要求。（4）如果實驗結果與設計指標偏差較大，應認真分析原因，進行配合比調整，繼續按上述過程試拌砼，檢測砼的技術指標，直至滿足要求。（5）因長晉高速公路為運營公路，所以在施工材料籌備期間，須對既有涵進行臨時支撐，防止既有涵繼續變形。施工開始時，應先將既有涵涵底淤積物徹底清理干凈后方可進行下一步工序。

7 結束語

隨著高速公路運營年限的增加，涵洞的病害也會越來越多。文章通過對運營高速公路蓋板涵加固措施的探討，為以后高速公路蓋板涵的病害加固處治提供建議。