涵洞的病害分析

朱青（廣東省交通規劃設計研究院股份有限公司，廣東廣州510635）

涵洞的病害分析

朱青（廣東省交通規劃設計研究院股份有限公司，廣東廣州510635）

本文通過分析多條公路的涵洞定期檢查報告、設置涵洞的專題研究問卷、現場調研、與多個項目的養護部門座談等方式，調查和統計涵洞的病害類型，分析產生的原因，提出涵洞在設計和施工時，應采取的相應措施和正確的施工程序。本文為減少涵洞結構病害，提高結構耐久性，對預防整治涵洞病害有著重要的意義。

涵洞；病害分析；預防措施

概述

為保證涵洞處于完好的受力工作狀態，延長使用年限，保障涵洞的過水能力和車輛的安全通行，本文通過分析多條公路的涵洞定期檢查報告、設置涵洞的專題研究問卷、現場調研、與多個項目的養護部門座談等方式，調查和統計涵洞的病害類型，分析產生的原因，提出涵洞在設計和施工時，應采取的相應措施和正確的施工程序。本文為減少涵洞結構病害，提高結構耐久性，對預防整治涵洞病害有著重要的意義。

1 涵洞常見的病害

根據本次調查和以往項目的反饋及總結，涵洞常見的病害歸納如下：

1.1 功能性病害

①洞口雜物堆積或植被茂盛，或洞身淤積泥沙，使涵洞堵塞，影響過水能力；②通道涵長期積水，影響通行；③通道涵凈空不足，無法滿足通行要求；④涵洞被占用或廢棄；⑤通道涵洞內和洞口的鋪砌破損，不僅造成通行的舒適性降低，甚至對結構安全造成影響；⑥洞身沉降導致洞口與河道銜接不順。

1.2 技術性病害

①洞身縱、橫向裂縫；②洞身滲水、風化、泛堿；③沉降縫拉開、錯位，瀝青麻絮脫落，造成滲水漏砂；④涵洞基礎開裂、沉降；⑤端墻、翼墻外傾、外鼓或外移，翼墻墻身、洞口頂擋墻出現裂縫；⑥護坡開裂、沉降或缺失；⑦通道涵的凹形豎曲線底部積水，排水不暢；⑧洞口部件的損壞。

2 病害的調查分析

2.1 功能性病害的調查分析

2.1.1 功能性病害典型圖例

圖1 洞口堵塞

圖2 洞內淤積

2.1.2 病害原因分析

以上各種功能性病害對涵洞的正常使用，均造成較大的影響。產生以上病害的主要原因如下：

涵底高程設置與實際情況不符，致使洞口與河道銜接不順；而涵身的縱坡設置較小，涵內排水不暢使大量泥沙淤積，而養護時未及時清理洞口和洞內的堵塞物，造成病害①的出現。此類病害在圓管涵中最常見，因為圓管涵的管徑較小（一般≤1.5m），養護清淤很困難，更易造成涵洞阻塞，最終完全喪失過水功能。涵洞被阻塞后，易導致涵洞周邊區域被水淹，造成人員傷亡和財產損失。

由于通道涵涵身中段沉降，或涵底設計成凹曲線時，涵內的排水管道又不暢，導致通道涵長期積水，造成病害②的出現。由于設計中對通道凈高要求和洞內通行的汽車荷載估計不足，導致后期使用過程中，涵頂被刮擦，涵底鋪砌被壓壞，造成地方與公路管理部門的矛盾，也給公路的維修養護造成困難。

2.1.3 預防病害的措施

為避免或減少涵洞淤積等病害出現，應根據區域內排水系統的整體要求，合理布設涵洞位置及數量；根據現場河道情況確定涵底高程和凈空，同時適當加大涵底縱坡，確保涵洞具有足夠的宣泄能力；養護部門應及時對洞口、洞內的堵塞物及雜草進行清理，恢復排水功能，以保證涵洞流水的通暢和錐坡的安全。高速公路建議選擇孔徑不小于1.5m的圓管涵，以方便涵洞的清淤。

通道涵應根據兩側連接的道路合理設置縱坡，盡量避免洞身位于凹曲線底部，如無法避免在洞身內設計為凹曲線底部，應加強洞內排水設施的設置，且必須保證排水的通暢。對通道涵的通行凈空和汽車荷載，不僅要與涵洞使用者充分溝通，還應結合周邊的區域規劃，前瞻性的考慮涵洞的使用要求。

2.2 技術性病害的調查分析

2.2.1 技術性病害典型圖例

圖3 管頂網狀裂縫

圖4 頂板橫向裂縫

圖5 沉降縫底部涌砂

圖6 混凝土剝落露筋

2.2.2 病害原因與防治措施

以上各種技術性病害，不僅對涵洞的正常使用造成影響，病害嚴重時，還將造成交通安全事故。產生以上病害的主要原因如下：

（1）頂底板的縱、橫向裂縫：①表面短細裂縫，主要是由于溫度影響和混凝土收縮引起，此類裂縫寬度一般較小，建議選擇合適的施工溫度，同時加強混凝土澆筑后的養護。②結構性裂縫，主要是由于涵身頂底板的厚度偏小或配筋不夠所致。近年來高速公路上超載車輛增多，對于涵洞（尤其是明涵）的頂板受力造成很大影響，在較大的彎矩作用下，出現裂縫。此類病害可通過計算配筋是否足夠來避免。建議低填土涵洞在結構設計時，考慮超重車輛的影響。③施工裂縫，涵洞在施工期間，混凝土齡期未達到要求，強度不夠的情況下，在涵上填土碾壓，使得構件在自重和施工荷載作用下產生裂縫。建議施工時嚴格按照設計要求執行，對低填土涵洞，在施工中應采用小型機械進行碾壓、夯實。對高填土涵洞，則要考慮涵洞范圍以上的填土與兩側填土是否會有不均勻沉降，從而造成涵頂豎向土壓力增大這一因素。④耐久性裂縫：鋼筋混凝土保護層厚度偏薄，鋼筋發生銹脹，出現沿鋼筋走向的裂縫。

（2）涵臺身裂縫，按其形態可分為豎裂、橫裂及斜裂。臺身表面出現的短細的斷續裂縫，一般為中間寬兩頭窄的形式，主要是由于溫度影響和混凝土收縮等原因引起，對結構受力影響不大，封閉即可；有些涵墻的豎向裂縫沿著涵墻通長分布，為上窄下寬形式，這可能是由于基礎局部出現了臺背土壓力過大、基礎局部出現了不均勻沉降等原因引起的，建議沉降縫從上到下完全斷開，避免不均勻沉降引起的豎向裂縫。臺身可根據計算設置必要的防裂鋼筋。個別涵洞涵底鋪砌有開裂、破損現象；主要是由于涵洞基礎存在不均勻的沉降產生的，建議對存在該類現象的涵洞定期進行觀測，必要時應對基礎進行鉆孔注漿加固處理。

（3）涵身混凝土剝落、露筋和蜂窩現象：①混凝土保護層偏薄及結構出現裂縫，致使鋼筋銹脹引起混凝土剝落；②過水涵長期處于干濕交替循環作用下，存在侵蝕性水的地方還同時受到化學侵蝕作用。應按規范要求，根據環境作用等級和設計基準期，采用合適的混凝土標號及相應的保護層厚度。混凝土表面的蜂窩現象，主要是由于施工不當和材料配合比設計不合理造成。建議規范施工工藝，按規范要求采用合理的材料配合比。

（4）沉降縫的病害：沉降縫處較多存在滲水現象，個別伴有滲泥、涌砂現象，造成涵身有常年水跡、長青苔或形成白色晶體等現象。主要原因是填縫料受水流沖刷侵蝕或受溫差影響老化，當路面積水下滲，加上涵臺后填土排水不暢，導致積水從涵臺身處滲出。通道涵的填料脫落對結構影響不大，只需加強養護，發現脫落重新填塞即可。但過水涵洞由于水流沖刷的影響，往往會將臺背回填砂帶走，造成臺背淘空。因此過水涵洞的沉降縫設計，需引起相當的重視。設計時建議不僅采用防水性能好的填縫材料，同時應考慮在沉降縫外設置鋼筋混凝土擋塊，解決涌砂問題。與涵洞相接路段的排水系統也應加強。沉降縫的錯臺現象，主要是涵臺基礎不均勻沉降造成的。錯臺現象嚴重時，將導致涵洞不能正常使用，甚至危及交通安全。因此施工時應保證涵臺基礎的施工質量，對于高填土涵洞，可根據涵節上的填土高度不同，采取不同措施分段處理涵底基礎。

（5）涵臺身滲水：除沉降縫滲水外，涵節內的涵身和蓋板涵的涵臺身頂部與蓋板交接處也同樣存在滲水現象。當雨水滲入涵周填土時，而涵臺身附近的填土排水不暢，導致涵周填土的含水量過大，積水就從涵臺身處滲出。這種滲水現象在路基邊坡范圍內，靠近洞口附近的節段尤為明顯。滲水將加劇混凝土的風化，也會使砌體砂漿的強度和粘結力降低，從而影響了結構的耐久性。除在涵身外側涂防水瀝青、在蓋板涵的蓋板頂部設置粘土保護層等措施外，建議改善路面及填土防排水設施，也可對涵臺身進行排水處理，增設泄水孔。

（6）洞口部件損壞：涵洞進出水口處的洞口部件（八字墻、一字翼墻及擋土墻）出現開裂、外傾和破損等病害，洞口排水溝出現沖刷破損等病害。建議洞口構造的基底承載力及地基處理措施與涵身相同，或加大涵洞口部件的結構尺寸以減小地基反力。同時加強對洞口部件的施工質量的重視，必要時特別設置防沖刷措施。

3 結語

涵洞因數量大，影響范圍廣，對高速公路的建設和運營，都起著非常關鍵的作用。因此詳細地了解涵洞的各類病害，針對不同病害，在設計、施工和養護過程中，采取相對應措施，對高速公路建設都是非常關鍵和重要的。

［1］交通部部頒標準.《公路涵洞設計細則》（JTG/TD65-04-2007）［S］.

［2］交通部部頒標準.《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTGD63-2007）［S］.

［3］交通部部頒標準.《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）［S］.

所獲獎勵及榮譽：（1）2010～2011年度廣東省優秀工程咨詢成果一等獎，獲獎項目：廣州至清遠高速公路擴建工程交通組織總體方案研究，編號：2012-1-58-09。

（2）二〇一一年度廣東省優秀工程勘察設計獎工程設計二等獎，獲獎項目：廣梧高速公路河口至平臺段交通工程，排名：第14位。

（3）2012～2013年度廣東省優秀工程咨詢成果一等獎，獲獎項目：中山市城市道路和干線公路工程設計指引，編號：2014-1-115-05。

（4）二〇一五年度廣東省優秀工程勘察設計獎工程建設標準設計三等獎，獲獎項目：中山城市道路和干線公路工程設計指引，排名：第5位。

U449.7

A

2095-2066（2016）30-0166-02

2016-10-11

朱青（1975-），男，安徽宿州人，工程師，本科，主要從事路橋設計工作。