標(biāo)準(zhǔn)化裝配式蓋板涵洞通道設(shè)計

摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的路橋施工技術(shù)也在不斷地更新與進步。涵洞作為道路工程重要組成部分之一，其設(shè)計使用可靠性對道路工程運營具有重要影響，而裝配式施工技術(shù)出現(xiàn)使得蓋板式涵洞通道設(shè)計產(chǎn)生一定變化。基于此，研究中將結(jié)合實際案例，分析總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)化裝配式蓋板涵洞通道設(shè)計思路，以此為其他同類工程開展提供必要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)化裝配式蓋板涵洞通道通道設(shè)計

中圖分類號：U442

DesignofStandardizedPrefabricatedCoverPlateCulvertChannel

LIULijing

GansuJiantongEngineeringDesignConsultingCo.，Ltd.，Lanzhou，GansuProvince，730000China

Abstract：Withthecontinuousdevelopmentofthesocialeconomy，China's roadandbridgeconstructiontechnologyisalsoconstantlyupdatingandadvancing.Asoneoftheimportantcomponentsofroadengineering，thereliabilityofculvertsdesignandusehaveasignificantimpactontheoperationofroadengineering.Theemergenceofprefabricatedconstructiontechnologyhasledtocertainchangesinthedesignofcoverplateculvertchannels.Basedonthis，thisstudywillcombinepracticalcasestoanalyzeandsummarizethedesignideasofstandardizedassemblytypecoverplateculvertchannels，inordertoprovidenecessarybasisforothersimilarprojects.

KeyWords：Standardization;Prefabricated;Coverplateculvertchannel;Channeldesign

傳統(tǒng)涵洞設(shè)計使用中存在明顯承載力不足、工藝復(fù)雜度較高以及質(zhì)量不可控等問題，甚至存在因設(shè)計合理性不足導(dǎo)致涵洞與路基之間出現(xiàn)相互干擾情況。由此有技術(shù)人員提出裝配式蓋板涵洞，其具備結(jié)構(gòu)合理、受力穩(wěn)定等優(yōu)勢，同時可有效解決質(zhì)量控制難問題。因此，本文研究中將首先對標(biāo)準(zhǔn)化裝配式蓋板涵洞通道結(jié)構(gòu)形式與特點進行分析，并結(jié)合實際案例對其基本設(shè)計思路進行梳理總結(jié)，以此為其他同類工程提供必要思路與實踐路徑支持。

1標(biāo)準(zhǔn)化裝配式蓋板涵洞通道結(jié)構(gòu)與特點

就技術(shù)層面而言，裝配式蓋板涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計中巧妙地整合4個構(gòu)件，實現(xiàn)一體化設(shè)計目標(biāo)，具體如圖1所示，該結(jié)構(gòu)獨特性主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

首先，裝配式蓋板涵洞結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出模塊化特點，且長度可調(diào)，其具備較強適應(yīng)性，允許設(shè)計人員根據(jù)工程實際需要自由組合不同長度的組件，從而極大地提升施工的靈活性和適應(yīng)性。其次，裝配式蓋板涵洞結(jié)構(gòu)由頂板、底板和兩側(cè)墻體構(gòu)成，各標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件均有明確功能劃分，組裝程序嚴(yán)謹(jǐn)有序。在具體安裝過程中，依照工藝流程要求需先澆筑底板，隨后通過鉸接技術(shù)連接頂板，該設(shè)計可確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性與動態(tài)調(diào)整能力并存。再次，裝配式蓋板涵洞結(jié)構(gòu)側(cè)墻高度可以根據(jù)工程實際需求進行靈活調(diào)整，有效緩解施工中的高度限制問題。最后，裝配式蓋板涵洞結(jié)構(gòu)施工所需的頂部和側(cè)墻等構(gòu)件均采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場裝配方式，實際作業(yè)中可形成高效且質(zhì)量可控的流水線施工模式[1]。

2工程概況

案例工程為某地區(qū)高速公路建設(shè)工程。該項目總里程設(shè)計為57.9km，路面采取瀝青結(jié)構(gòu)設(shè)計，全線設(shè)計為雙向4車道，路基寬度設(shè)計為26m，設(shè)計時速為100km/h。涵洞通道部分建設(shè)于山地丘陵地區(qū)，依照當(dāng)?shù)亟煌茖W(xué)研究院所發(fā)布的“預(yù)制裝配式鋼筋混凝土通道涵洞施工技術(shù)和方案”，工程規(guī)劃地區(qū)適宜開展裝配式蓋板涵洞通道施工，由此技術(shù)人員針對工程建設(shè)區(qū)域?qū)嶋H情況開展工程方案設(shè)計。

3裝配式蓋板涵洞通道設(shè)計要點

3.1基本設(shè)計思路

（1）針對蓋板通道以及涵洞進行設(shè)計過程中，技術(shù)人員應(yīng)依照極限承載能力的持久狀態(tài)進行設(shè)計，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)設(shè)定為1.1，并且所有設(shè)計均按照最高安全等級進行。

（2）結(jié)構(gòu)所處環(huán)境可分為溫暖型和寒冷型，土壤及水分不會對結(jié)構(gòu)構(gòu)成侵蝕威脅。在混凝土耐久性設(shè)計方面，建議技術(shù)人員所使用混凝土強度最低標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為C25的混凝土，抗凍性能依照F250級進行設(shè)計，同時確保最大水灰比不超過0.55，最小水泥用量設(shè)為275kg/m3。在普通鋼筋使用中，箍筋與構(gòu)造筋的保護層厚度應(yīng)不低于鋼筋實際直徑，具體為箍筋或構(gòu)造筋保護層厚度至少達到20mm，受力主筋保護層厚度則需達到30mm[2]。考慮到部分鋼筋直接受地下水影響，可能面臨環(huán)境侵蝕，在相應(yīng)地區(qū)開展建設(shè)的箍筋和構(gòu)造筋保護層需強化至25mm以上，受力主筋保護層厚度應(yīng)控制在35mm以上，必要情況下可進一步加厚以確保充分防護。

（3）蓋板通道側(cè)墻在承受偏心壓力時，為確保其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，縱向鋼筋配筋率須達到至少0.5%的標(biāo)準(zhǔn)，并且在設(shè)計施工中應(yīng)遵循對稱分布的基本設(shè)計原則，以確保均勻受力和結(jié)構(gòu)的整體均衡。

3.2蓋板涵洞施工材料選用

案例工程中，施工技術(shù)人員依據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2015）等標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合案例工程實際情況，決定選用如表1中所示各項材料。

在混凝土材料選用中，案例工程技術(shù)人員依照相關(guān)規(guī)范設(shè)定如下選材標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1水泥材料

采用質(zhì)量穩(wěn)定的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，其中堿含量需控制在0.60%以下，熟料中的C3A成分控制在8.0%以下。此外，還需依據(jù)《通用硅酸鹽水泥》（GB175—2007）的其他標(biāo)準(zhǔn)，非此類水泥不得選用。

3.2.2細骨料

使用純凈硬質(zhì)的天然中粗河砂，在條件允許情況下，也可選用通過專業(yè)生產(chǎn)線生產(chǎn)的機制砂，其細度模數(shù)宜維持在2.6～3.2區(qū)間范圍內(nèi)，含泥量控制在2.0%以下，泥塊含量應(yīng)控制在0.5%以下（針對高性能混凝土），同時須滿足《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTGE42—2005）的所有技術(shù)要求。

3.2.3粗骨料

應(yīng)選用堅固耐用的碎石或卵石作為原料，空隙率需保持在40%以下，壓碎指數(shù)需低于20%。粗骨料母巖的抗壓強度需至少達到混凝土設(shè)計強度的1.5倍，含泥量和泥塊含量分別控制在1.0%和0.5%以內(nèi)，針片狀顆粒含量則控制在10%以下[3]。顆粒尺寸范圍應(yīng)控制在5～20mm區(qū)間范圍內(nèi)，且需保證連續(xù)級配，最大粒徑不得超過25mm，且不應(yīng)大于鋼筋最小間距的3/4。其他技術(shù)要求應(yīng)遵照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTGE42—2005）標(biāo)準(zhǔn)進行選用。

在施工階段，所選用骨料需預(yù)先進行嚴(yán)格的堿活性測試，優(yōu)先選用非活性骨料，絕對禁止使用可能引發(fā)堿-碳酸鹽反應(yīng)或膨脹率超過0.20%的堿-硅酸活性骨料。若骨料堿-硅酸反應(yīng)膨脹率介于0.10%～0.20%區(qū)間范圍內(nèi)，混凝土總堿含量需嚴(yán)格控制在3.0kg/m3以下，并確保已通過堿-骨料反應(yīng)抑制措施有效性檢驗。

3.2.4粉煤灰

在混凝土礦物摻合料方面，應(yīng)優(yōu)先選用性能穩(wěn)定的粉煤灰，其氯離子含量需保持在0.02%以下，且其所有特性需符合《用于水泥和混泥土中的粉煤灰》（GB/T1596—2017）中I級粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3蓋板涵洞通道截面設(shè)計思路

工程案例中，技術(shù)人員結(jié)合工程實際情況以及工藝要求，在截面設(shè)計中采用多變折線設(shè)計理念，該思路具備較強靈活性，能夠隨需調(diào)整結(jié)構(gòu)形態(tài)，確保所有尺寸參數(shù)均衡合理。具體設(shè)計中需注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于：（1）以內(nèi)輪廓線為基礎(chǔ)，對截面基本布局進行精心界定；（2）在參數(shù)調(diào)控方面，重點對標(biāo)準(zhǔn)寬度和高度平衡性進行考量；（3）在確定形式參數(shù)時需關(guān)注底板凈寬度、側(cè)墻底寬度以及側(cè)墻倒角寬度3個要素；（4）在截面內(nèi)輪廓設(shè)計中優(yōu)先考慮連續(xù)折線組合形式。

3.4蓋板涵洞通道節(jié)段設(shè)計思路

案例工程中，技術(shù)人員結(jié)合工藝要求，基于如下思路對節(jié)段進行設(shè)計：（1）節(jié)段常規(guī)縱向長度主要包括1m和2.5m兩種規(guī)格，對于長度為1m的部分，在條件許可情況下應(yīng)盡量安排在地勢較高位置；（2）在具體設(shè)計中應(yīng)遵循逐級提升原則，依次安置各分段，尤其是最低點設(shè)計，必要情況下應(yīng)采取防傾覆保護措施，以確保節(jié)段穩(wěn)定性；（3）蓋板通道和涵洞節(jié)段之間應(yīng)采用嵌套接口連接；（4）具體設(shè)計中應(yīng)對沉降縫間距進行嚴(yán)格把控，通常要求不超過7.5m，但需根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)狀況進行靈活調(diào)整，結(jié)合工程實際對1m或2.5m分段進行微調(diào)；（5）確保分段接縫、沉降縫與蓋板通道和涵洞的縱向坡度保持垂直[4]；（6）在陡峭縱坡地段進行設(shè)計時，為保障首段穩(wěn)固性，應(yīng)采取有效縱向和橫向支撐措施，以防止因支撐力量不足導(dǎo)致節(jié)段不穩(wěn)定。

3.5蓋板涵洞通道構(gòu)件設(shè)計思路

（1）蓋板通道構(gòu)件單元集成多個組件，其較為主要的部分包括上部蓋板、底部和兩側(cè)墻體等。（2）為切實保障鋼筋有效應(yīng)力傳輸，案例工程中，技術(shù)人員采用主鋼筋、分布筋和支撐筋的三元結(jié)構(gòu)設(shè)計，進而構(gòu)建出穩(wěn)固的骨架系統(tǒng)。（3）利用高強度HPB300級鋼筋，制作預(yù)制構(gòu)件吊環(huán)，該構(gòu)件制造完成后的應(yīng)力承受上限設(shè)定為50MPa以下。

3.6蓋板涵洞通道防漏設(shè)計思路

在構(gòu)建過程中，案例工程技術(shù)人員對結(jié)構(gòu)布局和周邊環(huán)境因素進行綜合考量，并以此為基礎(chǔ)選擇高效的防漏技術(shù)和材料。針對結(jié)構(gòu)中沉降縫，技術(shù)人員采用SBS改性瀝青防水卷材進行雙重防護，以確保防水效果。尤其是在蓋板通道和涵洞接口部分，可在側(cè)墻外部采用相應(yīng)材料進行加固，而頂部則應(yīng)施以10cm厚的C40抗?jié)B混凝土，形成堅固的防滲層。沉降縫兩側(cè)側(cè)墻及頂板邊緣同樣覆蓋SBS改性瀝青防水卷材，確保無遺漏[5]。

3.7蓋板涵洞通道基礎(chǔ)設(shè)計思路

（1）案例工程中，技術(shù)人員綜合工藝與工程要求，設(shè)定結(jié)構(gòu)底板作為寬扁基礎(chǔ)使用，基礎(chǔ)與地基之間需設(shè)置具備良好透水性的砂礫層，其顆粒大小均勻，厚度維持在30～50cm區(qū)間范圍內(nèi)。同時還需鋪設(shè)15cm厚的C25混凝土墊層，以增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在墊層施工過程中，需沿線路方向每側(cè)拓寬50cm，以便更好地支撐結(jié)構(gòu)底部。

（2）當(dāng)路基邊坡被設(shè)計為擋墻情況下，墊層兩端須設(shè)置C25混凝土卡墻，具體深度應(yīng)參照“底板厚度加15cm”原則進行設(shè)計，具體尺寸應(yīng)設(shè)定為50cm。在工程具體施工過程中，卡墻應(yīng)與底板頂部平齊且寬度與墊層一致，以提升連接穩(wěn)固性。

（3）在洞口部分施工過程中，一字墻應(yīng)與管節(jié)鑿毛緊密對接，并通過精細打磨以確保密封性。若采用八字墻設(shè)計，則基礎(chǔ)前端需與截水墻高度保持一致，以形成嚴(yán)密的防水體系[6-7]。

4結(jié)語

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)化裝配式蓋板涵洞通道結(jié)構(gòu)可有效解決傳統(tǒng)涵洞通道設(shè)計施工中存在的問題，具備較強推廣價值。本文所研究工程最終建設(shè)成效良好，工期短且建設(shè)質(zhì)量有保障，因此其他工程在進行中，可參照案例工程截面、節(jié)段等部分設(shè)計思路，進而確保工程建設(shè)實際質(zhì)量。

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