高填路基涵洞工程病害成因浅析

高填路基涵洞工程病害成因浅析
【摘要】黄土高原地区，在公路路基跨越一些深度较大的冲积沟，或在路基挖填交界处，常常形成高填方路基。

高填方路基的底部一般设计有涵洞。

本文结合笔者近年来对高填路基部位涵洞工程的病害调查，对高填路基处涵洞工程的病害成因做以浅析。

【关键词】高填路基；涵洞工程；病害；浅析
引言：黄土高原地区，在公路路基跨越一些深度较大的冲积沟，或在路基挖填交界处，常常形成高填方路基，高填方路基的底部一般设计有涵洞。

涵洞的主要类型有圆管涵、盖板涵及石拱涵。

现结合笔者近年来对高填路基底部涵洞工程的病害调查，对以上三类高填路基处涵洞工程的病害成因做以浅析。

高填路基底部的圆管涵病害浅析
以G310线某高填路基底部的圆管涵为例：
1.1工程概况
该圆管涵位于冲积沟底部，因线路穿越冲积沟，在冲积沟部位形成高填路基，涵洞以上路基填土高度达18m。

此涵洞的作用是解决冲积沟内的雨季排水。

该涵为斜交圆管涵，圆管涵孔径1.5m，涵长112m，涵洞进口为一字挡土墙，出口为八字翼墙，涵身基础垫层为50cm厚的灰土垫层，管坐基础为C15混凝土，涵身每隔4～6米设一道沉降缝。

1.2圆管涵现状及存在病害
该涵洞竣工以来涵身结构完好，涵洞进口挡墙结构完好，出口处八字翼墙结构完好。

存在的病害为涵洞进口有堆积土，涵洞出口雨水冲刷严重。

1.3病害原因分析
该涵洞在进水口处形成积土的主要原因是由于雨季时上游洪水夹带杂物汇集到冲积沟，造成进水口淤塞所致。

涵洞出口冲刷严重，其原因是由于涵身纵坡偏大，出水口的流速大于下游土壤的允许冲刷流速所致。

1.4病害处理预防措施：可采取在进水口定期清淤或在上游修筑拦淤坝，在出水口采取加跳坎或抛填片石加固的方式进行。

高填路基底部的盖板涵病害浅析
以G310线某高填路基底部的盖板涵为例：
2.1工程概况
该盖板涵位于冲积沟底部，因线路穿越冲积沟，在冲积沟部位形成高填路基，涵洞以上路基填土高度达23m。

此涵洞的作用是解决冲积沟内的雨季排水兼作行人过往。

该涵为1—3m的斜交盖板涵，涵长82m，涵洞进出口为浆砌片石八字墙，涵台基础垫层为50cm厚8%的灰土垫层，台身基础为厚80cm的浆砌块石基础，台身为宽90cm、高250cm的浆砌块石台身，台帽为钢筋砼台帽，盖板为40cm 厚的钢筋砼盖板，涵洞每隔4～6米设一道沉降缝。

2.2盖板涵现状及存在病害
该涵洞竣工以来整体结构较好，存在的问题一是在沉降缝附近局部浆砌块石台身出现裂缝；二是在涵洞出口的八字墙部位出现局部裂缝。

2.3病害原因分析
该涵洞在沉降缝附近的台身出现局部裂缝的原因，一是由于高填路基作用于涵身，涵身基础以下地基承载力差，造成涵身产生不均匀沉降，另一方面是由于台帽部位的沉降缝与台身沉降缝错位，造成台身损害。

而涵洞出口八字墙产生的裂缝则是由于台背填土产生侧向压力不均及八字口部位地基不均匀沉降所致。

2.4病害处理预防措施
对于盖板涵局部台身产生的裂缝，可在沉降稳定后采取局部拆除修补的方式进行处理，对涵洞出口八字墙的裂缝也可在沉降变形稳定后进行返修处理。

为防止高填路基底部的盖板涵出现类似病害，可采取以下预防措施：首先在设计上加强对盖板涵地基的处理，通过对软土地基进行合理的深挖换填处理，以增强地基整体的承载力，减小地基沉降；其次在施工时对同一位置的沉降缝须注意上下贯通一致，避免沉降缝在涵台基础、台身、台帽上出现错位，引起台身不均匀沉降产生损坏；另外在砌体工程砌筑时，须待砌体形成一定强度后，再采用蛙式电夯进行台背回填，回填时控制好每层的回填厚度并两侧均衡进行，减小回填过程对砌体的影响。

3、高填路基底部的石拱涵病害浅析
以S107线某高填路基底部的石拱涵为例
3.1工程概况
该石拱涵位于S107线富平县境内，石拱涵南邻塬畔，北接大桥桥头，涵洞上部路基填土高度约5m。

此涵洞的作用是解决河滩内行人及小型农用车过往。

该涵为1—3m的正交石拱涵，涵长约25m，涵洞进出口为浆砌片石八字墙，涵台基础垫层为50cm厚的石灰土垫层，台身基础为厚80cm的浆砌块石基础，台
身为高200cm的浆砌片石台身，拱圈为厚30cm的浆砌块石拱圈，矢跨比为1：3，护拱采用C15片石混凝土护拱，涵洞每隔4～6米设一道沉降缝。

3.2石拱涵现状及存在病害
该涵洞自竣工以来存在的问题是在拱圈的顶部出现一道纵向裂缝，该纵向裂缝纵贯整个涵洞拱圈顶部，局部缝宽达1～2cm。

3.3病害原因分析
该涵洞在拱圈顶出现纵向裂缝的原因，一方面与高填路基作用于涵身，加之涵身基础以下地基承载力差，导致涵身产生不均匀沉降有关，另一方面与涵洞施工过程中的不规范作业有关，从施工单位了解到：该处涵洞在台身及拱圈砌筑时，砌体尚未形成一定强度即开始采用大吨位的羊脚碾进行石拱涵两侧的台背回填，且回填过程中两侧台背回填不均衡，此当是石拱涵顶部出现纵向裂缝的主因。

2.4病害处理预防措施
为防止高填路基底部的石拱涵出现类似病害，可采取以下预防措施：首先在设计上加强对石拱涵地基的处理，增强地基整体的承载力；其次在砌体工程砌筑时，须待砌体形成一定强度后再进行台背回填，台背回填时禁止采用大吨位压路机，可采用蛙式电夯分层在涵洞两侧均衡回填，直到回填至拱顶以上50cm时再考虑用大型压路机采用弱振的方式回填涵顶以上部分的路基，以减小回填过程对涵身的影响。

参考文献：
《公路工程管理与实务》—3版.—北京：中国建筑工业出版社，2011.4。