涵洞的病害分析

时间：2024-09-03

朱青（广东省交通规划设计研究院股份有限公司，广东广州510635）

涵洞的病害分析

朱青（广东省交通规划设计研究院股份有限公司，广东广州510635）

本文通过分析多条公路的涵洞定期检查报告、设置涵洞的专题研究问卷、现场调研、与多个项目的养护部门座谈等方式，调查和统计涵洞的病害类型，分析产生的原因，提出涵洞在设计和施工时，应采取的相应措施和正确的施工程序。本文为减少涵洞结构病害，提高结构耐久性，对预防整治涵洞病害有着重要的意义。

涵洞；病害分析；预防措施

概述

为保证涵洞处于完好的受力工作状态，延长使用年限，保障涵洞的过水能力和车辆的安全通行，本文通过分析多条公路的涵洞定期检查报告、设置涵洞的专题研究问卷、现场调研、与多个项目的养护部门座谈等方式，调查和统计涵洞的病害类型，分析产生的原因，提出涵洞在设计和施工时，应采取的相应措施和正确的施工程序。本文为减少涵洞结构病害，提高结构耐久性，对预防整治涵洞病害有着重要的意义。

1 涵洞常见的病害

根据本次调查和以往项目的反馈及总结，涵洞常见的病害归纳如下：

1.1 功能性病害

①洞口杂物堆积或植被茂盛，或洞身淤积泥沙，使涵洞堵塞，影响过水能力；②通道涵长期积水，影响通行；③通道涵净空不足，无法满足通行要求；④涵洞被占用或废弃；⑤通道涵洞内和洞口的铺砌破损，不仅造成通行的舒适性降低，甚至对结构安全造成影响；⑥洞身沉降导致洞口与河道衔接不顺。

1.2 技术性病害

①洞身纵、横向裂缝；②洞身渗水、风化、泛碱；③沉降缝拉开、错位，沥青麻絮脱落，造成渗水漏砂；④涵洞基础开裂、沉降；⑤端墙、翼墙外倾、外鼓或外移，翼墙墙身、洞口顶挡墙出现裂缝；⑥护坡开裂、沉降或缺失；⑦通道涵的凹形竖曲线底部积水，排水不畅；⑧洞口部件的损坏。

2 病害的调查分析

2.1 功能性病害的调查分析

2.1.1 功能性病害典型图例

图1 洞口堵塞

图2 洞内淤积

2.1.2 病害原因分析

以上各种功能性病害对涵洞的正常使用，均造成较大的影响。产生以上病害的主要原因如下：

涵底高程设置与实际情况不符，致使洞口与河道衔接不顺；而涵身的纵坡设置较小，涵内排水不畅使大量泥沙淤积，而养护时未及时清理洞口和洞内的堵塞物，造成病害①的出现。此类病害在圆管涵中最常见，因为圆管涵的管径较小（一般≤1.5m），养护清淤很困难，更易造成涵洞阻塞，最终完全丧失过水功能。涵洞被阻塞后，易导致涵洞周边区域被水淹，造成人员伤亡和财产损失。

由于通道涵涵身中段沉降，或涵底设计成凹曲线时，涵内的排水管道又不畅，导致通道涵长期积水，造成病害②的出现。由于设计中对通道净高要求和洞内通行的汽车荷载估计不足，导致后期使用过程中，涵顶被刮擦，涵底铺砌被压坏，造成地方与公路管理部门的矛盾，也给公路的维修养护造成困难。

2.1.3 预防病害的措施

为避免或减少涵洞淤积等病害出现，应根据区域内排水系统的整体要求，合理布设涵洞位置及数量；根据现场河道情况确定涵底高程和净空，同时适当加大涵底纵坡，确保涵洞具有足够的宣泄能力；养护部门应及时对洞口、洞内的堵塞物及杂草进行清理，恢复排水功能，以保证涵洞流水的通畅和锥坡的安全。高速公路建议选择孔径不小于1.5m的圆管涵，以方便涵洞的清淤。

通道涵应根据两侧连接的道路合理设置纵坡，尽量避免洞身位于凹曲线底部，如无法避免在洞身内设计为凹曲线底部，应加强洞内排水设施的设置，且必须保证排水的通畅。对通道涵的通行净空和汽车荷载，不仅要与涵洞使用者充分沟通，还应结合周边的区域规划，前瞻性的考虑涵洞的使用要求。

2.2 技术性病害的调查分析

2.2.1 技术性病害典型图例

图3 管顶网状裂缝

图4 顶板横向裂缝

图5 沉降缝底部涌砂

图6 混凝土剥落露筋

2.2.2 病害原因与防治措施

以上各种技术性病害，不仅对涵洞的正常使用造成影响，病害严重时，还将造成交通安全事故。产生以上病害的主要原因如下：

（1）顶底板的纵、横向裂缝：①表面短细裂缝，主要是由于温度影响和混凝土收缩引起，此类裂缝宽度一般较小，建议选择合适的施工温度，同时加强混凝土浇筑后的养护。②结构性裂缝，主要是由于涵身顶底板的厚度偏小或配筋不够所致。近年来高速公路上超载车辆增多，对于涵洞（尤其是明涵）的顶板受力造成很大影响，在较大的弯矩作用下，出现裂缝。此类病害可通过计算配筋是否足够来避免。建议低填土涵洞在结构设计时，考虑超重车辆的影响。③施工裂缝，涵洞在施工期间，混凝土龄期未达到要求，强度不够的情况下，在涵上填土碾压，使得构件在自重和施工荷载作用下产生裂缝。建议施工时严格按照设计要求执行，对低填土涵洞，在施工中应采用小型机械进行碾压、夯实。对高填土涵洞，则要考虑涵洞范围以上的填土与两侧填土是否会有不均匀沉降，从而造成涵顶竖向土压力增大这一因素。④耐久性裂缝：钢筋混凝土保护层厚度偏薄，钢筋发生锈胀，出现沿钢筋走向的裂缝。

（2）涵台身裂缝，按其形态可分为竖裂、横裂及斜裂。台身表面出现的短细的断续裂缝，一般为中间宽两头窄的形式，主要是由于温度影响和混凝土收缩等原因引起，对结构受力影响不大，封闭即可；有些涵墙的竖向裂缝沿着涵墙通长分布，为上窄下宽形式，这可能是由于基础局部出现了台背土压力过大、基础局部出现了不均匀沉降等原因引起的，建议沉降缝从上到下完全断开，避免不均匀沉降引起的竖向裂缝。台身可根据计算设置必要的防裂钢筋。个别涵洞涵底铺砌有开裂、破损现象；主要是由于涵洞基础存在不均匀的沉降产生的，建议对存在该类现象的涵洞定期进行观测，必要时应对基础进行钻孔注浆加固处理。

（3）涵身混凝土剥落、露筋和蜂窝现象：①混凝土保护层偏薄及结构出现裂缝，致使钢筋锈胀引起混凝土剥落；②过水涵长期处于干湿交替循环作用下，存在侵蚀性水的地方还同时受到化学侵蚀作用。应按规范要求，根据环境作用等级和设计基准期，采用合适的混凝土标号及相应的保护层厚度。混凝土表面的蜂窝现象，主要是由于施工不当和材料配合比设计不合理造成。建议规范施工工艺，按规范要求采用合理的材料配合比。

（4）沉降缝的病害：沉降缝处较多存在渗水现象，个别伴有渗泥、涌砂现象，造成涵身有常年水迹、长青苔或形成白色晶体等现象。主要原因是填缝料受水流冲刷侵蚀或受温差影响老化，当路面积水下渗，加上涵台后填土排水不畅，导致积水从涵台身处渗出。通道涵的填料脱落对结构影响不大，只需加强养护，发现脱落重新填塞即可。但过水涵洞由于水流冲刷的影响，往往会将台背回填砂带走，造成台背淘空。因此过水涵洞的沉降缝设计，需引起相当的重视。设计时建议不仅采用防水性能好的填缝材料，同时应考虑在沉降缝外设置钢筋混凝土挡块，解决涌砂问题。与涵洞相接路段的排水系统也应加强。沉降缝的错台现象，主要是涵台基础不均匀沉降造成的。错台现象严重时，将导致涵洞不能正常使用，甚至危及交通安全。因此施工时应保证涵台基础的施工质量，对于高填土涵洞，可根据涵节上的填土高度不同，采取不同措施分段处理涵底基础。

（5）涵台身渗水：除沉降缝渗水外，涵节内的涵身和盖板涵的涵台身顶部与盖板交接处也同样存在渗水现象。当雨水渗入涵周填土时，而涵台身附近的填土排水不畅，导致涵周填土的含水量过大，积水就从涵台身处渗出。这种渗水现象在路基边坡范围内，靠近洞口附近的节段尤为明显。渗水将加剧混凝土的风化，也会使砌体砂浆的强度和粘结力降低，从而影响了结构的耐久性。除在涵身外侧涂防水沥青、在盖板涵的盖板顶部设置粘土保护层等措施外，建议改善路面及填土防排水设施，也可对涵台身进行排水处理，增设泄水孔。

（6）洞口部件损坏：涵洞进出水口处的洞口部件（八字墙、一字翼墙及挡土墙）出现开裂、外倾和破损等病害，洞口排水沟出现冲刷破损等病害。建议洞口构造的基底承载力及地基处理措施与涵身相同，或加大涵洞口部件的结构尺寸以减小地基反力。同时加强对洞口部件的施工质量的重视，必要时特别设置防冲刷措施。