公路高填土涵洞的加固設計分析

徐風光

(貴州智恒工程勘察設計咨詢有限公司，貴州 貴陽 550001)

1 案例概況

本文主要以某公路工程為例，該工程采用的高填土拱涵1-4×4 m，全長是46 m，涵頂填土高度最大能夠達到12.6 m，設計臺身材料為M7.5漿砌塊石，拱圈采用鋼筋混凝土結構，采取整體式基礎結構。此涵洞工程位于谷底，持力層厚度在0.8 m到1.5 m之間，成分是松散卵石層，下臥層屬于松散狀中砂，厚度在0.5 m到5.8 m之間，持力層和下臥層的承載力分別為300 MPa、150 MPa，由于此涵洞基礎結構和臺身結構在施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)裂縫，所以，設計單位要對該涵洞進行加固設計。

2 提升公路高填土涵洞的加固設計水平的重要措施

2.1 明確涵洞加固設計要點

在此公路項目高填土涵洞加固設計環(huán)節(jié)，由于地基容許承載力受涵洞結構變形影響較大，所以，設計人員選用設計參數(shù)并不是固定的。對于公路高填土涵洞加固設計人員來講，要結合高填土涵洞對路基變形產(chǎn)生的影響，以及有關控制要求，科學確定地基容許承載力。在設計軟弱基礎持力層時，設計人員還要精確計算出地基容許承載力數(shù)值，地基持力層的性質(zhì)對其承載力數(shù)值影響較小，故設計人員要綜合考慮下臥層變形與強度。

公路高填土涵洞加固設計人員還要合理選擇涵洞基礎形式，高填方涵洞基礎形式的選擇要考慮覆土厚度，地基承載力大小等因素的影響。另外，在公路高填土涵洞基礎設計環(huán)節(jié)，設計人員要結合該地區(qū)的地下水情況，對既有的涵洞加固設計方案進行優(yōu)化，需要特別注意的是，因為公路高填土涵洞臺背填土，對涵洞地基應力值影響較大，因為會產(chǎn)生一定的負摩阻力，也會增加地基應力。因此，在設計涵洞沉降縫時，若設計人員發(fā)現(xiàn)涵洞的基礎板臺長度不同，存在較大差異，則可以按照柔性墩臺進行取值計算。在公路高填土涵洞設計環(huán)節(jié)，設計人員還要結合填土高度，科學設計預留拱度，進一步提升公路高填土涵洞的穩(wěn)固性。

2.2 涵洞加固設計方案

(1)增加截面加固設計方案

結合涵洞基礎結構特點，包括臺身裂縫分布范圍，設計人員可采取和涵洞既有結構材料相同的材料進行加固。此涵洞基礎加固采取型號是φ16×15 cm主筋，分布筋型號是φ12×20 cm，設計人員可以根據(jù)涵洞的基礎結構和臺身結構特點，適當增加其施工厚度，涵洞基礎結構和臺身結構可以增加50 cm。針對接觸面，還要進行鑿毛處理，提升既有結構與加固結構的結合度。通過采用增加截面加固設計方案，能夠提升公路高填土涵洞加固效果，避免高填土涵洞出現(xiàn)不均勻沉降。

(2)箱型涵洞加固設計方案

在加固設計環(huán)節(jié)，設計人員可采取箱型結構形式，將其設置到涵洞內(nèi)部，不但提升涵洞的穩(wěn)固性，還可以增加涵洞整體受力性能。箱型結合通常選用鋼筋混凝土材料，可以采取C30強度等級的混凝土，將受力的鋼筋均勻設置在涵洞周圍，并采取雙層配置方法進行配置。

(3)脫梁拔柱加固設計方案

公路高填土涵洞的加固設計人員也可以采取在保證上部結構原狀的前提下，將箱涵下部結構有序拆除的方法。為了保證此設計方案得到更好實施，設計人員需要將結構加固與頂升上部結構設計方法有效結合，在設計期間，科學選擇各項施工技術，確定最終的強度設計值，不斷提升涵洞結構的安全性與穩(wěn)定性。

除此之外，在公路高填土涵洞的加固設計方案中，設計人員可以采用間隔拆除方法，合理確定拆除長度，包括拆除范圍。在設計立模混凝土配合比時，需要加入一定量的早強劑，采用強度等級為C30的混凝土。

在此公路高填土涵洞項目之中，設計人員要找到涵洞裂縫產(chǎn)生原因，經(jīng)過認真分析之后得知，此涵洞在施工期間，施工人員沒有定期對涵洞基礎實施換填加固處理，與此同時，高填土涵洞工程裂縫部位不同，其成因也不同。

2.3 設計方案比較

通過對上述公路高填土涵洞的加固設計方案進行科學對比得知，若采用第一種加固設計方案或者第三種加固設計方案，要求施工單位在公路工程高填土涵洞沉降變形結束后，方可開展加固施工，涵洞裂縫問題會變得更為嚴重，延長工程的施工工期。若采取第二種加固設計方案，因為需要將鋼構支撐設置在涵洞的內(nèi)部，能夠有效改善涵洞結構，避免裂縫不斷擴大，而且能夠減小涵洞變形與應力。此種加固設計方案，有效利用既有結構體系，使得新老結構形成共同的受力體，形成整體結構，能夠更好的滿足涵洞行車與過水等功能要求。

另外，雖然第二種加固設計方案的施工成本比較高，但是，其技術難度較小，安全性與結構穩(wěn)定性特別高，具有良好的應用價值。對于公路高填土涵洞的加固設計人員來說，在進行公路高填土涵洞加固設計工作時，要全面了解該地區(qū)的水文條件，并找到涵洞裂縫產(chǎn)生原因。在實際設計工作之中，需要認真遵守有關設計規(guī)范與技術標準要求，并采取科學的加固方案，不斷提升公路高填土涵洞結構的穩(wěn)定性，保證基礎結構承載力滿足規(guī)定要求，進而保證公路涵洞的各項功能得到更好體現(xiàn)。在公路高填土涵洞加固設計環(huán)節(jié)，設計人員需要制定多個設計方案，在提升公路涵洞加固處理效果的同時，不斷延長涵洞使用時間，保證公路的安全通行。

3 結束語

綜上所述，通過對提升公路高填土涵洞的加固設計水平的重要措施進行科學性分析，例如明確涵洞加固設計要點、增加截面加固設計方案、箱型涵洞加固設計方案、脫梁拔柱加固設計方案等，可以保證公路高填土涵洞更加穩(wěn)定。