关于钢筋砼盖板涵加固的探讨

段继祖

摘 要：以长晋高速公路K991+375处1-4×4.5m钢筋砼盖板涵加固为例，探讨高速公路盖板涵的加固措施及施工图注意事项。

关键词：盖板函；加固；注意事项

1 概述

长晋高速公路经过近十年的通车运营，受近几年较大雨量的连续浸蚀破坏，K991+375处1-4×4.5m钢筋砼盖板涵涵内四块盖板产生了不同程度的下缘开裂破坏，影响到了高速公路的安全运营。该涵洞与路线前进方向右前夹角为48°，洞口斜交斜做。涵顶填土高4.72m，涵洞全长53m，台身及基础采用浆砌片石材料；台帽、盖板采用钢筋砼材料。

2 设计标准和工程地质

（1）汽车荷载等级：公路-I级

（2）环境条件：I类

（3）地震动峰值加速度：0.05g

（4）设计洪水频率：1/100

（5）涵洞所处段落为黄土丘陵区，冲沟发育，地表Q4、Q3硬塑亚粘土分布不均，具有I级非自重湿陷。

3 水文计算

该涵洞处汇水面积为0.77平方公里，主河沟长度为1.75公里，主河沟纵坡为39.7‰，经采用小桥涵设计暴雨洪水流量计算方法（径流厚度计算公式）计算得该处流量为19.88立方米/秒。

原设计采用1孔4米盖板涵，现局部采用半圆波形钢板涵，可满足设计流量要求。

4 病害现状、分析及处理措施

4.1 病害情况

4.1.1 既有盖板涵涵内共计4块盖板在盖板与涵台搭接处（L/8跨）发生破损、开裂，最大缝宽约4～5cm，同时部分盖板开裂处钢筋出露并锈蚀，影响到盖板的正常使用。

4.1.2 既有盖板涵在涵内中部部分板缝位置路基水渗入，缝间可见多处小冰柱。

图1 病害涵洞实地照片

4.2 病害原因分析

4.2.1 经过十余年的通车运营，随着交通量的快速增长，路面逐渐产生破损病害。

4.2.2 大气降水通过路面破损处及中央分隔带（植草）下渗至路基内。

4.2.3 渗入路基内的水长期滞留在板端、板顶等非结构性裂缝处。

4.2.4 经过多年冻融破坏，板端非结构性裂缝逐渐转化为结构性裂缝，盖板出现破损、开裂、钢筋外露并锈蚀。

4.3 病害处理措施

对涵内破损严重的4块盖板（既垂直长度12米）范围进行加固处理。

对既有涵内细微裂缝，宽度小于0.15mm采用涂刷改性环氧树脂胶进行封闭处理；当裂缝宽度大于或者等于0.15mm时，采用压力灌注浆法灌注改性环氧树脂胶进行修补，若裂缝区域的钢筋锈蚀时，则先对钢筋进行除锈处理，再进行裂缝修补。

既有盖板涵涵长53m，涵身内设置沉降缝共11道，通过对既有涵洞现场病害勘查及损毁情况分析对既有盖板涵内部破损严重的4块盖板（既垂直长度12米）范围，采用半圆拼装波形钢板进行加固。

半圆拼装波形钢板采用规格为：长度12m，半圆径1.75m，波距200mm，波高55mm，壁厚4.0mm。

5 施工注意事项

5.1 施工前准备

钢制波纹板加工后须采用热镀锌等防腐处理。管壁及配套附件均经过热浸镀锌处理，镀锌量不小于600g/m2，其镀锌层的平均厚度大于84？滋m。现场定位后，波形钢板内涂刷两遍沥青。

波形钢板材料验收（检查钢板厚度、波距及波深、波形钢板的有效长度与宽度、检查镀锌量、螺栓孔的状态、确认使用数量与设计数量是否一致）。备齐安装工具：（各种扭力扳手、小撬棍、撬杠、手锤、凿子、一字形螺丝刀、千斤顶）。备齐涵管安装所需配件：螺丝及密封材料。同时设涵管安装指挥员一名，负责指挥起吊及施工人员现场操作。

对既有涵涵长加固范围内顶部位置满铺一层防水油毛毡予以固定。

5.2 内嵌钢筋砼涵台施工

5.2.1 内嵌钢筋砼涵台施工前，应先在原涵台侧面及基础顶面与内嵌涵台接触位置植入钢筋。涵台侧面植筋直径不小于16mm，植入深度不小于30cm；基础顶面植筋直径不小于12mm，植入深度不小于25cm。

5.2.2 植筋前，为保证新旧涵台整体受力、共同作用，结合面应凿出原結构表面浮浆，使骨料外漏，并彻底清扫干净，不应有局部光滑结合面。

5.2.3 植筋时，孔深与结合钢筋埋设深度相同，孔径比结合钢筋大2～3mm，而后用硬鬃毛刷清理，再用高压干燥空气吹去孔底灰尘，注胶前应注意防止沙石、土粒和水等进入孔内；然后灌浆，将植筋胶由孔底灌注至约孔深3/4处，待插入结合钢筋后，应使胶充满整个孔洞；最后插入钢筋，插入钢筋前应清除插入部分的表面污物，并须插到孔底，孔口多余的胶应清除。

5.2.4 在胶液干固前，避免扰动钢筋和在孔位附近有明水。

5.2.5 浇筑涵台混凝土前，应预埋N5特制锚固螺栓、角钢及N7钢筋。N5特制锚固螺栓与角钢应按设计要求有效连接。N7钢筋主要为保证二次浇注C40砼与涵台混凝土之间的整体结合，保护管脚。N5特制锚固螺栓、角钢尺寸及位置详见《半圆波形钢板涵涵台钢筋构造图》。

5.2.6 角钢安装前，应预留预半圆波形钢制管相对应的螺栓孔，以保证角钢与钢制管的有效连接。

5.3 半圆波形钢管安装

半圆波形钢制管在工厂内制作完成，管节制作过程中，必须预留与角钢相对应的螺栓孔。半圆波形钢制管安装时应根据涵洞实际情况排放，从涵洞一段排放第一根半圆波形管节，使其管子中心和基础纵向中心线平行，同样把第二根半圆波形管放置就位，当两根管相邻法兰间相距3-5cm的缝隙时，用小撬棍对准法兰上的螺栓孔，使其两根管法兰上的螺栓孔对正，这时从第二节管的另一端用撬杠撬动管节，使其纵向平移，使两法兰间距在2cm左右，然后全部穿上螺栓，拧上螺丝，带平扣即可。此后依此方式逐节依次连接。

镶石棉垫：由于现场地势等原因，有时相邻两法兰之间间距较小，这时用手锤、凿子把两法兰之间凿开大约1cm的缝隙，用螺丝刀把石棉垫镶在两法兰之间，有时管子顶部两法兰间距较大，石棉垫镶嵌困难，用绑丝把石棉垫绑在螺栓上固定，然后工人开始对称锁紧螺丝。直至从外观看两法兰之间只有2-3mm的缝隙即可。

管壁内涂沥青：乳化沥青或热沥青两道，从外观看管壁内均匀的涂成了黑管即可。一般沥青涂层的厚度要达到0.3-0.5mm。

5.4 膨胀混凝土浇筑

半圆波形管放置作业应采用自涵洞下游至上游4～6m一段逐段放置并逐段进行40cm浆砌片石封闭砌筑，同时通过预留浇筑孔对封闭段落进行膨胀混凝土浇筑（逐段浇筑完成后必须将预留浇筑孔进行封闭），浇筑时必须采用同步观测，保证半圆波形管两侧浇筑充实、均匀。应特别注意在逐段封闭砌筑时除了保证预留出浇筑孔外，还应对半圆波形钢板预留出连接部，以保证半圆波形管逐段连接顺利。

半圆波形钢管顶部及两侧浇筑完成后，采用C40砼对管角与小涵台接触位置进行二次浇筑。

图2 洞身断面图

6 施工要点

6.1 半圆波形钢管生产厂家选择必须具有雄厚的技术实力、批量生产能力、在国内做过大型项目并取得交通部交通工程监理检测中心颁发《交通工程产品批量生产合格证书》的钢波纹管涵生产厂家为加工供应商。

6.2 半圆波形钢管在施工过程中，宜在管内设置一排竖向临时支撑，防止其在施工过程中产生变形，管内的临时支撑应在管顶及管侧壁不再变形后方可拆除。

6.3 半圆波形钢管顶部及两侧进行砼浇筑时，应特别注意砼配合比及密实性以提高抗渗等级，必须严格执行GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》中规定。

6.4 对于不同强度等级、抗渗等级、限制膨胀率值的砼，膨胀剂的掺量应有所不同，不应一律采用厂家的推荐掺量。在适配时应该选择不同的掺量进行试拌，根据限制膨胀率的检测值选择适宜的膨胀剂掺量，通过各项技术指标的检测值确定符合委托要求的经济配合比。

6.5 在进行检测砼的坍落度、强度、抗渗性能等技术指标时，一定不能忽视对限制膨胀率的检测。通过实际的限制膨胀率测量来确定砼配合比的合理性，若发现配合比未达标应及时调整。

6.6 掺膨胀剂砼配合比时：（1）先检查砼配合比委托单的填写是否完整。（2）按JGJ55-2011 《普通混凝土配合比设计规程》进行，同时在进行配合比设计时还应满足GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》中对掺膨胀剂混凝土配合比的要求。（3）检测砼各项技术指标，尤其是检测限制膨胀率值是否达到要求。（4）如果实验结果与设计指标偏差较大，应认真分析原因，进行配合比调整，继续按上述过程试拌砼，检测砼的技术指标，直至满足要求。（5）因长晋高速公路为运营公路，所以在施工材料筹备期间，须对既有涵进行临时支撑，防止既有涵继续变形。施工开始时，应先将既有涵涵底淤积物徹底清理干净后方可进行下一步工序。

7 结束语

随着高速公路运营年限的增加，涵洞的病害也会越来越多。文章通过对运营高速公路盖板涵加固措施的探讨，为以后高速公路盖板涵的病害加固处治提供建议。