公路高填土涵洞的加固设计分析

2020-01-13徐风光

黑龙江交通科技 2020年6期

徐风光

(贵州智恒工程勘察设计咨询有限公司，贵州贵阳 550001)

1 案例概况

本文主要以某公路工程为例，该工程采用的高填土拱涵1-4×4 m，全长是46 m，涵顶填土高度最大能够达到12.6 m，设计台身材料为M7.5浆砌块石，拱圈采用钢筋混凝土结构，采取整体式基础结构。此涵洞工程位于谷底，持力层厚度在0.8 m到1.5 m之间，成分是松散卵石层，下卧层属于松散状中砂，厚度在0.5 m到5.8 m之间，持力层和下卧层的承载力分别为300 MPa、150 MPa，由于此涵洞基础结构和台身结构在施工环节出现裂缝，所以，设计单位要对该涵洞进行加固设计。

2 提升公路高填土涵洞的加固设计水平的重要措施

2.1 明确涵洞加固设计要点

在此公路项目高填土涵洞加固设计环节，由于地基容许承载力受涵洞结构变形影响较大，所以，设计人员选用设计参数并不是固定的。对于公路高填土涵洞加固设计人员来讲，要结合高填土涵洞对路基变形产生的影响，以及有关控制要求，科学确定地基容许承载力。在设计软弱基础持力层时，设计人员还要精确计算出地基容许承载力数值，地基持力层的性质对其承载力数值影响较小，故设计人员要综合考虑下卧层变形与强度。

公路高填土涵洞加固设计人员还要合理选择涵洞基础形式，高填方涵洞基础形式的选择要考虑覆土厚度，地基承载力大小等因素的影响。另外，在公路高填土涵洞基础设计环节，设计人员要结合该地区的地下水情况，对既有的涵洞加固设计方案进行优化，需要特别注意的是，因为公路高填土涵洞台背填土，对涵洞地基应力值影响较大，因为会产生一定的负摩阻力，也会增加地基应力。因此，在设计涵洞沉降缝时，若设计人员发现涵洞的基础板台长度不同，存在较大差异，则可以按照柔性墩台进行取值计算。在公路高填土涵洞设计环节，设计人员还要结合填土高度，科学设计预留拱度，进一步提升公路高填土涵洞的稳固性。

2.2 涵洞加固设计方案

(1)增加截面加固设计方案

结合涵洞基础结构特点，包括台身裂缝分布范围，设计人员可采取和涵洞既有结构材料相同的材料进行加固。此涵洞基础加固采取型号是φ16×15 cm主筋，分布筋型号是φ12×20 cm，设计人员可以根据涵洞的基础结构和台身结构特点，适当增加其施工厚度，涵洞基础结构和台身结构可以增加50 cm。针对接触面，还要进行凿毛处理，提升既有结构与加固结构的结合度。通过采用增加截面加固设计方案，能够提升公路高填土涵洞加固效果，避免高填土涵洞出现不均匀沉降。

(2)箱型涵洞加固设计方案

在加固设计环节，设计人员可采取箱型结构形式，将其设置到涵洞内部，不但提升涵洞的稳固性，还可以增加涵洞整体受力性能。箱型结合通常选用钢筋混凝土材料，可以采取C30强度等级的混凝土，将受力的钢筋均匀设置在涵洞周围，并采取双层配置方法进行配置。

(3)脱梁拔柱加固设计方案

公路高填土涵洞的加固设计人员也可以采取在保证上部结构原状的前提下，将箱涵下部结构有序拆除的方法。为了保证此设计方案得到更好实施，设计人员需要将结构加固与顶升上部结构设计方法有效结合，在设计期间，科学选择各项施工技术，确定最终的强度设计值，不断提升涵洞结构的安全性与稳定性。

除此之外，在公路高填土涵洞的加固设计方案中，设计人员可以采用间隔拆除方法，合理确定拆除长度，包括拆除范围。在设计立模混凝土配合比时，需要加入一定量的早强剂，采用强度等级为C30的混凝土。

在此公路高填土涵洞项目之中，设计人员要找到涵洞裂缝产生原因，经过认真分析之后得知，此涵洞在施工期间，施工人员没有定期对涵洞基础实施换填加固处理，与此同时，高填土涵洞工程裂缝部位不同，其成因也不同。

2.3 设计方案比较

通过对上述公路高填土涵洞的加固设计方案进行科学对比得知，若采用第一种加固设计方案或者第三种加固设计方案，要求施工单位在公路工程高填土涵洞沉降变形结束后，方可开展加固施工，涵洞裂缝问题会变得更为严重，延长工程的施工工期。若采取第二种加固设计方案，因为需要将钢构支撑设置在涵洞的内部，能够有效改善涵洞结构，避免裂缝不断扩大，而且能够减小涵洞变形与应力。此种加固设计方案，有效利用既有结构体系，使得新老结构形成共同的受力体，形成整体结构，能够更好的满足涵洞行车与过水等功能要求。

另外，虽然第二种加固设计方案的施工成本比较高，但是，其技术难度较小，安全性与结构稳定性特别高，具有良好的应用价值。对于公路高填土涵洞的加固设计人员来说，在进行公路高填土涵洞加固设计工作时，要全面了解该地区的水文条件，并找到涵洞裂缝产生原因。在实际设计工作之中，需要认真遵守有关设计规范与技术标准要求，并采取科学的加固方案，不断提升公路高填土涵洞结构的稳定性，保证基础结构承载力满足规定要求，进而保证公路涵洞的各项功能得到更好体现。在公路高填土涵洞加固设计环节，设计人员需要制定多个设计方案，在提升公路涵洞加固处理效果的同时，不断延长涵洞使用时间，保证公路的安全通行。