标准化装配式盖板涵洞通道设计

2022-04-19蒋云飞

交通世界 2022年8期

关键词：涵洞盖板节段

蒋云飞

（浙江数智交院科技股份有限公司，浙江杭州 310030）

0 引言

装配式盖板涵洞具有结构合理、受力稳定、质量可控、经济、美观等多重应用优势。工程设计人员应高度重视装配式盖板涵洞，做好设计工作，切实提高设计水平，以充分发挥出该类结构的优势。

1 标准化装配式盖板涵洞通道的应用优势

（1）结构承载性能良好，通行效率与过水效率均较高。

（2）结构的施工方法合理，采用整体现浇法，可根据现场的地基特点灵活优化施工方法，以适应不同的施工环境。

（3）遵循模块化的设计原则，便于构件制作、安装，施工的标准化程度较高。

（4）普遍采用薄壁结构，具有轻质化的特点，有利于材料的回填与压实。

2 标准化装配式盖板涵洞通道的结构形式及特点

标准化装配式盖板集4部分构件于一体，具体如图1所示。此类结构形式有如下特点：

图1 台背填土摩擦力示意图

（1）结构长度可调，即可根据需求灵活组合不同长度的节段，提升施工的灵活性。

（2）各结构标准节段的组成合理，包含顶板、底板及两处侧墙。按照设计图纸组装成型后，先浇下部底板，然后再以铰接的方式连接上部顶板，结构兼具稳定与灵活的双重特性。

（3）可根据需求灵活调节侧墙高度，以适应不同的建筑高度要求，解决了施工限制过多的问题。

（4）顶板、侧墙结构均采取工厂预制、现场装配的方法，建立流程化施工模式。一方面，标准化的方法可保证顶板、侧墙的质量；另一方面，各道工序紧密衔接，可高效推进施工进程，提高施工效率。

3 标准化装配式盖板涵洞通道的结构计算

（1）考虑承载能力极限状态和正常使用极限状态两种工况，在此条件下分别展开计算与验算，确保桥涵结构的可靠性。

（2）在施工阶段，标准节段侧墙按悬臂压弯结构计算；结构成型过程中对关键部分进行连接处理，即上端与顶板铰接、下端与基础底板固结，将此时构成的结构作为上下端简支的竖梁，由此展开计算。

（3）对于构件的尺度、受力条件及断面配筋，在计算时除考虑基础的受力要求外，还要兼顾多类条件，如设计规范、环境标准，由此确定特定场景下的保护层厚度、最小配筋率等相关参数。

4 标准化装配式盖板涵洞通道的结构设计思路及方法

4.1 基本设计思路

（1）盖板通道、涵洞按持久状况承载能力极限状态设计，此时结构重要性系数取1.1，设计安全等级均为一级。

（2）结构所处环境主要为温暖或寒冷两类，现场的土壤、水不会侵蚀结构。对此，在混凝土耐久性设计中，考虑强度等级至少为C25的混凝土，抗冻等级F250级，最大水灰比为0.55，最小水泥用量为275kg/m3。对于普通钢筋，为保证防护效果，保护层的厚度不小于钢筋公称直径，具体分情况考虑，为箍筋或构造筋时不小于20mm，为受力主筋时不小于30mm。部分钢筋与基础结构直接接触地下水，容易受到外部环境的影响，随时间的推移可能会出现不同程度的腐蚀现象，此时箍筋及构造筋的保护层厚度不小于25mm，受力主筋的保护层厚度不小于35mm，必要时适当增加保护层厚度以保证防护效果。

（3）盖板通道侧墙具有偏心受压的受力特点，为使该部分结构保持稳定，纵向钢筋的配筋率不小于0.5%，并遵循对称配筋的基本原则。

4.2 截面设计

截面设计采用多折线设计法，其具有足够的灵活性，可根据需求调整截面形状，保证各项截面参数的合理性，基本应用要点为：

（1）以内轮廓线为准，准确布设截面轮廓基线；

（2）参数控制方面重点考虑截面的标准宽和标准高；

（3）定形参数重点考虑3项，即底板净宽、侧墙底宽、侧墙倒角宽；

（4）截面内轮廓线考虑连续折线的形式。

4.3 节段设计

（1）节段的纵向标准长度考虑1m和2.5m两种情况，较为特殊的是1m长的节段，条件允许时尽可能将其设置在高处。

（2）按照先低后高的顺序依次将各节段安装到位；对于最低处采用1m长节段的情况，有必要采取防倾倒措施，保证节段的稳定性。

（3）盖板通道、涵洞节段间设置承插口。

（4）严格控制沉降缝的间距，要求该值不超过7.5m，具体视施工现场的地质条件灵活调整，必要时用1m或2.5m长的节段予以调整。

（5）节段接缝、沉降缝与盖板通道、涵洞的纵坡线垂直。

（6）纵坡较大时，为保证首个节段的稳定性，采取纵向、横向支护措施，以免因支撑力度不足而失稳。

4.4 构件设计

（1）盖板通道节段集多部分于一体，具体包含顶板、底板、两侧墙。

（2）为发挥出钢筋的受力作用，将主钢筋、分布钢筋及架立钢筋3部分均设为稳定性较好的钢筋骨架。

（3）以HPB300钢筋为原材料制作预制构件吊环，成型后应力标准值不超过50MPa。

4.5 连接措施

（1）结构下部施工时，用现浇混凝土底板连接；明式通道顶板纵向间为铰缝钢筋连接；各类暗式通道的顶板，用密封胶黏结。

（2）施工现场的地基土质有明显变化时，有必要设节段沉降缝，填挖交界部位也应设置。无论何处的沉降缝均要贯穿整个断面，但设置在岩石地基上的盖板通道、涵洞较特殊，此处无需设置沉降缝。若设置沉降缝后出现渗漏问题，应用双组分聚硫密封胶、沥青麻絮填塞，保证沉降缝的严密性。

4.6 洞口设计

（1）洞口部分优先选择标准节段，必要时以现浇的方式施工成型。

（2）洞口为挡墙结构时，设混凝土一字墙，厚度不小于40cm。

（3）过水洞口施工过程中设不小于2%的纵坡（沿水流方向）。

（4）盖板通道、涵洞处的纵坡超过5%时，应充分考虑施工现场地形、地质等基础条件，按陡坡涵洞设计；为削弱水的冲刷作用，在进出水口处设消能设施，较为可行的设施有急流槽、跌水井。

4.7 防漏设计

综合考虑结构形式、现场的水文条件等，选择合适的防漏方法，挑选优质的防漏材料。结构沉降缝的防渗漏处理可选用SBS改性沥青防水卷材；而对于盖板通道、涵洞接缝部分，可在侧墙外覆盖SBS改性沥青防水卷材，顶板处施工C30抗渗混凝土，厚度按10cm进行控制。沉降缝处侧墙、顶板外侧两部分均可覆盖SBS改性沥青防水卷材。