焦廣慶

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設管理局，烏魯木齊 830000)

1 泄水槽的常見病害與原因分析

1.1 泄水槽的常見病害

在公路防護系統(tǒng)中，常用的泄水槽通常是U型斷面，過水面凈寬范圍在35～175 cm以內，凈高則在10～40 cm以內，槽體的結構一般采用漿砌磚或者漿砌片石等。正常情況下在高填方路基段、深路塹與高填方路基結合部等位置設置泄水槽，所以泄水槽所處的自然環(huán)境比較惡劣，比如風吹日曬、降水凍融等，再加上路基不均勻沉降、溫度應力的影響、暴雨沖刷等因素，導致槽體易出現裂縫、塌陷、懸空、表面剝落、拱脹變形、扭曲斷裂等問題。建后病害出現的時間范圍大概在1～3 a，在各類問題中，最常見的問題為裂縫，塌陷次之，接下來是表面剝落與拱脹變形等，扭曲斷裂等比較少見。

1.2 泄水槽出現病害的原因分析

基于原來的槽體結構進行分析，磚石砌體結構為剛性結構，防護工程即為這種結構，其最大的特點就是如果在工作環(huán)境良好的情況下，比如地質情況好、設置了完善的伸縮縫、基礎埋置線低于沖刷線等等，其結構功能才能充分地發(fā)揮出來。但是對于公路工程而言，其屬于帶狀結構物，在整條線路中可能遇到各種地形、不同的地質，并且水文條件也相對復雜，雖然設計過程中加大了對地質水文勘測的工作力度，但是一些復雜的地質情況、水文狀況仍然很難全面、準確地反映出來;此外，公路工程在施工過程中也會遇到各種復雜的情況，有些竣工的路段可能會出現路基沉降等問題，此時剛性泄水槽就會出現拱起、懸空、斷裂或者塌陷等各種病害。通常雨季對槽體的破壞程度比較大，如果遇到這種情況，養(yǎng)護單位要先用草袋或者水泥袋裝土制作簡易槽型將豁口堵住，待雨季過后再對原槽體進行恢復施工。

2 泄水槽在設計階段的完善

2.1 采用混凝土斷面分節(jié)預制槽體塊

由于原來泄水槽屬于剛性結構，其抵御病害的能力相對較低，對環(huán)境的適應性也比較差，現加上維護成本高、使用壽命短等問題，所以可以采用混凝土或者鋼筋混凝土按設計斷面分節(jié)預制槽體塊的方法，在施工過程中進行拼裝成型修建泄水槽的結構方案。在這種方案中，槽體的預制塊節(jié)間預留了一定的縫隙，因此整個槽身的結構就變?yōu)槿嵝越Y構，相應的也增強了抵御路基沉降、雨水沖刷作用以及溫度應力侵蝕的能力。一旦路基出現沉降，以往所采用的剛性結構可能會出現沉降懸空的現象，再加之雨水的沖刷，會促進懸空范圍進一步加大，使得病害進一步加劇;而采用混凝土斷面分節(jié)預制槽體塊，則泄水槽的各個節(jié)塊就會隨著路基一起下降，所以可以很好的防止懸空、斷裂等問題的發(fā)生;當泄水槽受到雨水的沖刷作用時，槽體也會緊貼在坡上，盡管可能出現槽身縱坡所導致的變坡現象，但是因為通常邊坡比＞1∶2，所以不會影響到泄水槽的排水功能;此外，由于分節(jié)預制槽體密布縫隙，溫度應力很難對其產生作用，因此其抵御溫度應力的效果也非常明顯。

此外，混凝土斷面分節(jié)預制槽體塊的方案，提高了泄水槽維護的便利性，降低了維護成本，針對一些微小的變坡同樣可以不用采取維護措施。如果存在變形過大、部分塊節(jié)被破壞等問題，只需對墊層進行維護，或者重新更換塊節(jié)即可;在重新拼裝槽體時不僅簡便，而且大部分塊節(jié)可以重復利用，從而大幅節(jié)省了維護成本。具體執(zhí)行過程中，塊節(jié)尺寸規(guī)定幾種特定的型號，可以實現哪里損壞及時更換的維護目標，在雨季進行水毀的搶修工作，采用該方法十分有利。

2.2 提升泄水槽入口處的底坡

普通的混凝土預制泄水槽具體的斷面尺寸為:寬40 cm、高29 cm、厚5 cm，即設計斷面中槽壁只有5 cm，其斷面尺寸過薄，所以在進行泄水槽的混凝土澆筑時無法進行充分的振搗，從而影響到預制塊的密度與強度。此外，在構件的拆模與搬動過程中，以及安裝、后續(xù)的應用過程中，還容易對構件產生損壞。如果工程質量要求相對較低、公路等級較低，可以采用這種強度結構的泄水槽預制塊，但是對于一些工程質量要求較高的高等級公路，則要對這種情況做出改善，提高結構的強度。具體做法就是增加壁厚。

以原設計泄水槽混凝土用量不變?yōu)榛A，對原設計斷面尺寸進行修改，經過計算、設計，擬定的斷面尺寸如下:寬為35 cm、高為25 cm、厚為6 cm，即減小寬度與高度，增加厚度。比較兩個斷面尺寸的泄水槽可知，加厚的斷面由于各邊距也相應的縮短，所以大大提高了其結構強度。不過由于與原設計斷面相比，修改尺寸的斷面過水面積縮小了近40%，所以必須考慮如何保證原來的泄水功能的要求。其于理論分析與現場觀察可知，路肩與邊坡交界面的第一節(jié)入水口的流量是決定一個泄水槽泄水能力的主要因素，一旦水流出流進入邊坡，流速會大幅提升，不存在溢水的問題。為了保證經過修改的泄水槽與原尺寸的泄水槽具有相同的泄水效果，可以利用水力學計算的方法，提高泄水槽入水口位置的底坡，從而保證新設計的泄水槽仍能滿足同樣的泄水能力的要求。進行水力計算的過程中，假設該斷面為明渠均勻流，按照謝才公式可知:

在上式中，R=b+2h，表示水力半徑;A=bh，表示過水面積;i為水槽底坡;C為謝才系數，根據Manning公式可求出:C=1/NR1/6;n為糙率，通常為混凝土表面的糙率值，為0．014。

如果可以保證兩個斷面保持相等的匯水能力，那么Q1=Q2，即:

并由上式得出:

由于:

A1=30×24=720

A2=23×19=437

干旱指標應反映所關注的干旱類型，包括需水、供水、面對干旱表現出來的脆弱性和干旱潛在的影響。干旱指標的表現取決于數據的可獲取性和數據質量，在應用于干旱前應該經過測試，在干旱后應該進行評價。干旱指標的選取必須考慮時間和空間的敏感性和特殊性，對不同時期和不同地區(qū)采用不同的干旱指標，還要綜合考慮各類因素對干旱的影響，盡可能反映水循環(huán)及伴生過程中各組成部分之間復雜的相互關系及其影響，建立多指標的干旱指標體系。同時，還要確定與干旱水平在統(tǒng)計上具有一致性的干旱指標閾值，界定干旱的發(fā)展和消退。

所以:R1=A1/(b1+2h1)=720/(30+2×24)=9.23

R2=A2/(b2+2h2)=437/(23+2×19)=7.16

C1=1/nR11/6=1/0.014×9.231/6=103.5

C2=1/nR21/6=1/0.014×9.231/6=99.2

最終計算出i1=4%，經過計算可得i2=15.2%。通過上述計算可知，只需把泄水槽入口處的底坡提升至15.2%，就可以保證經過改進的斷面仍然具備原來的泄水能力。

3 施工過程的質量控制

具體施工過程中要注意以下幾個方面的質量控制:

1)材料質量至關重要。實際工程中最好采用5～20 mm或者25 mm、具有連續(xù)級配的碎石，以及級配良好的中砂與普通硅酸鹽水泥;在材料質量控制過程中，要求監(jiān)理單位與施工單位的質檢部門充分發(fā)揮作用，保證材料的合格、質優(yōu)。

2)模板質量的控制。從某種意義而言，模板質量的高低會對產品質量的好壞產生直接的影響，因此要做好模板制作的質量控制工作，針對劣質的模板要嚴禁使用，并徹底從現場清除。

3)混凝土的施工。對混凝土的拌和、振搗等工序進行嚴格的質量監(jiān)督，嚴格控制設備、計量、養(yǎng)生等每個環(huán)節(jié)，以保證構件的密實度與強度。

4)嚴格控制配合比，并對試塊強度進行實時、及時的檢查，保證構件的強度與設計要求相符。

5)做好成品外觀的質量控制。如果構件存在破角、裂紋等嚴重的質量問題，堅決不予使用。

6)高泄水槽的安裝質量。需要特別注意的是，要保證安裝位置的準確性以及節(jié)間咬合的牢固性，特別是入水口的底坡一定要滿足上述設計要求，才能徹底解決泄水槽處溢水的問題。

4 現場管理的質量控制

具體而言，泄水槽施工現場管理的質量控制可從以下兩個方面著手:

1)采用集中預制的方法。即把所有的預制塊統(tǒng)一交付于少數幾個施工單位進行制作，要求這些施工單位經驗豐富、信譽良好，且經過專業(yè)的資質認證;并且要求所有制作預制塊的單位集中作業(yè)、統(tǒng)一管理，各個制作小組起到互相監(jiān)督、取長補短的作用;并且項目經理與監(jiān)理人員也可以及時掌握現場的質量情況。

2)采用集中現場安裝的管理辦法。由于泄水槽的安裝現場貫穿整條公路路線，所以相對比較分散，但是實際安裝過程中也不得隨意組織、過于分散?？梢园凑?～2 km分一個自然區(qū)段，逐段安裝，完成一段后再進行下一段的施工，這樣可以方便的進行預制塊的現場復檢，從而提高整個質量控制的便利性與有效性。

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