段繼祖

摘 要：以長晉高速公路K991+375處1-4×4.5m鋼筋砼蓋板涵加固為例，探討高速公路蓋板涵的加固措施及施工圖注意事項。

關(guān)鍵詞：蓋板函；加固；注意事項

1 概述

長晉高速公路經(jīng)過近十年的通車運(yùn)營，受近幾年較大雨量的連續(xù)浸蝕破壞，K991+375處1-4×4.5m鋼筋砼蓋板涵涵內(nèi)四塊蓋板產(chǎn)生了不同程度的下緣開裂破壞，影響到了高速公路的安全運(yùn)營。該涵洞與路線前進(jìn)方向右前夾角為48°，洞口斜交斜做。涵頂填土高4.72m，涵洞全長53m，臺身及基礎(chǔ)采用漿砌片石材料；臺帽、蓋板采用鋼筋砼材料。

2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和工程地質(zhì)

（1）汽車荷載等級：公路-I級

（2）環(huán)境條件：I類

（3）地震動峰值加速度：0.05g

（4）設(shè)計洪水頻率：1/100

（5）涵洞所處段落為黃土丘陵區(qū)，沖溝發(fā)育，地表Q4、Q3硬塑亞粘土分布不均，具有I級非自重濕陷。

3 水文計算

該涵洞處匯水面積為0.77平方公里，主河溝長度為1.75公里，主河溝縱坡為39.7‰，經(jīng)采用小橋涵設(shè)計暴雨洪水流量計算方法（徑流厚度計算公式）計算得該處流量為19.88立方米/秒。

原設(shè)計采用1孔4米蓋板涵，現(xiàn)局部采用半圓波形鋼板涵，可滿足設(shè)計流量要求。

4 病害現(xiàn)狀、分析及處理措施

4.1 病害情況

4.1.1 既有蓋板涵涵內(nèi)共計4塊蓋板在蓋板與涵臺搭接處（L/8跨）發(fā)生破損、開裂，最大縫寬約4～5cm，同時部分蓋板開裂處鋼筋出露并銹蝕，影響到蓋板的正常使用。

4.1.2 既有蓋板涵在涵內(nèi)中部部分板縫位置路基水滲入，縫間可見多處小冰柱。

圖1 病害涵洞實(shí)地照片

4.2 病害原因分析

4.2.1 經(jīng)過十余年的通車運(yùn)營，隨著交通量的快速增長，路面逐漸產(chǎn)生破損病害。

4.2.2 大氣降水通過路面破損處及中央分隔帶（植草）下滲至路基內(nèi)。

4.2.3 滲入路基內(nèi)的水長期滯留在板端、板頂?shù)确墙Y(jié)構(gòu)性裂縫處。

4.2.4 經(jīng)過多年凍融破壞，板端非結(jié)構(gòu)性裂縫逐漸轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)性裂縫，蓋板出現(xiàn)破損、開裂、鋼筋外露并銹蝕。

4.3 病害處理措施

對涵內(nèi)破損嚴(yán)重的4塊蓋板（既垂直長度12米）范圍進(jìn)行加固處理。

對既有涵內(nèi)細(xì)微裂縫，寬度小于0.15mm采用涂刷改性環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行封閉處理；當(dāng)裂縫寬度大于或者等于0.15mm時，采用壓力灌注漿法灌注改性環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行修補(bǔ)，若裂縫區(qū)域的鋼筋銹蝕時，則先對鋼筋進(jìn)行除銹處理，再進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。

既有蓋板涵涵長53m，涵身內(nèi)設(shè)置沉降縫共11道，通過對既有涵洞現(xiàn)場病害勘查及損毀情況分析對既有蓋板涵內(nèi)部破損嚴(yán)重的4塊蓋板（既垂直長度12米）范圍，采用半圓拼裝波形鋼板進(jìn)行加固。

半圓拼裝波形鋼板采用規(guī)格為：長度12m，半圓徑1.75m，波距200mm，波高55mm，壁厚4.0mm。

5 施工注意事項

5.1 施工前準(zhǔn)備

鋼制波紋板加工后須采用熱鍍鋅等防腐處理。管壁及配套附件均經(jīng)過熱浸鍍鋅處理，鍍鋅量不小于600g/m2，其鍍鋅層的平均厚度大于84？滋m?，F(xiàn)場定位后，波形鋼板內(nèi)涂刷兩遍瀝青。

波形鋼板材料驗收（檢查鋼板厚度、波距及波深、波形鋼板的有效長度與寬度、檢查鍍鋅量、螺栓孔的狀態(tài)、確認(rèn)使用數(shù)量與設(shè)計數(shù)量是否一致）。備齊安裝工具：（各種扭力扳手、小撬棍、撬杠、手錘、鑿子、一字形螺絲刀、千斤頂）。備齊涵管安裝所需配件：螺絲及密封材料。同時設(shè)涵管安裝指揮員一名，負(fù)責(zé)指揮起吊及施工人員現(xiàn)場操作。

對既有涵涵長加固范圍內(nèi)頂部位置滿鋪一層防水油毛氈予以固定。

5.2 內(nèi)嵌鋼筋砼涵臺施工

5.2.1 內(nèi)嵌鋼筋砼涵臺施工前，應(yīng)先在原涵臺側(cè)面及基礎(chǔ)頂面與內(nèi)嵌涵臺接觸位置植入鋼筋。涵臺側(cè)面植筋直徑不小于16mm，植入深度不小于30cm；基礎(chǔ)頂面植筋直徑不小于12mm，植入深度不小于25cm。

5.2.2 植筋前，為保證新舊涵臺整體受力、共同作用，結(jié)合面應(yīng)鑿出原結(jié)構(gòu)表面浮漿，使骨料外漏，并徹底清掃干凈，不應(yīng)有局部光滑結(jié)合面。

5.2.3 植筋時，孔深與結(jié)合鋼筋埋設(shè)深度相同，孔徑比結(jié)合鋼筋大2～3mm，而后用硬鬃毛刷清理，再用高壓干燥空氣吹去孔底灰塵，注膠前應(yīng)注意防止沙石、土粒和水等進(jìn)入孔內(nèi)；然后灌漿，將植筋膠由孔底灌注至約孔深3/4處，待插入結(jié)合鋼筋后，應(yīng)使膠充滿整個孔洞；最后插入鋼筋，插入鋼筋前應(yīng)清除插入部分的表面污物，并須插到孔底，孔口多余的膠應(yīng)清除。

5.2.4 在膠液干固前，避免擾動鋼筋和在孔位附近有明水。

5.2.5 澆筑涵臺混凝土前，應(yīng)預(yù)埋N5特制錨固螺栓、角鋼及N7鋼筋。N5特制錨固螺栓與角鋼應(yīng)按設(shè)計要求有效連接。N7鋼筋主要為保證二次澆注C40砼與涵臺混凝土之間的整體結(jié)合，保護(hù)管腳。N5特制錨固螺栓、角鋼尺寸及位置詳見《半圓波形鋼板涵涵臺鋼筋構(gòu)造圖》。

5.2.6 角鋼安裝前，應(yīng)預(yù)留預(yù)半圓波形鋼制管相對應(yīng)的螺栓孔，以保證角鋼與鋼制管的有效連接。

5.3 半圓波形鋼管安裝

半圓波形鋼制管在工廠內(nèi)制作完成，管節(jié)制作過程中，必須預(yù)留與角鋼相對應(yīng)的螺栓孔。半圓波形鋼制管安裝時應(yīng)根據(jù)涵洞實(shí)際情況排放，從涵洞一段排放第一根半圓波形管節(jié)，使其管子中心和基礎(chǔ)縱向中心線平行，同樣把第二根半圓波形管放置就位，當(dāng)兩根管相鄰法蘭間相距3-5cm的縫隙時，用小撬棍對準(zhǔn)法蘭上的螺栓孔，使其兩根管法蘭上的螺栓孔對正，這時從第二節(jié)管的另一端用撬杠撬動管節(jié)，使其縱向平移，使兩法蘭間距在2cm左右，然后全部穿上螺栓，擰上螺絲，帶平扣即可。此后依此方式逐節(jié)依次連接。

鑲石棉墊：由于現(xiàn)場地勢等原因，有時相鄰兩法蘭之間間距較小，這時用手錘、鑿子把兩法蘭之間鑿開大約1cm的縫隙，用螺絲刀把石棉墊鑲在兩法蘭之間，有時管子頂部兩法蘭間距較大，石棉墊鑲嵌困難，用綁絲把石棉墊綁在螺栓上固定，然后工人開始對稱鎖緊螺絲。直至從外觀看兩法蘭之間只有2-3mm的縫隙即可。

管壁內(nèi)涂瀝青：乳化瀝青或熱瀝青兩道，從外觀看管壁內(nèi)均勻的涂成了黑管即可。一般瀝青涂層的厚度要達(dá)到0.3-0.5mm。

5.4 膨脹混凝土澆筑

半圓波形管放置作業(yè)應(yīng)采用自涵洞下游至上游4～6m一段逐段放置并逐段進(jìn)行40cm漿砌片石封閉砌筑，同時通過預(yù)留澆筑孔對封閉段落進(jìn)行膨脹混凝土澆筑（逐段澆筑完成后必須將預(yù)留澆筑孔進(jìn)行封閉），澆筑時必須采用同步觀測，保證半圓波形管兩側(cè)澆筑充實(shí)、均勻。應(yīng)特別注意在逐段封閉砌筑時除了保證預(yù)留出澆筑孔外，還應(yīng)對半圓波形鋼板預(yù)留出連接部，以保證半圓波形管逐段連接順利。

半圓波形鋼管頂部及兩側(cè)澆筑完成后，采用C40砼對管角與小涵臺接觸位置進(jìn)行二次澆筑。

圖2 洞身斷面圖

6 施工要點(diǎn)

6.1 半圓波形鋼管生產(chǎn)廠家選擇必須具有雄厚的技術(shù)實(shí)力、批量生產(chǎn)能力、在國內(nèi)做過大型項目并取得交通部交通工程監(jiān)理檢測中心頒發(fā)《交通工程產(chǎn)品批量生產(chǎn)合格證書》的鋼波紋管涵生產(chǎn)廠家為加工供應(yīng)商。

6.2 半圓波形鋼管在施工過程中，宜在管內(nèi)設(shè)置一排豎向臨時支撐，防止其在施工過程中產(chǎn)生變形，管內(nèi)的臨時支撐應(yīng)在管頂及管側(cè)壁不再變形后方可拆除。

6.3 半圓波形鋼管頂部及兩側(cè)進(jìn)行砼澆筑時，應(yīng)特別注意砼配合比及密實(shí)性以提高抗?jié)B等級，必須嚴(yán)格執(zhí)行GB50119-2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定。

6.4 對于不同強(qiáng)度等級、抗?jié)B等級、限制膨脹率值的砼，膨脹劑的摻量應(yīng)有所不同，不應(yīng)一律采用廠家的推薦摻量。在適配時應(yīng)該選擇不同的摻量進(jìn)行試拌，根據(jù)限制膨脹率的檢測值選擇適宜的膨脹劑摻量，通過各項技術(shù)指標(biāo)的檢測值確定符合委托要求的經(jīng)濟(jì)配合比。

6.5 在進(jìn)行檢測砼的坍落度、強(qiáng)度、抗?jié)B性能等技術(shù)指標(biāo)時，一定不能忽視對限制膨脹率的檢測。通過實(shí)際的限制膨脹率測量來確定砼配合比的合理性，若發(fā)現(xiàn)配合比未達(dá)標(biāo)應(yīng)及時調(diào)整。

6.6 摻膨脹劑砼配合比時：（1）先檢查砼配合比委托單的填寫是否完整。（2）按JGJ55-2011 《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進(jìn)行，同時在進(jìn)行配合比設(shè)計時還應(yīng)滿足GB50119-2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中對摻膨脹劑混凝土配合比的要求。（3）檢測砼各項技術(shù)指標(biāo)，尤其是檢測限制膨脹率值是否達(dá)到要求。（4）如果實(shí)驗結(jié)果與設(shè)計指標(biāo)偏差較大，應(yīng)認(rèn)真分析原因，進(jìn)行配合比調(diào)整，繼續(xù)按上述過程試拌砼，檢測砼的技術(shù)指標(biāo)，直至滿足要求。（5）因長晉高速公路為運(yùn)營公路，所以在施工材料籌備期間，須對既有涵進(jìn)行臨時支撐，防止既有涵繼續(xù)變形。施工開始時，應(yīng)先將既有涵涵底淤積物徹底清理干凈后方可進(jìn)行下一步工序。

7 結(jié)束語

隨著高速公路運(yùn)營年限的增加，涵洞的病害也會越來越多。文章通過對運(yùn)營高速公路蓋板涵加固措施的探討，為以后高速公路蓋板涵的病害加固處治提供建議。