設計未預料所造成病害的處治

梁開明

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

設計未預料所造成病害的處治

梁開明

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

涵洞遭受洪水沖刷破壞，大多由于上下游洞口處理不當所致。因此，應通過養護逐步改善進出水口的防護設施，提高涵洞的抗災能力。 對于進出水口的處治，并應充分注意不得影響農田和其它建筑設施。

設計；未預料病害；處治

1 進水洞口

(1)涵洞上游路基邊溝坡度較大，水流泥沙較多，經常造成洞口、洞底發生沖刷破壞或淤積現象時，應在進口處增設深于涵底的蓄水井，使其起到消耗和沉淀泥沙雜物之作用，同時應經常清除淤積和修復破損處。

(2)因涵前溝床的縱坡較大。故應在進水口前設置一段緩坡，其距離約為涵洞孔徑的1～2倍，以消除水流在進水口處產生水躍的沖擊。

(3)涵前溝床縱坡大于50%時，水的流速很大，在洞前產生較大水躍沖擊洞口。所以，應根據地質情況，增設相應的跌水井等消能和加固措施，以減緩流速，削弱水能，保證溝槽穩定堅固。

上游溝槽的斷面，不論為梯形或U形，除巖石外，溝槽均需根據土質情況鋪砌加固，兩側邊墻和槽底厚度一般采用20～40 cm，槽寬以等于涵洞孔徑為宜。急流槽底每隔150～200 cm，需設防滑墻，必要時槽內增設加糙措施。

2 出水洞口

(1)涵洞出水口溝床水深在1.5～2.5 m時，上坎高一般可采用20 cm，下坎高可采用10 cm。三級挑坎中間平臺的高度，不可突出上下坎頂的連接直線。

當出水溝床的水深小于1.5 m時，上下坎高度可按此比例酌量減低。

(2)上下坎的形狀，一般采用梯形斷面，并為保證上下坎的沖刷防護效果，梯形斷面頂寬應盡量減小，宜采用5 cm寬，當溝床有大卵石時也可酌增。

為了提高挑坎本身強度，挑坎的迎水面邊坡可做成1∶1或更為平緩的1∶2，邊坡愈平緩，挑坎引起的水面波動也愈小，但應注意上坎的坡腳不得深入到洞孔中。

(3)當地形條件可能時，亦可采用降低下游溝0.7～1.0 cm床鋪砌層標高的方式，使溝床面與上坎或下坎頂平齊，能得到較好的防護沖刷效果，可減少挑坎對上游的壅水影響。這樣，不論出水口溝床的水流狀態處于哪種情況，均能使下游水位達到等于或大于坎頂標高的要求，可使水流在翻過下坎頂后的底部形成縱向回流的必要條件。

(4)當涵洞與水流斜交，其交角不大時，可按原圖尺寸設置挑坎。當交角較大時，應使挑坎與水流正交，其處理方法有二：(1)將挑坎分段設成鋸齒形；(2)將主流部分設成與水流正交，其余部分設為斜交，或均設成正交。

3 陡坡涵洞進出水口病害的防治

陡坡涵洞，由于水流來勢兇猛，致使進出水口發生水毀破壞較多。其原因主要是設計、施工中設置的洞口排水構造物不適當、不完善或未設置。因此，必須改善或增設涵洞上下游的排水構造物，使涵洞不致沖毀。

陡坡涵洞的排水構造物，一般由上游引水溝槽、涵洞本身和下游出水溝槽三部分組成。

對于陡坡涵洞進出水口病害的防治，應當根據地形、地質和水流條件，采用急流槽、跌水、緩流井、消力檻(池)和人工加糙等工程技術措施。

山區涵洞的進出水口遭受水毀破壞甚多，養護單位在修復時，大多在涵洞的上游或下游、或上下游增設陡坡排水工程。山區涵洞上下游的主要排水構造物有。

急流槽或具有人工粗糙面的急流槽(等截面或變截面)。

跌水或具有消能設備的跌水(單級和多級)。

跌水、急流槽被水毀破壞或增設時，其方法如下。

(1)因施工質量差或養護修理不及時者，按原設計修復；

(2)因設計不周者，應根據實際情況改善；

(3)必須增設者，可根據地形、地質和水流情況，可參照當地成功的模式，并結合實際情況設置；

(4)通過測設，精心設置。

跌水、急流槽，可單獨或結合采用。其中無消能的跌水，在山區陡坡不宜采用，因鋪砌過長，不經濟，一般只用于較小的坡度上。

(1)普通急流槽

急流槽是將溝底高差分布于某一長度上，這個長度決定于急流槽的坡度(大于臨界坡度)。急流槽可在較短距離內將落差很大的水流引到涵洞進口或使涵洞出口流速與下游加固的容許流速相適應。

急流槽的坡度，一般應小于1∶1.5，但當流量很小、地質條件良好時，也可采用較陡的坡度。

急流槽根據水流連接形式，分進水、急流槽和出水三部分。

急流槽加固類型有。

①單層干砌河卵石； ②單層或雙層干砌片石； ⑧單層或雙層水泥砂漿砌片石； ④混凝土板拼砌溝槽； ⑤混凝土護面加固，粗糙底面； ⑥石床防護鋪砌； ⑦混凝土粗糙底面； ⑧混凝土橫肋式或方塊式粗糙溝槽； ⑨巖石中平整鑿出的溝槽； ⑩粗鑿出的巖石溝槽。

墊層一般用砂礫、礫石、碎石，厚為10～20 cm。單層鋪砌厚15～20 cm，雙層為35 cm。

(2)人工加糙的急流槽

為了減小縱坡很大的急流槽中水流的流速，常采用人工加糙的急流槽，其在平面上的形狀與普通急流槽一樣，水力計算也相同，只是粗糙系數采用人工加糙后的特種粗糙系數。常用的加糙形式有：矩形肋條、棋盤式方格、逆水流人字形橫條等。

(3)急流槽的出水部分

為減少加固工程，在急流槽終端或出水槽的起點設置消能設備，使水跌形成淹沒式。 一般消力池多采用矩形截面。分為有胸墻的消力池和無胸墻的消力池。

山坡很陡時，采用具有消能設備的單級或多級跌水，選用的聯結形式能形成淹沒式射流，使水流以最有利的形式通過。

具有消能設備的單級跌水，由進水槽、跌水坎和消力建筑三部分組成。常用的消力建筑形式有：消力池、消力檻和二者混合的復合建筑。

2017-05-11

U416.1

：C

：1008-3383(2017)07-0060-01