改建道路涵洞拼接探討

孫軻

（中國建筑第五工程局有限公司，長沙410000）

1 引言

在改擴建過程中，部分構造物可直接利用，如涵洞拼接加長也是道路改建中較為重要的部分。目前，涵洞拼接加長主要采用植筋法和沉降縫法，采用的拼接方法不同，涵洞拼接位置的受力狀態也完全不同。此外，舊路路基在道路多年的運營下，地基沉降已經基本完成，而涵洞加長部分位于新建路基，沉降還未完成，在道路擴建后，新舊涵洞之間必然有較大的沉降差異。因此，涵洞拼接位置在上部荷載和沉降差異下，將進一步導致其上路堤及路面發生破壞，從而導致裂縫產生，因此，在涵洞拼接時，新舊涵洞拼接的處理方式以及控制新舊涵洞的沉降差尤為重要。以上為涵洞拼接加長中遇到的主要問題，為了降低道路改過建中涵洞拼接的病害，需對涵洞拼接加長位置新舊涵洞受力及變形開展研究，總結出適合的涵洞拼接設計、施工方案，從而保證改擴建道路運營時涵洞的正常使用[1]。

2 涵洞拼接處相互作用分析

2.1 沉降縫拼接

新舊涵洞加長方式采用沉降縫拼接時，舊涵洞與新建加長部分相互獨立，在拼接位置，二者的作用通過路基的沉降差傳遞。在新建涵洞位置，路基填土及地基沉降相對較大，舊涵沉降位移較小，新建涵洞上方的土體對舊涵上方的土體作用了向下的托拽作用[1]，部分路基自重荷載傳遞給了舊涵，導致舊涵承受的豎向土壓力增大，而新建部分土壓力則相對減小。以往研究表明，當涵洞跨徑大，其上填土越高時，涵洞拼接位置的沉降差越大，新建部分涵洞傳遞給舊涵的土壓力越大。

2.2 植筋拼接

當新舊涵洞的加長方式采用植筋連接時，新建部分與舊涵連接成了一個整體，二者相互作用，一方面通過涵洞填土的沉降差實現；另一方面則通過植入的鋼筋傳遞，共同承擔其上的豎向土壓力及新舊涵洞的不均勻沉降。前者新舊涵洞的相互作用與沉降縫拼接方式相同，后者則通過植筋將部分應力傳遞給舊涵，也會導致舊涵的應力增大，新涵的應力減小。植筋傳遞應力的途徑主要為3個方面：（1）新建涵洞發生不均勻沉降，交界處發生錯動；（2）涵洞頂部土壓力導致新舊涵洞產生的撓度差異；（3）涵洞拼接加長完成后，混凝土自身的收縮徐變影響。因此，當新舊涵洞為植筋連接時，新舊涵洞相互作用影響的因素相對更多。當涵洞跨徑大、填土越高以及新舊地基剛度差異越大時，新建涵洞作用于舊涵附加應力則越大。

根據上述分析可知，當涵洞拼接加長方式采用植筋連接時，新建涵洞對舊涵施加的附加應力大于沉降縫拼接方式，并且當涵洞跨徑大、加長的長度越長、填土越高以及新舊地基剛度差異越大時，對舊涵的不利影響也隨之增大。

3 各類型涵洞拼接方式選擇

3.1 蓋板涵、箱涵拼接方式

當蓋板涵和箱涵采用植筋拼接時，在舊涵側壁上鉆孔注入植筋膠，利用鋼筋和植筋膠將新舊涵洞兩部分結合為整體。涵洞加寬部位鋼筋綁扎完成后，再與植入鋼筋進行綁扎或者焊接，最后混凝土澆筑完成拼接。采用沉降縫拼接時，則類似完全新建涵洞，只是需注意新舊涵洞之間的沉降縫處理，基礎下應填塞瀝青木板，拼接外側采用砂漿抹平，基礎頂面以上的沉降縫采用熱瀝青浸制麻絮填塞，內側采用砂漿抹平。填充完成后，在涵洞拼接外側涂兩層熱瀝青。

通過研究表明[3]，當涵洞拼接長度或跨徑大于4m或填土大于2m時，拼接位置產生較大拉應力，因涵洞拼接位置混凝土構件并未設置受拉鋼筋，相當于素混凝土構件，因此，容易超出混凝土的受拉強度，涵洞拼接處混凝土容易發生受拉破壞，并且拼接處沉降差不宜過大，較大的沉降差也會導致混凝土開裂。而采用沉降縫的拼接方式時，新舊涵洞拼接處拉應力明顯小于植筋連接，更容易滿足控制要求，但是舊涵洞加長的長度較短時，新建部分容易產生向路基外側的滑移。因此，當涵洞跨徑大、填土越高以及加長的長度較長時，宜采用沉降縫的拼接方式，反之則采用植筋拼接。

3.2 圓管涵拼接方式

圓管涵通常采用的預制結構并且對地基承載力要求較低，地基簡單處理即可滿足要求，因此，圓管涵的加長宜采用沉降縫拼接方式。在涵洞拼接位置，將舊涵墊層挖除0.5m，并在加長涵洞的位置0.5m內埋設鋼筋，然后澆筑混凝土，拼接方式如圖1所示，沉降縫以及防水層處理類似蓋板涵的處理方式。采用沉降縫拼接不僅施工簡單，同時也降低了建設成本。

圖1圓管涵拼接方式

4 涵洞拼接時的注意事項

在涵洞拼接設計過程中，應重視現有涵洞調查及檢測，分析是否可加長利用，掌握必要的基礎數據，涵洞尺寸、進出口位置測量準確，確保新舊涵洞的平縱位置拼接順暢。同時應盡可能地收集原有橋涵的施工圖和竣工圖文件，選擇合理的拼接加長方案。

在施工過程中，首先應拆除舊涵洞口的墻身和鋪砌等結構，舊涵破壞較為嚴重的部分也應進行分段拆除，并做好臨時支撐。洞口拆除后，再進行地基處理，提高地基的整體穩定性，降低新舊涵洞的沉降差，防止涵洞拼接位置出現受拉破壞，保證改擴建道路的正常運營。若新建涵洞處于軟弱層，地基承載力不符合設計要求且差距不大時，可將基礎換成整體式并且寬度加大，或者采用換填等方法提高承載力。換填時，挖除地基中的軟土，并換填中粗砂礫后進行壓實，可滿足相關規范要求，地基承載力不符合設計要求且差距較大時，則可考慮樁、土的復合地基提高承載力。采用植筋法拼接時，施工應將涵臺需鑿毛清理干凈，植入鋼筋使用電錘鉆孔，與新舊涵洞澆筑為一體，加入的黏合劑需完全固化后方可施加荷載。采用沉降縫拼接時，涵洞可采熱瀝青浸制麻絮填塞，外側涂2層熱瀝青。

涵洞施工完成后，當涵頂填土厚度小于0.5m時，應禁止重型車輛通過，并且禁止使用振動壓路機進行碾壓。臺背回填透水性材料，兩側對稱平衡填筑，從涵身向后2m的地面，向上1∶1挖臺階，直至與涵洞頂齊平。涵洞缺口較窄，重型機械無法進行壓實時，應選用小型機械進行壓實，嚴格按照規范施工每層厚度不大于15cm，控制碾壓遍數使之每層不少于10遍，每層壓實度均進行檢驗，壓實度標準要求≥96%。

5 結語

當蓋板涵、箱涵涵洞拼接長度或跨徑大于4m或填土大于2m時，宜選擇沉降縫拼接，反之則采用植筋拼接，圓管涵由于跨徑較小且大部分為預制結構，可采用沉降縫拼接。在設計施工過程中，需重視拼接涵洞的受力特征以及控制新舊涵洞的沉降差，設計時，選擇合理的拼接方式，施工時還需處理好涵洞拼接施工工藝，避免在道路運營時涵洞拼接位置過早出現開裂導致路基路面的破壞，保證改擴建道路運營時拼接涵洞的正常使用。