公路工程中，小橋涵類型按填土高度劃分時的一種，當 涵洞洞頂填土高度小於0.5m時叫明涵，通常在低填方和挖方路段時採用。涵洞按洞頂填土情況可以分為明涵和暗涵兩類。明涵是指洞頂不填土的涵洞，適用於低路堤，淺溝渠；暗涵是指洞頂填土大於50cm的涵洞，適用於高路堤、深溝渠。這裡所說的“洞頂填土”高度是指洞頂至路面頂最薄處的高度。明涵只在涵洞頂做路面的面層。
基本介紹
- 中文名：明涵
- 外文名：open culvert
- 套用領域：公路工程
- 劃分方法：按填土高度劃分
- 說明：填土高度小於0.5m時叫明涵
- 所屬類別：交通
脫空處理,結束語,
脫空處理
明涵台背板出現的問題
橋頭搭板脫空是導致搭板斷裂、橋頭連續跳車,影響行車安全和舒適性的常見病害。分析原因,橋涵建成通車後季節性水位變化及多雨季節地表水入滲直接導致錐坡或涵洞口擋牆後板下土體的強度軟化,進而土基逐漸沉降變形,出現了局部弱支撐、裂縫、不均勻沉降,致使搭板支承面下形成脫空,重車通過時,搭板由均勻支承變為不均勻支承,並在脫空區最大沉降值處的板下位置產生應力集中,逐漸產生的裂隙進一步使後部應力增大,當應力超過允許彎拉應力,搭板就開始斷裂。特別是搭板過長時,更易產生斷裂。早期不發現及時,就會板體斷裂、沉陷、翻漿,最後導致跳車甚至出現險情。
在行車荷載作用下,搭板沉陷與脫空區吻合,形成新的差異變形區,導致更為嚴重的跳車。另外,搭板下脫空區的擴展,將危及搭板下枕梁的穩定性。這種現象在高等級公路上比較普遍,嚴重影響行車的速度、舒適性和安全性。例如保津高速跨線橋橋頭跳車, 112國道、102國道等橋樑橋頭跳車現象普遍,及時發現、採取措施是十分必要的。否則,一旦斷裂後, 進行補救工作難度大、費用高,既影響通車,也會造成不良的社會影響。搭板脫空的灌漿補強,能及時阻車、消除板下脫空,使橋頭搭板處於比較完好的工作狀態。
橋頭搭板及明涵台背板的設計現狀
為了防止橋頭工後沉降出現錯台現象引起的跳車,設定橋頭搭板是一項必要措施。然而,在工程實踐中,建成通車後不久常會發生斷裂現象。作為過渡,它可使橋頭突變性跳車緩解並將產生的差異沉降分散在一定距離上。但是,由於財力不足、前瞻性研究不夠等諸多原因導致設計單位保持採用橋頭搭板和明涵台背板下的習慣做法,很少顧及實際情況帶來的消極影響,橋樑及明板涵洞在重視安全設計的前提下,採用8% 石灰土將橋台背牆後8m 長、2m 厚範圍內的原狀土換填,路基碾壓機械無法靠近涵壁和台背,形成客觀存在的隱患,但搭板建成時其下是均勻支承,經過計算滿足行車及規範要求,而超載重車夜間行駛的普遍現象不但破壞道路,更嚴重的是破壞橋樑結構。
明涵台背板下脫空的處治施工工藝
板下封堵是對搭板板下脫空和基層中的細小空隙灌漿,以加固現有路面的工程技術,採用壓密灌漿方法使向外擴張的漿泡在土體中產生複雜的徑向和切向應力體系,從而使漿液與土體產生具有膠結力的化學反應,把鬆散的土粒連線在一起,使土體的整體結構得到加強。在搭板尚未發生嚴重裂縫時早期發現,板下封堵是一種比較經濟的修複方法,其突出優點在於提高路面板下基層的均勻支撐能力,提高強度,一般情況下基層與板體形成緻密膠結,相當於增加了板厚和增加搭板間的傳荷能力,減少了車輛荷載對板體產生的疲勞損傷,延長了板體的使用壽命。具體施工工藝及方法步驟如下:
3.1 涵台背及橋頭搭板下的封堵施工工藝流程
準備灌漿設備和注漿鑽孔施工,製漿、灌漿、養生,封堵效果檢測,封孔清場。
3. 2 脫空檢測方法
由於橋頭搭板和明涵台背厚度大(一般為0. 35m～0. 60m ) 且板內配筋較密、板下脫空尺寸大、脫空區大部分與錐坡連通,實踐證明,套用貝克曼式彎沉儀和黃河JN - 150標準車(單軸載10t )輪側彎沉法測定脫空狀況不適合。 合適的方法是套用探地雷達進行檢測。
3. 3 布孔
為了避免造成經濟上的巨大浪費和搭板的過度損害,橋頭搭板和明涵台背的注漿孔的布置要均勻, 二級及以上級別道路位置應在路線中心沿搭板假縫處,其他等級道路應在搭板標高相對較高處比較合理,數量根據搭板長度及影響範圍確定。實踐表明, 根據脫空程度,每塊搭板上應布2～3個孔,以利灌實。
3.4 鑽孔
橋頭搭板和明涵台背注漿孔不適合用HZ- 160 型混凝土取芯機,該型號取芯機對配筋混凝土鑽進速度很慢,鑽頭遇到鋼筋磨損高,進尺慢,導致成本增加。可用風鎬成孔法,速度快,成本底,成孔質量高,實踐證明切實可行。
3. 5 漿液配合比
漿液配置的關鍵是如何確定漿液的配合比。 配合比要求能保證漿液在注漿時有較好的流動度、較快的固結速度以及漿液在凝固後具有較高的彎拉強度和較小的體積收縮。 可通過室內試驗確定漿液的最佳配合比。由於橋頭搭板和明涵台背板下脫空尺寸大,漿液凝固後的體積收縮較大,將影響封堵效果。混凝土的收縮是由硬化過程中的物理化學反應以及混凝土的溫度變化引起的。 路面板在灌漿加固時不能完全卸載,在加固施工過程中仍然承受一定的荷載(板自重,施工荷載、活載等) ,導致後填充結石體的應力和應變滯後,會產生微小間隙。套用帶有膨脹性的氟石粉和膨脹劑U EA( U 型膨脹劑, U—T ype Ex pensive是中國建築材料科學研究院1985年研製成功的高效膨脹劑,用特製硫鉛酸鹽熟料與明礬石、石膏等磨製而成)作為添加劑,有助於減少收縮。
微膨脹混凝土是在混凝土和砂漿中摻入起膨脹作用的外加劑,依靠外加劑本身的化學反應或水泥等其他成分反應,在水化期產生一定的限制膨脹,補償混凝土的收縮。 膨脹劑主要用於為減少乾燥收縮而配置的,目的是為了提高抗裂強度和抗裂縫承載能力。產的高效減水劑FDN (萘磺酸鹽系高效減水劑)和膨脹劑U EA。根據實驗結果,施工時選用了表2中5號配比作為橋頭搭板和明涵台背板下脫空封堵的製漿配合比,封堵效果良好。
3. 6 灌漿
搭板下封堵,灌漿壓力應儘量小,以免錐坡因壓力過大而坍塌。由於搭板下脫空區較大,灌漿最好是無壓流入方式。 灌漿時應密切觀察台前錐坡、台縫、搭板側向及涵縫等部位是否溢漿,及時抹堵,否則既造成浪費,又影響灌漿封堵效果。應當指出的是,由於地表水的長期沖刷,致使大部分錐坡的擋牆下也在不同程度上產生脫空,搭板下脫空區與錐坡擋牆下的脫空區相通,會使實際灌漿施工治理用漿量大大增加。搭板下灌漿封堵需進行多次隔日補漿,對30cm 以上的脫空,補漿不少於3次, 10cm～30cm的,不少於2次, 10cm 以下的,不少於1次。
3. 7 封堵效果檢測
搭板下灌漿封堵質量檢測是封堵工程的重要一環,由於封堵工程隱蔽性強,搭板厚度大,準確評定脫空區的封堵狀況十分困難。經過實踐,採用SIR- 10H型探地雷達並結合封堵橋頭搭板的現場鑽孔取芯研究。探測範圍(水平距離為2. 5m～3. 0m ,探測深度為0. 3m～0. 6m )內,反射強烈, 顯而易見,封堵30d 後脫空區內被高強度、緻密體填充。該脫空區加固效果很好,路基隱患排除。對套用帶有膨脹性的氟石粉和膨脹劑U EA 作為添加劑的橋頭搭板和明涵台背下脫空的封堵,鑽孔檢測發現填充物與搭板底面接觸很好,而未用帶有膨脹性的氟石粉或膨脹劑U EA作為添加劑的封堵鑽孔,檢測發現有的接觸好,有的差些。
結束語
由此可見,對於橋頭搭板或明涵台背板下的大尺寸脫空的封堵,採用帶有膨脹性的氟石粉或膨脹劑UEA 作為添加劑對提高封堵工程質量是十分必要的。實踐表明,若在漿液中不添加一定的膨脹劑, 則不能對橋頭搭板或明涵台背板下的大尺寸脫空進行有效封堵。
通過工程實踐取得的效果,總結可知對根治橋頭跳車應當早期發現搭板下脫空,並且早期治理,才能夠在很大程度上節約資源,產生社會效益。
