著重探討關于山區(qū)公路涵洞防護措施 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：目前國內針對山區(qū)公路橋涵的水毀問題研究較少，而且不深入。一般性、原則性的規(guī)定較多而針對具體問題的研究較少。因而，為適應我國山區(qū)高速公路快速發(fā)展的實際需要，迫切需要進行山區(qū)高速公路橋涵抗水毀機理的研究。本文著重探討關于山區(qū)公路涵洞防護措施。 關鍵詞：山區(qū)公路涵洞防護措施 Abstract: at present, the domestic in the mountainous area highway bridge damaged by flood less problem, and not deeply. General, the provisions of the principle and more to the problem of the study is less. Therefore, in order to adapt to the rapid development in the mountainous area highway of actual need, urgent need for the mountainous area highway bridge resistance mechanism of damaged by flood. This paper discusses about the rural highway tunnels protective measures. Keywords: mountain area highway tunnels protective measures U449 A 涵洞是公路或鐵路與溝渠相交的地方使水從路下流過的通道，作用與橋相同，但一般孔徑較小，形狀有管形、箱形及拱形等。此外，涵洞還是一種洞穴式水利設施，有閘門以調節(jié)水量。涵洞在公路工程中占較大比例，是公路工程的重要組成部分，由于涵洞是處于大自然環(huán)境 (風、霜、雨、雪、冰凍、高溫、水流沖擊 )和行車荷載的作用下，因此要求涵洞必須具備如下特點： (1)滿足排泄洪水能力，保證在 50年一遇洪水的情況下，順利快捷地排泄洪水。 (2)具有足夠的整體強度和穩(wěn)定性，保證在設計荷載的作用下，構件不產(chǎn)生位移和變 形。 (3)具有較高的可靠性和耐久性，保證在自然環(huán)境中，長期完好，不發(fā)生破損。一、涵洞水毀成因分析在山區(qū)公路的水毀中，涵洞的水毀占有很大的比例，并且破壞形式也多種多樣，影響因素眾多。造成涵洞水毀的原因主要有沖刷作用、淤積、滲漏及水壓力過大等幾個方面。 1、沖刷作用 在調查中發(fā)現(xiàn)，山區(qū)公路涵洞水毀主要是由沖刷作用造成的，破壞形式主要有以下兩類： 1）進出口沖刷破壞 山區(qū)公路所面臨的山谷一般都有較陡的坡度，從山谷中下泄的水流流經(jīng)涵洞時，涵洞孔徑通常對天然河床都有 較大的壓縮，致使進口斷面的流速中間較大，兩側較小，而水流進入進口斷面以前，整個水流斷面的流速都較大，這樣會對涵洞的進口處兩側產(chǎn)生較大沖擊力和沖刷作用。洪水來臨時，涵洞的進口處的沖刷作用更加強烈，極易造成進口被沖刷破壞，就可能導致整個涵洞被沖毀。即使涵洞進口沒有被水毀，遭受沖刷后防滲能力就會大幅下降，水流會深入涵洞洞身外圍的巖土體，路基巖土體在下滲水流的入滲和潛蝕作用下，強烈急劇下降，造成涵洞整體破壞，如果水流繼續(xù)發(fā)展，最終可能將路基沖毀。 2）淘空破壞 （ l）基底淘空 當水流由 自然河床流至涵洞入口時，由于河床底粗糙程度的變化、截水墻等原因，引起水流流速的變化，水流在這些部位周圍以強烈的渦流形式?jīng)_刷自然河床面泥沙，產(chǎn)生沖刷坑，最終淘空基底而危及涵洞結構的穩(wěn)定。涵洞的進、出水口處和容易受到水流直接撞擊的部位，由于防護設施和導流設施設計標準低，或者布置不合理，極易造成基底淘空，進而引起涵洞水毀。 （ 2）臺背淘空 臺背淘空是指涵洞臺背回填部分受到來自河流、邊坡坡面水的沖刷作用，造成回填材料流失而引起的結構物暴露、失穩(wěn)破壞的現(xiàn)象。涵洞由于位置布設不合理或者防護措施不夠 ，進口處翼墻或端墻直接承受洪水迎面沖擊，導致臺背填土淘空、垮塌，造成翼墻或端墻出現(xiàn)大裂縫或傾斜，危及涵洞安全。另外，涵洞出口段設計長度不足，擴散角太大而引起回流對翼墻淘刷，使得翼墻填土被淘空，導致翼墻傾斜、斷裂、沖垮，從而影響涵洞的穩(wěn)定性。 2、淤積 山區(qū)是多泥沙河流，善沖善淤，涵洞淤積現(xiàn)象嚴重。在自然情況下，河道水流驅使床面泥沙運動，泥沙運動后的床面又影響水流結構，河流總處于不斷變化和發(fā)展過程中。當涵洞修建后，涵洞位置處產(chǎn)生奎水，該處因斷面縮窄、流速增大而產(chǎn)生沖刷，大量泥沙在涵洞及其防 護構造物的阻擋作用下，在其周圍劇烈渦旋沉淀后形成淤積，從而影響水流的順暢通過，并對涵洞整體造成威脅。另外，山區(qū)降水量大，降雨季節(jié)比較集中，洪水來臨時，由于洪水流速快，沿途沖刷挾帶泥沙或漂浮物能力大，使河床抬高，堵塞涵洞口，使涵洞過水斷面減小，涵洞側面受力過大，導致結構物的破壞，引起涵洞水毀。調查發(fā)現(xiàn)，淤積產(chǎn)生的原因主要有涵洞位置處排水不暢，匯水區(qū)上游山坡陡峻、河溝縱坡大，河水泥沙含量大等。另外，由洪水引發(fā)的滑坡、泥石流等自然災害破壞力巨大，攜帶大量泥砂和樹枝，堵塞涵洞洞口，水流無法通過，從而將下游路基整體摧 毀。淤積造成的涵洞破壞。 3、滲漏 滲漏是山區(qū)公路涵洞常見病害之一，如果不加重視，必將影響涵洞的結構穩(wěn)定性、耐久性、外觀質量以及臺背路基的穩(wěn)定性等。涵洞的滲漏方式主要有以下三種形式： 1）由內到外 這種形式常見于壓力涵洞或半壓力涵洞。由于洪水超標，涵洞內水壓力過大和涵洞連接縫止水老化，易使防水層破裂或脫落。這類涵洞通過的水位較高，當水通過涵洞洞壁滲入路基后，導致路基填土的含水量增大，強度相應降低，結果產(chǎn)生不均勻沉降，嚴重的還會造成涵洞兩側及洞口邊坡路基失穩(wěn)。長期這樣使 混凝土內鋼筋受到侵蝕，引起涵洞結構性破壞。 2）由外到內 這種形式通常由于涵洞周圍填土不密實或未設截水環(huán)，在高水頭差的作用下，水流沿涵洞臺身或頂部由外到內滲漏，形成集中滲漏，長期這樣甚至會侵蝕混凝上板內鋼筋，導致混凝土剝落，嚴重的會引起涵洞結構性破壞。 3）涵洞鋪砌冒水 這種形式常見于基底地下水豐富，地下水位較高時，特別是降暴雨后。如果涵洞鋪砌冒水會帶走鋪砌下面的地基土，淘空基底，影響涵洞的穩(wěn)定。調查中發(fā)現(xiàn)，山區(qū)公路涵洞滲漏破壞較多。 4、水壓力過大 山區(qū)特殊的地形地貌、氣候特征和環(huán)境特點使得山區(qū)成為暴雨多發(fā)區(qū)和高值區(qū)，暴雨具有強度大、歷時短、雨量集中等特點。當洪水來臨時，河流水位暴漲暴落，水流速度非常大。水流通過涵洞時，洪水超標，涵洞內的水壓力變大，不斷的沖擊、撞擊管壁，引起涵管壁破裂，造成涵洞水毀。另一方面，由于洪水巨大的沖刷、侵蝕作用，涵洞外水壓力急劇增大，使得涵管外壁承受巨大的水壓力，當超過一定界限，造成涵洞洞身出現(xiàn)較大裂縫，更嚴重的可以使涵洞洞身斷裂，使得涵洞整體破壞。 二、山區(qū)公路涵洞防護措施分析 從理論上講涵洞的 水流平面擴散要均勻、減小局部的最大單寬流量、改變鋪砌末端水流的垂直流速分布等方面的可以有效的減小水流沖刷對涵洞的影響。為了驗證理論分析的正確性，同時提出涵洞合理的防護消能方式，為工程實際服務，我們對涵洞出口鋪砌的長度、挑坎的布置形式、拋石防護等幾個方面進行了試驗研究并得出如下結論。 1、增加涵洞后的鋪砌長度 增加涵洞后的鋪砌長度，可以減少沖刷坑對涵洞的威脅，減少涵洞破壞的幾率。特別是當流量較大時，鋪砌越長，對涵洞的防護效果越好，效果越明顯。采用較短的鋪砌時，出口處水流的流速較大，水流來不 及向兩側擴散，水流的流速不均勻，造成局部沖深過大，而采用較長的鋪砌時，水流在鋪砌段內流速趨向于均勻流，因此垂裙處沖刷深度較為一致，對下游河床的沖刷深度也較小，最大沖刷點也距離垂裙較遠，由此可以得到，加長鋪砌，可以改變水流的流態(tài)和流速的垂直分布，因而減少沖刷深度，但鋪砌不宜過長，鋪砌過大將大大增加工程的造價。 2、設置不同級挑坎采用挑坎消能防護的方式，變沖為淤，可以減少水流對垂裙處的直接沖刷深度，特別是挑坎后有一段鋪砌時，防護消能的效果也較好。挑坎防護系一種構造物，來改變水流條件。它是緊靠涵洞加固段 的末端變沖為淤的防護方法，通過設置一級、二級、三級挑坎來實現(xiàn)目的。 當采用挑坎時，可以改變水流的流態(tài)，減小底流的流速，逐步形成面流的流態(tài)，并且當在鋪砌的末端再加一級挑坎時，可以進一步降低底部的流速，水流的上部流速更加增大，可以減少對垂裙后泥沙的直接沖刷。 在二級挑坎的后部，加鋪一定長度的鋪砌，消能的效果會更好，因為二級挑坎進一步消弱了水流的能量，其后加鋪一段距離，可以使水流的流態(tài)更加穩(wěn)定，減少局部最大流速的產(chǎn)生。設置三級挑坎，可以使垂裙后部變沖為淤，但處理不當會在兩側產(chǎn)生水流回漩，反而會 加大局部沖刷深度，此時可以采用降低河床加固標高的形式，即將河床鋪砌加固面標高降低到下坎頂或上坎頂與河床面齊平時，可以取得較好的消能效果。 三級挑坎式消能方式泄洪能力強，但消能率低，水流流態(tài)差，有明顯的回流現(xiàn)象，且橫軸漩流的影響區(qū)域和流速值較大。波浪式消能方式消能率位于三級挑坎式和挑流式之間，存在橫向分流、頂沖側壁及回流現(xiàn)象，橫軸漩流的影響范圍和流速值最大，下游防沖效果最差，此方案有待進一步修改。挑流式消能方式消能率最大，橫軸漩流的影響范圍及流速值最小，水流流態(tài)比較好，防沖效果比較明顯，優(yōu)于其他兩種 消能方式，是一種比較好的消能防沖方式。 3、出口處拋石防護 拋石防護可以起到較好的防護效果，特別是采用較大的礫石、較長的鋪砌長度鋪砌垂裙后部時，沖刷坑的深度有較大的減少，其原因在于較大的礫石的起動流速較大，其起動需要較大的流速，同時它還可以調整垂直流速分布，使河床沖刷坑平、淺、長，避免底流使沖坑出現(xiàn)陡、深、短的情況；而且有助于水流的平面擴散，不使旁側回漩，減小河床中部的沖刷坑深度，避免形成左右兩個沖刷坑危及邊坡的穩(wěn)定。 三、結論 目前國內針對山區(qū)公路橋涵的水毀問題研究 較少，而且不深入。一般性、原則性的規(guī)定較多而針對具體問題的研究較少。因而，為適應我國山區(qū)高速公路快速發(fā)展的實際需要，迫切需要進行山區(qū)高速公路橋涵抗水毀機理的研究。對山區(qū)高速公路橋涵抗水毀技術進行系統(tǒng)研究，合理進行山區(qū)高速公路沿線橋涵抗水毀設計，有針對性地采取預防措施，提出涵洞防護與加固的經(jīng)濟合理型式，從理論到技術措施建立一個相對完整的體系。對保障交通安全暢通，確保橋涵安全防洪，保證公路沿線人民生命財產(chǎn)安全，促進西部地區(qū)的經(jīng)濟、社會建設和可持續(xù)發(fā)展起著至關重要的作用；對山區(qū)公路涵洞的規(guī)劃、抗水災能力、養(yǎng)護皆具 有十分重要的意義。 參考文獻： 1李治平 .陜西公路水毀原因及防治對策 J.公路與汽運 .2003. 2沈波 ,艾翠玲 .我國山區(qū)公路排水問題及水毀調查分析 J.公路交通科技 .2006. 閱讀相關文檔 :連續(xù)箱梁裂縫的防治方法探討 淺談高速公路微表處養(yǎng)護技術應用 公路工程施工相關討論 瀝青砼路面施工平整度控制 淺析公路施工單位竣工資料的編制與整理 橋梁裂縫成因及預防措施探討 對連續(xù)橋梁懸臂施工中問題探討 關于變電站電氣安裝的質量問題與預防研究 補 償收縮混凝土的抗裂性能分析 高速公路橋梁樁基礎施工方案淺述 論企業(yè)標