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【摘 要】随着经济建设的飞速发展，高速公路的兴建已是必然。本文通过对高速公路涵洞出现病害的原因进行分析，分别从设计、材料、施工、养护、运营、环境等方面来进行分析，针对性地提出相应的预防措施等技术建议，以期借鉴和重视。
【关键词】高速公路；涵洞；病害；防治
一、涵洞病害产生的原因
1设计原因
（1）缺少涵洞勘察资料与涵洞设计验算资料，甚至不合理的涵洞设计标准图也对涵洞的设计产生一定程度的负面影响。当有不均匀沉降时，就容易造成涵节处分离、错口，水就可以从缝隙中渗漏出去，墙体基础埋深浅，对最大冲刷和最大冻深考虑不周，从而造成墙体的破坏。
（2）涵节之间的平直对接形式，中间缝隙用沥青麻袋填塞，其侧向抗剪力很小，当涵两侧路基土在填筑或夯实不均匀时在行车荷载的作用下，很容易使某些管节产生侧向位移，导致涵节处分离、错口。
（3）涵洞洞口铺砌面短，出水洞口一般都没有超过翼墙尾端，而且隔水墙外也没对沟渠底进行有效加固，造成涵洞的底部冲刷由此处发生，翼墙、端墙厚度偏小，墙背面坡比小，墙体自重轻，抗倾覆能力低，在墙外填土压力作用下，致使墙体向外倾斜，直至倒塌。
2材料原因涵洞防水材料通常有防水混凝土、沥青、油毡等，这些防水材料不能满足要求，导致防水能力下降，最终导致渗漏的发生，有的施工方用城建用的下水道涵管代替公路工程用涵管，所采用的砌石或混凝土强度达不到设计要求。
3施工原因不按施工规范和设计文件的要求施工，违规操作。偷工减料，没有采用渗透性材料回填，使水泥砂浆和混凝土标号低于设计要求，基础埋深未达到设计要求的深度等；对护坡、洞口铺砌及隔水墙等附属结构施工不重视，施工质量差。涵洞的破坏主要是由土压应力集中引起的纵向结构破坏和由沉降不均匀引起的横向结构破坏，或由这两个原因共同引起的结构斜向破坏。对基础开挖后的地基承载力未进行检测，造成地基承载力不能满足设计要求；为节省费用加快工程进度，施工单位对已破损的涵管不予更换，对涵洞安全使用留下隐患。
4养护原因管养单位和人员忽视规范的日常检查工作，不能及时发现病害和隐患，以致产生不良后果。施工时不重视对混凝土的后期养护，造成混凝土的收缩徐变过大最终导致混凝土开裂。
5运营原因
在运营中汽车的超速、超载造成并加剧病害发展、恶化。
3.6环境影响
由于涵洞都处在恶劣的自然环境中，难免受到不同程度的影响。尤其在遭遇地震时，由于地形地貌产生剧烈变化，致使涵洞结构难以抵抗巨大的压力而导致破坏，地基失效致使基础急剧下沉或不均匀下沉也是引起涵洞结构破坏的的主要原因。
二、涵洞通道的病害类型及处理方案
对于原有高速公路的涵洞通道，大部分涵洞通道使用现状良好，排水、通行顺畅，但也部分涵洞通道出现了病害，通过对病害的分晰，原有涵洞主要的病害类型及处理方案如下：
1混凝土缺陷处理
1.1混凝土碱化处理
成因分析
混凝土碱化即为混凝土碱集料反应，是指混凝土中某些活性矿物集料与混凝土孔隙中的碱性溶液之间发生的反应。影响混凝土碱集料反应的主要因素是混凝土中碱含量及集料本身有无反应活性及孔隙中的含水量。其破坏的重要特征为混凝土表面开裂。裂缝多在施工数年甚至十几年以后出现，并随着环境湿度的增大而发展。
危害分析
碱集料反应导致混凝土耐久性能丧失，它引起的混凝土结构破坏的发展速度和破坏程度，比其它耐久性破坏更快、更严重。最大的危害是推波助澜，助长其它耐久性破坏作用加速，并产生破坏的协同效应。
处理方案
对混凝土泛碱部位用于刷子用力刷除，再用水和刷子清洗，对不溶于水的泛碱物质可以用稀释后的弱酸清洗，然后灌注环氧树脂浆液封闭裂缝，用水泥基灌浆材料修复混凝土破损表面。同时通过重做空心板铰缝、桥面铺装及完善桥面排水系统等排除积水方法切断碱骨料反应的发生条件。
1.2混凝土碳化处理
成因分析
混凝土碳化是指混凝土中的氢氧化钙与渗入混凝土中的二氧化碳或其它酸性气体发生化学反应的过程。碳化的实质是混凝土的中性化。
危害分析混凝土碳化导致混凝土保护层脱落，使钢筋表面的钝化膜破坏，造成钢筋腐蚀，降低了混凝土的耐久性。
处理方案
先将松散部分清除，再用水泥基灌浆材料进行修补。已出现露筋、保护层剥落时，先将松动的保护层凿去，清除锈迹，用水泥基灌浆材料修复，恢复保护层。如果钢筋锈蚀较为严重使钢筋的强度降低较多，待表面修补后粘碳纤维布进行补强。
1.3混凝土蜂窝麻面处理
将蜂窝、麻面、空洞等缺陷周围凿毛、洗净.用水泥基灌浆材料修补；对掉块、露筋部位应清除钢筋锈迹，凿去松动的混凝土，洗净结构表面，用环氧砂浆修补。
2混凝土裂缝处理
产生原因：这里的裂缝指的是裂缝宽度较小，对结构的安全性影响不大的裂缝。裂缝包括结构裂缝和非结构性裂缝。
结构性裂缝主要包括正常裂缝和沉降引起的裂缝。非结构裂缝主要包括收缩裂缝、温度裂缝和钢筋锈胀裂缝等。
正常裂缝是指在使用阶段钢筋混凝土结构出现的裂缝，这种裂缝是不可避免的。在正常使用条件下，不影响结构安全性，但会对结构的耐久性造成影响，缩短结构的使用寿命，因此，本次改善设计对此类裂缝也进行了处理。由于基礎不均匀沉降，将引起结构的内力变化，可能导致结构出现裂缝。原有的旧路已运营十几年，沉降已基本完成，不会再引起裂缝的较大发展。故本次改善设计对地基不再进行处理，仅对由于地基沉降引起的裂缝进行修补。
非结构裂缝主要包括收缩裂缝、温度裂缝和钢筋锈胀裂缝。此外，由于混凝土发生碱集料反应，使得反应生成物吸水膨胀.造成混凝土表面开裂。无论何种原因产生的裂缝.都会对混凝土结构的耐久性造成影响。 裂缝封闭的原则：裂缝宽度≥0.1mm的裂缝采用压浆法进行修补，裂缝宽度3.3八字翼墙处理
病害原因：由于施工原因或涵身与八字翼墙之间发生不均匀沉降，造成八字翼墙与涵身间填缝料脱落。
处理方案：用干燥麻絮浸透沥青后填实。对于需要双侧加宽的涵洞、通道，由于原八字翼墙需进行拆除，因此原有八字翼墙的病害不再进行处理。
3沉降缝处理
病害原因：由于施工不当，长期运营，年久失修，造成沉降缝间填缝料脱落，渗水严重。处理方案：在沉降缝两侧各凿15厘米宽.5厘米深凹槽，用环氧砂浆抹平后保留4厘米深，30厘米宽的标准凹槽，在缝两边每隔30厘米用冲击钻打对称眼安装12毫米×130毫米镀铬膨胀螺栓各一根，去掉缝内杂物，塞满沥清麻丝，然后安装止水橡皮，将5毫米×50毫米镀锌扁钢按膨胀螺栓的尺寸打孔并压紧在止水橡皮上，紧好螺丝使其紧贴洞壁，起到防水防渗效果，再用沥青油膏填平空晾和凹槽。用机械高压喷砂清除伸缩缝两侧混凝土表层碳化物，用环氧树脂粘贴好三层玻璃丝布，使其表面无浪边，无气泡，坚实牢固。
3.1边坡处理
病害原因：由于路基边坡被水冲刷，造成边坡出现大面积坍陷。
处理方案：对于边坡的坍陷，在边坡上挖台阶重新填土冲击碾压后，恢复原有的护坡。
3.2铰缝脱落、涵顶铺装处理
病害原因：由于交通量的不断增加以及超载车辆的影响，板问铰缝及涵顶铺装难以承受渠化交通下的重载车辆荷载的反复作用，造成板间铰缝混凝土脱落，涵顶铺装病害严重。有些行车道板由于各方面病害的影响，已影响其正常的使用功能。
处理方案：加固时首先将涵顶铺装全部凿除。将铰缝的细石混凝土清理干净，然后在铰缝两侧的行车道板顶植筋，将植筋向企口缝处扳倒与相邻板块的植筋相互焊接，然后向铰缝处喷注高强抗拉复合砂浆（HTCM），在板底加焊连接钢板，最后加铺涵顶铺装。涵顶铺装按照新的结构进行施工。双侧拼宽新涵洞通道的涵顶铺装同改造后的涵顶铺装，板顶不植筋。
3.3盖板处理
病害原因：由于施工质量或钢筋锈蚀较为严重等各方面原因，已影响到暗涵、暗通道盖板正常的使用功能。
处理方案：采用原位铆粘钢板修复。原有暗涵、暗通道间脱落的混凝土采用环氧砂浆进行勾缝。
3.4管涵处理
病害原因：由于管涵长期受潮湿环境的影响，加之受水流冲刷及水中重推移质（砖头、石块等）的撞击，造成管涵内壁破损严重.出现不同程度的露筋，影响管涵的正常使用功能。
处理方案：对于个别管节内壁破损严重的采用原位铆粘钢板修复；对于整个管涵内壁破损严重的在原有管涵内顶推小管，原有管涵与小管间的缝隙用水泥基灌浆材料注浆。
3.5拱涵裂缝处理
病害原因：通过现场调查分析，拱涵开裂的原因主要有以下几个方面：①由于拱涵对拱顶和台背两侧路基的填前处理、对称分层压实、地基承载力的要求较高，因此施工顺序、构造处理、填方压实、涵台刚度不够以及基础不均匀沉降等均导致涵洞出现裂缝；②部分拱涵涵台身尺寸偏小，刚度不能满足要求，从而使拱脚发生水平位移，引起拱顶下缘拉应力超过水泥混凝土的容许应力；③部分拱涵地基承载力不够，也可能使拱涵产生不均匀沉降。从而引起拱顶开裂。虽然现有拱涵结构的整体承载力可以满足正常使用要求.但拱涵顶面的纵向裂缝较多，将对拱涵的整体刚度有所削弱，必须对拱涵进行加固补强。
处理方案：在拱涵、拱通道处理时，根据裂缝宽度的不同，分别采用以下几种处理方案：对缝宽<0.1mm的拱涵、拱通道进行封缝处理；对0.1≤缝宽≤2mm的拱涵拱通道进行压力灌浆法灌缝。对裂缝较大的拱涵、拱通道进行压力灌浆法灌缝，对侧墙后背进行灌浆处理，再在拱顶部分区域浇筑25cm厚的钢筋砼内衬。
考虑到拱涵、拱通道的地基经过十几年的运营，固结已基本完成。因此对地基不再进行处理。
3.6洞口、洞内淤积，排水不畅
病害原因：由于水中的杂物、土逐步沉积，造成洞口、洞内淤积，排水不畅，影响涵洞通道的使用性能。
处理方案：对淤积物进行及时清理，保持通畅。
三、结语
综上，公路涵洞的处理措施应根据公路涵洞所处的地质条件以及氣候环境等因素综合考虑。各级公路管理部门要提高对涵洞管理的认识，严格把好设计与施工质量关，提出涵洞新建及其病害预防合理的技术建议，为涵洞的设计施工及日常养护提供技术参考。
参考文献：
[1]王伟广.沿海地区高速公路涵洞病害成因及防治对策[J].黑龙江交通科技，2011，6.
【关键词】高速公路；涵洞；病害；防治
一、涵洞病害产生的原因
1设计原因
（1）缺少涵洞勘察资料与涵洞设计验算资料，甚至不合理的涵洞设计标准图也对涵洞的设计产生一定程度的负面影响。当有不均匀沉降时，就容易造成涵节处分离、错口，水就可以从缝隙中渗漏出去，墙体基础埋深浅，对最大冲刷和最大冻深考虑不周，从而造成墙体的破坏。
（2）涵节之间的平直对接形式，中间缝隙用沥青麻袋填塞，其侧向抗剪力很小，当涵两侧路基土在填筑或夯实不均匀时在行车荷载的作用下，很容易使某些管节产生侧向位移，导致涵节处分离、错口。
（3）涵洞洞口铺砌面短，出水洞口一般都没有超过翼墙尾端，而且隔水墙外也没对沟渠底进行有效加固，造成涵洞的底部冲刷由此处发生，翼墙、端墙厚度偏小，墙背面坡比小，墙体自重轻，抗倾覆能力低，在墙外填土压力作用下，致使墙体向外倾斜，直至倒塌。
2材料原因涵洞防水材料通常有防水混凝土、沥青、油毡等，这些防水材料不能满足要求，导致防水能力下降，最终导致渗漏的发生，有的施工方用城建用的下水道涵管代替公路工程用涵管，所采用的砌石或混凝土强度达不到设计要求。
3施工原因不按施工规范和设计文件的要求施工，违规操作。偷工减料，没有采用渗透性材料回填，使水泥砂浆和混凝土标号低于设计要求，基础埋深未达到设计要求的深度等；对护坡、洞口铺砌及隔水墙等附属结构施工不重视，施工质量差。涵洞的破坏主要是由土压应力集中引起的纵向结构破坏和由沉降不均匀引起的横向结构破坏，或由这两个原因共同引起的结构斜向破坏。对基础开挖后的地基承载力未进行检测，造成地基承载力不能满足设计要求；为节省费用加快工程进度，施工单位对已破损的涵管不予更换，对涵洞安全使用留下隐患。
4养护原因管养单位和人员忽视规范的日常检查工作，不能及时发现病害和隐患，以致产生不良后果。施工时不重视对混凝土的后期养护，造成混凝土的收缩徐变过大最终导致混凝土开裂。
5运营原因
在运营中汽车的超速、超载造成并加剧病害发展、恶化。
3.6环境影响
由于涵洞都处在恶劣的自然环境中，难免受到不同程度的影响。尤其在遭遇地震时，由于地形地貌产生剧烈变化，致使涵洞结构难以抵抗巨大的压力而导致破坏，地基失效致使基础急剧下沉或不均匀下沉也是引起涵洞结构破坏的的主要原因。
二、涵洞通道的病害类型及处理方案
对于原有高速公路的涵洞通道，大部分涵洞通道使用现状良好，排水、通行顺畅，但也部分涵洞通道出现了病害，通过对病害的分晰，原有涵洞主要的病害类型及处理方案如下：
1混凝土缺陷处理
1.1混凝土碱化处理
成因分析
混凝土碱化即为混凝土碱集料反应，是指混凝土中某些活性矿物集料与混凝土孔隙中的碱性溶液之间发生的反应。影响混凝土碱集料反应的主要因素是混凝土中碱含量及集料本身有无反应活性及孔隙中的含水量。其破坏的重要特征为混凝土表面开裂。裂缝多在施工数年甚至十几年以后出现，并随着环境湿度的增大而发展。
危害分析
碱集料反应导致混凝土耐久性能丧失，它引起的混凝土结构破坏的发展速度和破坏程度，比其它耐久性破坏更快、更严重。最大的危害是推波助澜，助长其它耐久性破坏作用加速，并产生破坏的协同效应。
处理方案
对混凝土泛碱部位用于刷子用力刷除，再用水和刷子清洗，对不溶于水的泛碱物质可以用稀释后的弱酸清洗，然后灌注环氧树脂浆液封闭裂缝，用水泥基灌浆材料修复混凝土破损表面。同时通过重做空心板铰缝、桥面铺装及完善桥面排水系统等排除积水方法切断碱骨料反应的发生条件。
1.2混凝土碳化处理
成因分析
混凝土碳化是指混凝土中的氢氧化钙与渗入混凝土中的二氧化碳或其它酸性气体发生化学反应的过程。碳化的实质是混凝土的中性化。
危害分析混凝土碳化导致混凝土保护层脱落，使钢筋表面的钝化膜破坏，造成钢筋腐蚀，降低了混凝土的耐久性。
处理方案
先将松散部分清除，再用水泥基灌浆材料进行修补。已出现露筋、保护层剥落时，先将松动的保护层凿去，清除锈迹，用水泥基灌浆材料修复，恢复保护层。如果钢筋锈蚀较为严重使钢筋的强度降低较多，待表面修补后粘碳纤维布进行补强。
1.3混凝土蜂窝麻面处理
将蜂窝、麻面、空洞等缺陷周围凿毛、洗净.用水泥基灌浆材料修补；对掉块、露筋部位应清除钢筋锈迹，凿去松动的混凝土，洗净结构表面，用环氧砂浆修补。
2混凝土裂缝处理
产生原因：这里的裂缝指的是裂缝宽度较小，对结构的安全性影响不大的裂缝。裂缝包括结构裂缝和非结构性裂缝。
结构性裂缝主要包括正常裂缝和沉降引起的裂缝。非结构裂缝主要包括收缩裂缝、温度裂缝和钢筋锈胀裂缝等。
正常裂缝是指在使用阶段钢筋混凝土结构出现的裂缝，这种裂缝是不可避免的。在正常使用条件下，不影响结构安全性，但会对结构的耐久性造成影响，缩短结构的使用寿命，因此，本次改善设计对此类裂缝也进行了处理。由于基礎不均匀沉降，将引起结构的内力变化，可能导致结构出现裂缝。原有的旧路已运营十几年，沉降已基本完成，不会再引起裂缝的较大发展。故本次改善设计对地基不再进行处理，仅对由于地基沉降引起的裂缝进行修补。
非结构裂缝主要包括收缩裂缝、温度裂缝和钢筋锈胀裂缝。此外，由于混凝土发生碱集料反应，使得反应生成物吸水膨胀.造成混凝土表面开裂。无论何种原因产生的裂缝.都会对混凝土结构的耐久性造成影响。 裂缝封闭的原则：裂缝宽度≥0.1mm的裂缝采用压浆法进行修补，裂缝宽度3.3八字翼墙处理
病害原因：由于施工原因或涵身与八字翼墙之间发生不均匀沉降，造成八字翼墙与涵身间填缝料脱落。
处理方案：用干燥麻絮浸透沥青后填实。对于需要双侧加宽的涵洞、通道，由于原八字翼墙需进行拆除，因此原有八字翼墙的病害不再进行处理。
3沉降缝处理
病害原因：由于施工不当，长期运营，年久失修，造成沉降缝间填缝料脱落，渗水严重。处理方案：在沉降缝两侧各凿15厘米宽.5厘米深凹槽，用环氧砂浆抹平后保留4厘米深，30厘米宽的标准凹槽，在缝两边每隔30厘米用冲击钻打对称眼安装12毫米×130毫米镀铬膨胀螺栓各一根，去掉缝内杂物，塞满沥清麻丝，然后安装止水橡皮，将5毫米×50毫米镀锌扁钢按膨胀螺栓的尺寸打孔并压紧在止水橡皮上，紧好螺丝使其紧贴洞壁，起到防水防渗效果，再用沥青油膏填平空晾和凹槽。用机械高压喷砂清除伸缩缝两侧混凝土表层碳化物，用环氧树脂粘贴好三层玻璃丝布，使其表面无浪边，无气泡，坚实牢固。
3.1边坡处理
病害原因：由于路基边坡被水冲刷，造成边坡出现大面积坍陷。
处理方案：对于边坡的坍陷，在边坡上挖台阶重新填土冲击碾压后，恢复原有的护坡。
3.2铰缝脱落、涵顶铺装处理
病害原因：由于交通量的不断增加以及超载车辆的影响，板问铰缝及涵顶铺装难以承受渠化交通下的重载车辆荷载的反复作用，造成板间铰缝混凝土脱落，涵顶铺装病害严重。有些行车道板由于各方面病害的影响，已影响其正常的使用功能。
处理方案：加固时首先将涵顶铺装全部凿除。将铰缝的细石混凝土清理干净，然后在铰缝两侧的行车道板顶植筋，将植筋向企口缝处扳倒与相邻板块的植筋相互焊接，然后向铰缝处喷注高强抗拉复合砂浆（HTCM），在板底加焊连接钢板，最后加铺涵顶铺装。涵顶铺装按照新的结构进行施工。双侧拼宽新涵洞通道的涵顶铺装同改造后的涵顶铺装，板顶不植筋。
3.3盖板处理
病害原因：由于施工质量或钢筋锈蚀较为严重等各方面原因，已影响到暗涵、暗通道盖板正常的使用功能。
处理方案：采用原位铆粘钢板修复。原有暗涵、暗通道间脱落的混凝土采用环氧砂浆进行勾缝。
3.4管涵处理
病害原因：由于管涵长期受潮湿环境的影响，加之受水流冲刷及水中重推移质（砖头、石块等）的撞击，造成管涵内壁破损严重.出现不同程度的露筋，影响管涵的正常使用功能。
处理方案：对于个别管节内壁破损严重的采用原位铆粘钢板修复；对于整个管涵内壁破损严重的在原有管涵内顶推小管，原有管涵与小管间的缝隙用水泥基灌浆材料注浆。
3.5拱涵裂缝处理
病害原因：通过现场调查分析，拱涵开裂的原因主要有以下几个方面：①由于拱涵对拱顶和台背两侧路基的填前处理、对称分层压实、地基承载力的要求较高，因此施工顺序、构造处理、填方压实、涵台刚度不够以及基础不均匀沉降等均导致涵洞出现裂缝；②部分拱涵涵台身尺寸偏小，刚度不能满足要求，从而使拱脚发生水平位移，引起拱顶下缘拉应力超过水泥混凝土的容许应力；③部分拱涵地基承载力不够，也可能使拱涵产生不均匀沉降。从而引起拱顶开裂。虽然现有拱涵结构的整体承载力可以满足正常使用要求.但拱涵顶面的纵向裂缝较多，将对拱涵的整体刚度有所削弱，必须对拱涵进行加固补强。
处理方案：在拱涵、拱通道处理时，根据裂缝宽度的不同，分别采用以下几种处理方案：对缝宽<0.1mm的拱涵、拱通道进行封缝处理；对0.1≤缝宽≤2mm的拱涵拱通道进行压力灌浆法灌缝。对裂缝较大的拱涵、拱通道进行压力灌浆法灌缝，对侧墙后背进行灌浆处理，再在拱顶部分区域浇筑25cm厚的钢筋砼内衬。
考虑到拱涵、拱通道的地基经过十几年的运营，固结已基本完成。因此对地基不再进行处理。
3.6洞口、洞内淤积，排水不畅
病害原因：由于水中的杂物、土逐步沉积，造成洞口、洞内淤积，排水不畅，影响涵洞通道的使用性能。
处理方案：对淤积物进行及时清理，保持通畅。
三、结语
综上，公路涵洞的处理措施应根据公路涵洞所处的地质条件以及氣候环境等因素综合考虑。各级公路管理部门要提高对涵洞管理的认识，严格把好设计与施工质量关，提出涵洞新建及其病害预防合理的技术建议，为涵洞的设计施工及日常养护提供技术参考。
参考文献：
[1]王伟广.沿海地区高速公路涵洞病害成因及防治对策[J].黑龙江交通科技，2011，6.