某场平工程排水涵洞裂缝成因检测分析

胡国伟

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵阳 550002)

排水涵洞工程出现裂缝的原因有很多，为了更好的完成相应分析工作，要对排水涵洞裂缝成因检测内容进行分析，及时发现问题，进而更好解决问题，使排水涵洞工程作用能够得到合理发挥。

1 工程概况

都匀市某场地平整工程排水涵洞基本位于原洛邦河河道上，涵洞形式为双涵洞并排布置，洞口段布置两孔6.5m×7.0m(宽×高)城门洞型钢筋混凝土结构排水涵洞，洞身段布置两孔5.0m×6.0m(宽×高)城门洞型钢筋混凝土结构排水涵洞，采用明挖施工方式。涵洞底板高程为784.00m，坡度为0.007，总长度约为860m。涵洞桩号K0+050-K0+250m段下穿后建的外环东路路堤，上部覆盖厚度40m的路堤。涵洞桩号K0+042-K0+621m在进行洞身土方回填后，发现该桩号段涵洞底板及墙身出现了裂缝，而且混凝土结构也遭受到了破坏，着不仅会对工程外观造成影响，而且也会对工程在后期应造成不良影响，相关工作人员要提高对该项内容的探讨，做好相应分析工作。

为了对涵洞工程中的K0+042-K0+621涵洞底板及墙身出现裂缝的原因进行分析，工作人员要对涵洞工程外观质量(包含出现的裂缝现象)、钢筋间距鱼保护层厚度、混凝土结构抗强度在应用期间的整体抗拉强度、衬砌混凝土内部质量存在的问题和厚度、钢筋保护层厚与钢筋间距多项内容的检测，通过检测，能够及时发现问题，并且采取合理措施对问题进行处理。

2 外观质量缺陷与裂缝检测情况

对该水涵洞工程情况进行查看可以发现，涵洞工程中的裂缝部位主要集中在K0+077-K0+224段，通过观察发现墙身及顶拱混凝土表面出现了大量裂纹，对产生的裂缝进行统计，裂缝一共166条，其中贯穿性裂缝9条，底板混凝土下沉(错台)破坏7处，伸缩部位墙身错边破坏5处。其中左洞K0+152-K0+176段及右洞桩号K0+152-K0+200段的混凝土裂缝破坏严重，部分墙身部位混凝土已破裂、脱落，并伴随主筋外露、扭曲变形，部分底板混凝土下沉破坏严重，最大下沉量150mm；部分伸缩缝部位墙体错边严重，最大错开位置100mm。裂缝宽度为0.02-600mm，裂缝深度为0.01-1.0m(部分已贯穿)，裂缝走向主要为环向、斜向，多数裂缝较为严重，这些结构裂缝的存在，会引起渗漏现象，从涵洞的这些裂缝中会析出白色物体，这会对涵洞工程质量，以及应用造成直接影响。通过对裂缝尺寸大小进行明确可以发现，多数裂缝宽度都超过了《混凝土结构设计规范(2015年版)》(GB50010-2010)二类环境条件下的混凝土最大裂缝宽度0.2mm的要求，对出现的裂缝进行了持续90d的观察，在观察期限内，裂缝并未呈现出变大趋势[1]。

K0+042-K0+224段的左、右洞墙身及顶拱混凝土表面情况进行了全面观察，通过观察可以发现，对涵洞工程结构情况进行观察开业发现，局部结构会出现蜂窝麻面、露筋、渗漏，以及模板没有及时被清除等各种不同现象，其中蜂窝麻面29处，露筋17处，渗漏27处，表面模板未清除1处。其余桩号段墙身、底板等各处并未出现严重的质量问题，无论是工程外观，以及工程性能都并未受到影响，不存在质量缺陷现象。其典型破坏情况如图1、图2、图3、图4所示。

图1 伸缩缝处顶拱错台，混凝土破坏 图2伸缩缝底板错台，局部混凝土破坏

图3 边墙裂缝

图4 墙裂缝、渗漏

3 排水涵洞裂缝成因检测分析

3.1 洞身孔口尺寸及伸缩缝设置情况检测

该K0+042-K0+621段衬砌混凝土共设置26道伸缩缝，其中K0+120-K0+152、K0+270-K0+300及K0+300-K0+333段混凝土衬砌伸缩缝的设置段长分别为32m、30m及33m，超出设计规定的24m长度要求，其余桩号段伸缩缝设置段长均在设计24m长度要求以下；其孔口尺寸满足洞口段设计孔口尺寸6.5m×7.0m(宽×高)、洞身段设计孔口尺寸5.0m×6.0m(宽×高)的要求。

3.2 墙身混凝土抗压强度检测

对于墙身混凝土具体强度情况检测，可以采用回弹法结合钻芯修正法开展[2]。在实际检测的期间，为了确保最终检测结果能够精准反映工程具情况，要检测左、右侧涵洞墙身混凝土构件抗压强度，混凝土抗压强度推定值为31.0-38.0MPa，满足C25强度等级要求[3]。

3.3 衬砌混凝土钢筋及内部质量检测

采用雷达仪，对该排水涵洞工程的K0+042-K0+621段衬砌混凝土的拱顶、拱腰(左侧、右侧)、边墙(左侧、右侧)部位，分别沿纵向各部位布置1条测线，共8条测线，采用连续法结合点测法对钢筋、混凝土厚度、内部缺陷等各项内进行全面扫描，通过扫面可以发现，结构的拱顶、中墙、边墙部位的混凝土厚度满足设计1000mm厚要求，结构内部十分密实，并未发现存在空洞等严重的质量缺陷[4]。排水涵洞工程钢筋间距合格率为75%-85%，基本满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)规定要求；但是通过检测发现钢筋保护层厚度合格率仅为45%-61%，并未满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)中的具体规定[5]。

3.4 涵洞底板持力层检测

采用钻芯法，现场对该排水涵洞工程底板基础持力层岩土性状进行检测，涵洞按施工设置伸缩缝划分检测单元，每个单元至少钻取1个孔，钻孔深度为底板以下≥5m；其中左侧涵洞K0+042-K0+621段，共划分25个单元，共钻取73个孔；右侧涵洞K0+042-K0+200段，共划分7个单元，共钻取24个孔，具体钻孔布置情况如图6所示。根据钻芯结果，该排水涵洞底板厚度满足设计厚度100cm要求，其底部持力层主要为中风化灰岩，持力层0-3.5m的岩芯较破碎，反映岩体完整性较差；持力层在0.5-4.6m深度范围存在大小不等、分布不均的溶洞或溶隙现象，溶洞或溶隙在K0+060-K0+205段分布较密集[6]。

4 检测成果分析

综上，所检排水涵洞工程K0+042-K0+621段存在一定混凝土表面蜂窝麻面、露筋、裂缝、渗漏、模板未清除等外观质量缺陷现象，其中K0+077-K0+224段的混凝土存在明显裂缝破坏现象，部分墙身混凝土破坏脱落、钢筋外露、弯曲变形，部分底板混凝土下沉或错台破坏严重，部分伸缩缝处墙身错边、变形破坏等现象。检测其混凝土强度、截面尺寸满足设计要求，其混凝土内部浇筑无空洞、不密实现象；检测其伸缩缝设置，一些洞身段设置长度不满足要求；检测其钢筋间距基本满足施工规范要求，其保护层厚度不满足设计规定要求；检测其底部持力层主要为中风化灰岩，持力层0-3.5m的岩芯较破碎，反映岩体完整性较差；持力层在0.5-4.6m深度范围存在大小不等、分布不均的溶洞或溶隙现象，溶洞或溶隙在K0+060-K0+205段分布较密集。

由于本工程涵洞基础直接承重于原河床基础，其持力层基岩完整性差、十分破碎，而且存在分布不均匀、埋深较浅的溶洞或溶隙情况，容易导致涵洞上部结构在应用期间发生不均匀沉降，这会造成以下影响：

1)涵洞工程浇筑成型、土方回填期间会导致涵洞工程在后期应用期间发生不均匀沉降问题，这会对涵洞工程质量造成直接影响。

2)涵洞经河床明挖施工后，其底板及部分主体处于地下水位线以下，箱涵浇筑成型后的土方回填过程及期间雨水天气会导致地下水位抬高，在箱涵整体结构未回填稳定时可能会造成箱涵基础的扰动破坏或不均匀沉降破坏。

考虑到以上两点，本工程涵洞K0+042-K0+224段上部结构在应用期间受外界因素影响，因此，遭受到了显著破坏，这一破坏对工程质量和应用造成了严重影像。这种破坏已对涵洞的安全运行造成危害，可能会引发事故，不仅会造成严重经济损失，而且可能会造成人员伤亡。针对这一现象，建议将问题及时、准确反馈给原设计单位，由原设计单位中的工作人员，对该段涵洞结构及基础持力层进行安全复核，针对复核结构进行分析，同时，给出一套相应加固处理意见，然后，由施工单位指派施工人员对工程进行应急抢险加固，完成加固后，要指派专人在后继运行管理过程中加强对整体涵洞巡视检查，如果通过检查，发现异常现象，必须及时采取合理措施对异常情况进行分析，进而及时采取合理措施对问题加以处理。

目前该K0+042-K0+224段涵洞经墙身修复加固及基础固结灌浆处理后，涵洞上部的外环东路已通车运行近2a，在该期间，并未再发现涵洞发生变形，以及损坏等现象，可见采取修复加固和基础固结灌浆处理方法是可行的。

5 结 语

场平工程排水涵洞裂缝成因检测是一项复杂工作，在实际检测过程中需要应用先进的技术，具体检测时，为了提高检测结果精准性，能够精准反映场平工程排水涵洞工程质量，要加强对检测内容的探讨，采取合理措施对问题进行处理，从而提高工程质量。