涵洞的检查及状况评估

什么是涵洞?

涵洞通常被定义为在土壤中形成一个开口的隧道结构，其宽度和长度可跨越3米。它是在公路、桥梁或铁路下建造的，以允许地表水、牲畜、行人或公用事业线路通过。涵洞的设计是根据水力学、巷道高度等条件进行的。涵洞与管道几乎相同，但它们的尺寸非常大，而且由不同的材料制成，例如:

• 混凝土
• 钢
• 塑料
• 铝
• 高密度聚乙烯(HDPE)

建筑中常见的涵洞类型

1. 管道涵洞(单个或多个)——管道涵洞或圆形涵洞是使用最广泛的类型。对于单管涵洞，管径较大。在非常大的通道情况下，使用多个管道。它们通常由混凝土、钢材或HDPE材料制成，直径从1米到6米不等。
2. 管拱(单个或多个)-管拱涵洞是带有天然地板的半圆形涵洞，适合大但稳定的水流。它们可以是单一的，也可以是多个，这取决于设计。它们大多是由混凝土或钢材制成的。
3. 箱形涵洞(单个或多个)-箱形涵洞为矩形，在设计上可以是单个或多个。它们通常是用混凝土制成的，混凝土也可以被加固。它们不适合大流速的水流，因为它的形状有急转弯。
4. 拱形涵洞(单拱或多拱)——拱形涵洞类似于管道拱形涵洞，但安装了人造地板。它们通常首选使用混凝土安装，因为钢拱涵洞非常昂贵。它们非常适用于狭窄的通道。
5. 桥涵-桥涵提供在运河或河流，也用作道路桥梁的车辆。对于这些涵洞，地基是在地表下铺设的。铺设一系列涵洞，并在涵洞上方铺设路面。

涵洞的危害与风险

在加拿大的安大略省，省高速公路下约有6万个涵洞，市政道路和街道下约有20万个涵洞。实际数字造成了更大的困境，因为一个涵洞的失败可能会导致基础设施的损坏和生命的损失。损坏的涵洞会导致水土流失和渗水，从而破坏附近的基础设施。它还可能导致受伤和死亡。一个特别的例子是德克萨斯州Rhome的一个钢涵洞因校车的重量而坍塌，导致它的尾部卡在空中。幸运的是，校车司机成功救出了这些学生，他们都没有受伤。

影响涵洞退化的因素

即使设计合理，也有很多因素会导致涵洞的退化。建筑材料的不同也带来了不同的问题。以下因素讨论了可能破坏涵洞的不同因素。

1. 水道充分性-由于周围环境的变化，导致水的表现与涵洞的设计不同，最终可能造成涵洞损坏，甚至可能导致涵洞破裂。这可能是因为河流路线的变化，上游土地的改变，河岸的侵蚀，以及任何会导致涵洞里的水急剧变化的事情。
2. 地面的危险-泥土移动会造成地面危险，影响涵洞的运作，并可能导致涵洞损坏和破裂。它包括滑坡、土壤沉降、雪、冰条件和水力侵蚀。附近的山坡也可能产生岩石坠落、泥石流、撕裂(河流移动)和河流侵蚀的危险。
3. 海狸活动-位于上游、下游及涵洞附近的海狸水坝可能构成潜在危险。支撑涵洞的土壤的冲刷和水土流失会对涵洞造成破坏。
4. 物质阻塞-涵洞的设计是为了处理设计水流，但如果涵洞被沉积物、沉淀物或冰堵塞，则可能无法处理。这将导致过多的积水，洪水可能会对涵洞造成最终的破坏。
5. 高腐蚀性和研磨性环境-水和土壤会造成涵洞材料的腐蚀和磨损，是涵洞材料退化的主要形式。水和土壤的pH值和电阻率可以作为腐蚀和磨损的指标，破坏混凝土和钢筋涵洞。
6. 地基工程损坏的风险-由于附近地基活动的直接或间接影响，混凝土涵洞有损坏的危险。它可能导致涵洞的变质和缺陷，严重影响涵洞的使用寿命。

定期或有需要时对涵洞进行检验和无损测试，可确保这些结构的安全性和可靠性。应用NDT方法进行检测和监测将有助于发现和量化潜在缺陷和劣化机制在其使用寿命的任何阶段。试验结果将有助于评估混凝土涵洞的状况。