箱涵设计

　　1.箱涵的壁厚

　　箱涵壁厚对承载能力、材料用量、产品重量、施工工法、工程成本等有很大的影响。因此，公路初步设计，合理确定箱涵的壁厚较为重要。

　　对箱涵壁厚影响因素最大的是箱涵内宽和箱涵使用中埋设的深度。箱涵在地下综合管廊中应用最多的管顶埋设深度是3~4m，故箱涵多以3~4m 的埋设深度来确定箱涵的壁厚。

　　目前工程设计中常存在箱涵壁厚设计过厚的情况，如图1 所示。在3~4m 的埋设深度范围内，单舱箱涵内宽2400mm，壁厚400mm，断面尺寸明显与工况不匹配，壁厚定得过厚。

　　参照几年来的工程实践，笔者推荐选用表1 中的箱涵壁厚，再根据具体工程条件适当进行调整。

　　侧板的厚度从结构受力上可以比顶板、底板减薄，内侧板因基本为受压结构，故可以更多地减薄，以利于减轻构件的总重量。但在单舱混凝土箱涵生产中，为了提高钢模的利用率，一套钢模可以调整高、宽制作多种规格的箱涵，单舱箱涵侧板通常采用与顶板、底板相同的壁厚。

　　底板厚度不宜大于顶板厚度,一般取相同厚度。

　　2. 箱涵接口设计

　　（1）端面密封接口设计

　　纵向锁紧端面密封接口如图2、图3 所示。和工作面密封接口一样，箱涵一端为承口，另一端为插口（也可为平面），承口和插口尺寸偏差精度要求不高，但两端端面既有平整度的要求，又有平行度的要求。

　　端面接口密封材料常用弹性胶条，其宽度为20×30mm、高为20mm、25mm。胶条的性能与用于混凝土管胶圈相似，为弥补箱涵构件端面混凝土存在的气泡或小凹坑，弹性胶条的对接表面可胶接5mm厚的遇水膨胀胶料，使其水胀性能填充气泡和凹坑，防止接口渗水。

　　（2）工作面密封接口设计

　　工作面密封接口在圆形混凝土管中广泛应用，但箱涵为矩形接口，与圆形相比，安装较为困难，对中不易，接口间隙偏差会加大，因而，应针对箱涵特点，改进工作面密封接口的设计。

　　要保持柔性接口在使用寿命期内具有足够的闭水性，应使胶圈工作状态的物理性能保持在一个合理水平上，这与设计的接口工作面间隙（简称接口间隙）、胶圈直径及胶圈压缩率密切相关。

　　接口间隙大则胶圈尺寸规格也大，相同的压缩率下在工作面上可产生较大的压缩接触面和接触压力，对接口的变位适应性强，增大接口的密封效果、减小胶圈使用的物理疲劳，有利于管道长期保持良好的闭水性能。因此，箱涵工作面密封接口设计中应加大工作面的间隙和胶圈高度

　　带胶圈槽接口如图5 所示。胶圈三相受挤，增加反力PS，加大了胶圈对工作面表面的挤压接触应力，有利于提高接口的抗渗能力。因此，在接口抗渗要求严格的管道中建议采用带胶圈槽接口。在中、大型地下综合管廊工程中应优先选用带胶圈槽楔形胶圈密封接口。

　　（3）多功能密封接口设计    

　　为了提高箱涵接口密封的可靠性，发挥端面密封和工作面密封各自的优点，设计了多功能接口，如图6 所示。

　　多功能接口在接口工作面及端面都安装了胶圈，经压缩分别形成工作面密封及端面密封，提高了接口密封的可靠性。多功能接口还具有以下优点：

　　①在二个胶圈间的适当位置，安装带螺纹的连接接头，上下各一个，在生产工厂或工地现场与水泵连接后可对胶圈之间的空腔充水和加压，检验接头的抗渗密封效果。

　　②地下综合管廊的设计使用年限为100 年，密封胶圈的耐老化性能成为关键，使用数十年后，橡胶的应力松弛、物理性能变化、弹性对混凝土面的挤压应力是否还能满足接口抗渗要求等成为疑问，而多功能接口不但具有现时接口质量可检性，而且还具备接口质量的可补性。当接口中使用的胶圈性能不能满足接口抗渗要求时，可拧开上下接口检验进水通道的螺帽，吹净其中水分和杂物，接上灌浆设施，向两个胶圈之间的空腔内灌注防水密封胶液，形成二次柔性密封接口。

　　③地基基础的沉降或地震等因素都具有不可完全预见性，尽管设计中做了充分的考虑，但意外事故还是时有发生。当管道发生不均匀沉降、接口产生超出设计允许的位移变量时，原先的柔性接口可能不再能达到抗渗漏要求。此时，多功能接口可发挥其接口质量可补性作用，按上述②中的操作过程，即可形成二次柔性密封接口。因而，多功能接口特别适用于软弱地基地区和地震多发地区。