一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法技术领域
本发明属于涵洞加固技术领域，具体涉及一种采用充气内模和自密实
混凝土加固涵洞的方法。
背景技术
涵洞是横穿并埋设在路堤中供排泄洪水、灌溉或作为通道的小型构筑
物。在公路工程中涵洞工程数量较大，约占公路桥涵总数的50％以上。据
统计，在平原地区，每公里有3～5道涵洞；在山岭重丘区，每公里平均
有6～8道涵洞。其中，盖板涵和拱涵是常见的涵洞结构型式。
随着涵洞运营年限的增加，在环境、荷载作用，以及地基变形等原因，
一些钢筋混凝土盖板涵出现了涵台断裂、混凝土剥落、麻面，钢筋混凝土
盖板挠曲变形、混凝土开裂、露筋等病害。拱涵的涵台和拱圈也会发生不
同程度的风化和剥落。许多涵洞变形缝脱开距离较大，填塞材料失粘脱落，
进而导致涵洞渗漏和冲蚀病害，影响到涵洞的正常使用和长期性能。病害
较为严重的涵洞，已经进一步影响到路基的承载力和路面使用性能，需要
及时采取措施进行修复和加固。
对于因地基承载力不足造成的涵洞结构病害，往往采取注浆等技术措
施进行加固。对于因承重构件承载能力不足造成的涵洞结构病害，可以采
用增大结构断面尺寸(例如，增加涵台厚度、盖板涵钢筋混凝土盖板厚度
和拱涵拱圈厚度)和在涵内设置支撑构件等措施进行加固；也可以通过更
换或补强破损构件(例如，更换或补强钢筋混凝土盖板)或减小涵顶荷载
(例如，用轻质材料或模量较小的材料置换部分涵顶填土)等方法进行修
复。大多数公路涵洞净空或净跨径在1.5m左右，对于这些净空较小的涵
洞，采用上述增大结构断面尺寸或在涵内设置支撑构件等措施进行加固，
由于涵洞内空间有限，施工作业难度较大，支模和拆模较为困难。由于混
凝土补强层厚度较薄，在模板内浇筑普通混凝土，难以达到预期的密实状
态。但是，如果采用开挖路基路面更换或补强破损构件方案，对于交通繁
忙路段可能会影响道路正常通行，有时还需要修筑临时通行便道；而对于
涵顶填土高度较大的涵洞，如果开挖涵顶和涵侧路基，施工难度较大。因
此，对于这些工况，只能在涵洞内采取技术措施对涵洞进行修复加固。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种采用充气内
模和自密实混凝土加固涵洞的方法。该涵洞加固方法采用具有高流动性的
自密实混凝土构成具有一定承载能力、且均匀密实的混凝土补强层作为既
有涵洞的增强体，混凝土补强层与涵洞结构共同承受荷载作用，协同工作，
有效地提高了既有结构的承载力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采用充气内模和自
密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、安装定位装置：沿涵洞纵向布设多个用于定位充气内模的定
位装置；
步骤二、安装充气内模：将未充气的充气内模移至涵洞内，使所述充
气内模依次穿过多个所述定位装置，然后对充气内模充气并使所述充气内
模的两端均伸出涵洞洞口，所述充气内模与涵洞侧壁之间形成环形空腔；
步骤三、封堵环形空腔：在涵洞进水口设置用于封堵所述环形空腔一
端的第一封堵装置，在涵洞出水口另一端设置用于封堵所述环形空腔另一
端的第二封堵装置，所述第一封堵装置和第二封堵装置上均预留有排气
孔；
步骤四、向所述环形空腔内灌注自密实混凝土形成混凝土补强层；
步骤五、拆除充气内模。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：所述定位装置包括呈倒U形的钢带，所述钢带的两端均通过螺栓固定
在涵洞的底部。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：步骤二之前，在涵洞变形缝处设置止水带和伸入所述涵洞变形缝内的
隔离板，所述止水带位于所述涵洞变形缝与隔离板之间。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：步骤五之后，在所述混凝土补强层上与所述隔离板相对应的位置切割
预裂变形缝，所述预裂变形缝的深度小于所述混凝土补强层的厚度，所述
隔离板为木质隔离板。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：步骤四之前，在所述第一封堵装置的外侧面和第二封堵装置的外侧面
上均设置有止浆带。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：所述第一封堵装置和第二封堵装置均为由浆砌片石砌筑而成的封堵
墙。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：所述第一封堵装置和第二封堵装置均为环状封堵气囊，在所述环状封
堵气囊的外侧设置抗滑挡板。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：步骤二中，在所述充气内模上包裹有保护层。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：步骤五中向环形空腔内灌注自密实混凝土时，将灌料导管从预先竖直
开设在涵洞顶部路基填土上的灌料孔伸入所述环形空腔，然后在灌料导管
的上端设置漏斗。
上述的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方法，其特征在
于：步骤五中向环形空腔内灌注自密实混凝土时，将输料管从第一封堵装
置上的输浆孔伸出并与设置在涵洞顶部路基填土上用于盛装自密实混凝
土的容器相连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过灌注自密实混凝土形成混凝土补强层，由于自密实混凝
土具有较好的流动性和填充狭小空间的能力，在涵洞侧壁与充气内模之间
的狭小环状空间浇筑自密实混凝土，可以保证混凝土的填筑质量，有效的
避免混凝土补强层中出现空洞。
2、本发明通过设置充气内模，充气内模能够与涵洞侧壁快速形成环
形空腔，方便了混凝土补强层的浇筑成型，并且在混凝土补强层成型后，能
够实现快速拆卸，非常适宜于空间狭小的涵洞。
3、本发明通过设置定位装置，能够有效避免在浇筑自密实混凝土时，
充气内模发生上浮现象，进而确保了环形空腔的形状不发生变化。
4、本发明施工过程主要在涵洞内部及路基两侧进行，对现有交通影
响较小，并避免了修筑便道、开挖路基等繁琐施工过程。
5、本发明充气内模的安装和拆除方便，提高了施工效率；充气内模
可循环利用，降低了维修加固费用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1的方法流程图。
图2为本发明实施例1中充气内模、定位装置、第一封堵装置和第二
封堵装置的位置关系示意图。
图3为本发明实施例1中止水带、隔离板和涵洞变形缝的位置关系示
意图。
图4为本发明实施例1中止浆带与充气内模的位置关系示意图。
图5为本发明实施例1中向环形空腔内灌注自密实混凝土的使用状态
参考图。
图6为本发明实施例2中止水带、隔离板、涵洞变形缝和预裂变形缝
的位置关系示意图。
图7为本发明实施例2中止浆带与充气内模的位置关系示意图。
图8为本发明实施例2中向环形空腔内灌注自密实混凝土的使用状态
参考图。
附图标记说明:
1—充气内模；2—定位装置；2-1—钢带；
2-2—螺栓；3—第一封堵装置；4—第二封堵装置；
5—混凝土补强层；6—止水带；7—隔离板；
8—涵洞变形缝；9—预裂变形缝；10—涵侧路基填土；
11—涵洞侧壁；12—止浆带；13—环形空腔；
14—涵洞顶部路基填土；15—漏斗；16—灌料孔；
17—灌料导管；18—输料管；19—排气管。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示的一种采用充气内模和自密实混凝土加固涵洞的方
法，包括以下步骤：
步骤一、安装定位装置2：沿涵洞纵向布设多个用于定位充气内模1
的定位装置2；
步骤二、安装充气内模1：将未充气的充气内模1移至涵洞内，使所
述充气内模1依次穿过多个所述定位装置2，然后对充气内模1充气并使
所述充气内模1的两端均伸出涵洞洞口，所述充气内模1与涵洞侧壁11
之间形成环形空腔13；
步骤三、封堵环形空腔13：在涵洞进水口设置用于封堵所述环形空腔
13一端的第一封堵装置3，在涵洞出水口另一端设置用于封堵所述环形空
腔13另一端的第二封堵装置4，所述第一封堵装置3和第二封堵装置4
上均预留有排气孔；；安装完成后，将充气内模1充气至额定压强；
步骤四、向所述环形空腔13内灌注自密实混凝土形成混凝土补强层
5；
步骤五、拆除充气内模1。
本实施例中，该涵洞加固方法在使用时，通过向充气内模1与涵洞侧
壁11之间的环形空腔13灌注自密实混凝土，由于自密实混凝土具有较好
的流动性和填充狭小空间的能力，在涵洞侧壁11与充气内模1之间的狭
小环状空间浇筑自密实混凝土，可以保证混凝土的填筑质量，有效的避免
混凝土补强层5中出现空洞。并且以具有一定承载能力、且均匀密实的自
密实混凝土构成的混凝土补强层5作为既有涵洞的增强体，混凝土补强层5
与涵洞结构共同承受荷载作用，协同工作，有效提高了既有结构的承载力。
并且混凝土补强层5作为原承载构件(涵台及盖板)的防护层，提高了既
有涵洞结构的耐久性。另外，通过设置由橡胶制成的充气内模1，其能够
与涵洞侧壁11快速形成环形空腔13，方便了混凝土补强层5的浇筑成型，
并且在混凝土补强层5成型后，能够实现快速拆卸，非常适宜于空间狭小的
涵洞。
本实施例中，所述自密实混凝土采用C40～C50自密实混凝土，在配
制C40～C50自密实混凝土，胶凝材料用量宜为450kg/m3～550kg/m3，水
胶比宜小于0.45，单位用水量宜小于200kg/m3。为保证拌合物工作性能
粉煤灰体积掺量在25％～35％范围；如果采用硅粉置换率取10％～15％，磨
细高炉矿渣粉置换率取30％～50％。高效减水剂合理掺量为胶凝材料质量的
0.6％～0.8％。砂率应大于35％，以40％～50％之间为宜。
在具体工程配制C40自密实混凝土时：单位体积(m3)自密实混凝土
中水泥、粉煤灰、水、砂、石、减水剂分别为：420、130、193、790、
820、0.8％(kg)，再加入适量膨胀剂。
如图2所述定位装置2包括呈倒U形的钢带2-1，所述钢带2-1的两
端均通过螺栓2-2固定在涵洞的底部。
本实施例中，通过设置定位装置2，能够有效避免在浇筑自密实混凝
土时，充气内模1发生上浮现象，进而确保了环形空腔13的形状不发生
变化。
如图3所示，步骤二之前，在涵洞变形缝8处设置止水带6和伸入所
述涵洞变形缝8内的隔离板7，所述止水带6位于所述涵洞变形缝8与隔
离板7之间。
本实施例中，通过设置止水带6，能够避免涵洞内的水渗入涵侧路基
填土10内。
结合图4，步骤四之前，在所述第一封堵装置3的外侧面和第二封堵
装置4的外侧面上均设置有止浆带12。本实施例中，所述止浆带12的横
截面呈T形。这样能够确保在灌浆时，自密实混凝土不会从第一封堵装置
3和充气内模1之间以及第二封堵装置4和充气内模1之间渗漏。优选的，
还可以在止浆带12上涂抹密封胶。
如图4所示，本实施例中，所述第一封堵装置3和第二封堵装置4均
为由浆砌片石砌筑而成的封堵墙。
本实施例中，步骤二中，在所述充气内模1上包裹有保护层。通过设
置保护层，可以有效的保护充气内模1，从而可以使其重复使用。所述保
护层采用塑料薄膜制成。
如图5所示，步骤五中向环形空腔13内灌注自密实混凝土时，将灌
料导管17从预先竖直开设在涵洞顶部路基填土14上的灌料孔16伸入所
述环形空腔13，然后在灌料导管17的上端设置漏斗15。利用漏斗15与
涵洞内拟填充部位之间的高差，通过灌料导管17将自密实混凝土导入所
述环形空腔13，以便于自密实混凝土的灌注。
实施例2
如图6所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤五之后，在
所述混凝土补强层5上与所述隔离板7相对应的位置切割预裂变形缝9，
所述预裂变形缝9的深度小于所述混凝土补强层5的厚度，所述隔离板7
为木质隔离板。
本实施例中，通过在混凝土补强层5上切割预裂变形缝9，并且预裂
变形缝9与所述隔离板7的位置相对应，这样能够在混凝土补强层5受外
力产生变形时，由于预裂变形缝9和木质隔离板的作用，混凝土补强层5
会在预裂变形缝9处开裂，同时，由于止水带6的作用，涵洞内的水也不
会从开裂后的混凝土补强层5渗入混凝土补强层5。
如图7所示，所述第一封堵装置3和第二封堵装置4均为环状封堵气
囊，在所述环状封堵气囊的外侧设置抗滑挡板。通过采用环状封堵气囊来
作为封堵装置，这样能够便于后期的拆除，并且能够确保所述环状封堵气
囊与充气内模1紧密贴合，
本实施例中，所述止浆带12的横截面呈工字形。
如图8所示，步骤五中向环形空腔13内灌注自密实混凝土时，将输
料管18从第一封堵装置3上的输浆孔伸出并与设置在涵洞顶部路基填土
14上用于盛装自密实混凝土的容器相连接。优选的，还可以采用排气管
19，所述排气管19从第二封堵装置4上的排气孔伸入环形空腔13内。
本实施例中，利用所述容器与涵洞内拟填充部位之间的高差，通过输
料管18将自密实混凝土导入所述环形空腔13，以便于自密实混凝土的灌
注。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡
是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效
结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。