7 涵洞构造

第七章涵洞构造1、概述2、涵洞构造概述第一节概述概述一、涵洞的概念和分类1、按建筑材料分类1）石涵分类：石盖板涵和石拱涵。特点：造价、养护费用低、节省钢材和水泥。适用条件：产石资源丰富地区。2）混凝土涵分类：现场浇筑、预制成拱涵、圆管涵和小跨径。特点：节省钢材、易于预制。适用条件：产石非丰富地区、跨径较小的涵洞。涵洞：是公路工程中的小型构造物，虽然在总造价中，其所占比例很小，但涵洞施工质量好坏，直接影响到公路工程的整体质量及使用性能，以及周围农田的灌溉、排水。概述3）钢筋混凝土涵分类：管涵、盖板涵、拱涵和箱涵。特点：涵身坚固、经久耐用、养护费用少，便于运输适用条件：产石非丰富地区，跨径较大的涵洞。4）砖涵分类：砖拱涵特点：取材容易、强度低。适用条件：非水流含碱量大或冰冻地区。5）其它材料涵洞分类：陶瓷管涵、铸铁管涵、波纹管涵、石灰三合土拱涵。概述2、按构造形式分类1）管涵特点：造价低、不需墩台、圬工数量少。2）盖板涵特点：构造简单、易于维修。适用条件：低路基上修建。3）拱涵特点：承载能力大、砌筑容易。适用条件：跨越深沟、高路堤。4）箱涵特点：整体性强、用钢量多、造价高、施工困难概述3、按洞顶填土情况分类1）明涵特点：洞顶不填土或高度小于50cm。适用条件：低路堤或沟渠。2）暗涵特点：洞顶填土大于50cm适用条件：高路堤、深沟渠。概述4、按水力性能分类1）无压力式涵洞特点：进口水流深度小于洞口高度，水流流径全涵保持自由水面。2）半压力式涵洞特点：进口水流深度大于洞口高度，水流仅在进口处充满洞口，在涵洞其面。3）有压力式涵洞特点；涵前壅水较高，全涵内充满水，无自由水。4）倒虹吸管特点：路线两侧水深都大于涵洞进出水口高度，水口设置竖井，水流充满涵身。概述概述概述概述概述概述概述二、涵洞的设置1、野外勘测1）涵洞位置确定（1）一沟一涵：凡路线跨越明显的干沟、小溪时，原则上均应设涵。（2）农田灌溉涵：路线经过农田，跨越灌溉用渠，为了不致因修路而影响农田灌溉必须设置灌溉涵。（3）路基边沟排水涵：山区公路的傍山线，为了排除路基内侧边沟的流水，通常每隔一定距离应设置一道涵洞。（4）路线交叉涵：当路线与铁路、公路、机耕道平面交叉时，一般应设排水涵。（5）其他情况：路线通过积水洼地、池塘、泥沼地带时，为沟通公路两侧水位应设置涵洞；路线穿越村镇时，为保证地面排水畅通，也应设置涵洞。概述2）水文资料调查小桥涵水文资料调查的目的是为确定设计流量和孔径计算提供所需的资料，根据所采用的水文计算方法的不同来确定具体调查内容，公路小桥涵常采用的水文计算方法有形态调查法，径流形成法和直接类比法。一般沿路线方向测量涵址中线横断面，当河沟与路线斜交时，还应在涵位附近测量垂直河沟的断面。当沟形复杂，地形起伏较大，不宜布设洞口时，可在上下游纵面起伏较大处，测几个横断面，将这些断面套绘在一张米格纸上，以便检查涵位及其路线夹角是否合适，涵身与翼墙基础有无不良地质现象等。3）河沟横断面测量概述测量河沟纵断面主要是了解涵址附近河沟的纵坡情况，以便于计算流量，水位及考虑构造物的纵向布置。当采用形态调查法时，还需测量河段比降，由于一般洪水位比降不易测到，所以可用常水位、低水位或沟底平均纵坡代替。如有跌水陡坡时，还应将跌水陡坡测出。4）河沟纵断面及河沟比降测量5）涵址平面示意图勾绘为了便于内业设计时了解涵址附近的地形、地貌现状，对于有地形复杂、河流较弯曲、涵位与路线斜交、上下游河沟需改道等情况时，有必要勾绘出涵址平面示意图。6）小桥涵地质调查小桥涵地质调查的目的在于了解桥涵基底土壤的承载能力、地质构造和地下水情况以及其对构造物的稳定性影响等，并为正确选定桥涵及附属工程的基础类型和尺寸、埋置深度等提供有关资料。调查内容有：基底土壤类别与特征，有无不良地质情况，土壤冻结深度及水位地质对桥涵基础与施工有无影响等。概述2、涵洞设计1）涵洞设计的一般原则宜就地取材，尽量节约钢材。尽量套用标准设计，从而加快设计、施工速度。在同一段线路范围内应尽量减少涵洞类型，以便大量集中制造、简化施工。充分考虑到日后维修养护的方便。同一段线路的涵洞应做合理的布局，使全线桥涵能形成畅通无阻的、良好的排水系统。设计中应加强方案比选工作，除技术条件外，应充分考虑经济效益，节省投资。概述2）涵洞类型的选择涵洞的选择上，要考虑的因素包括地形、地质、水文和水力条件。经济造价。材料选择和施工条件。养护维修。3）涵洞孔径的确定根据设计流量确定涵洞的净跨径，在确定涵洞净跨径时，应结合涵洞净高综合考虑。《公路桥涵设计通用规范》规定的涵洞标准跨径有75cm，100cm，125cm，150cm，200cm，250cm，300cm，40cm，500cm共9种。概述4）涵洞布置（1）平面布置涵洞的平面布置主要是解决好涵位及涵轴线与路线交角的问题。a、正交。正交涵洞长度短，施工简便，工程量小。b、路线与河道斜交，人工改河，设正交涵洞。c、不能正交，斜交角为5°一级。（2）立面布置a、涵洞高程确定。顶面高程与路线相符，涵底高程与天然沟床高程一致或略低。b、涵底纵坡。一般根据沟底纵坡确定，≥0.4%，不大于最大纵坡。c、涵底基础。概述5）涵洞尺寸及工程数量当涵洞选择标准跨径后，可套用相应的标准图来确定其细部尺寸及工程数量。注意以下几点：（1）计算荷载应与标准图一致，不能大于标准图的规定。（2）材料强度等级、地基承载力等不能低于标准图的要求，否则应进行强度验算。（3）当设计的墙身高与标准图不一致时，应选用标准图上大一级墙身所对应的各部分尺寸。（4）无法从标准图上查得的工程数量，应通过计算确定。6）洞口形式涵洞的洞口形式应根据涵洞进出口的地形和流量大小确定，选定后，也可套用标准图，无论采用的是何种洞口形式，其进水口均须铺砌。涵洞构造第二节涵洞构造涵洞构造1、涵洞的组成和要求组成：由洞身和洞口建筑组成的排水构造物。要求：满足设计流量、坚固和稳定，洞口建筑物与洞身和路基边坡衔接要良好。2、洞身构造组成：承重结构（如拱圈、盖板等）、涵台、基础、防水层、伸缩缝等。作用：保证水流通过,直接承受荷载压力和填土压力，并将其传递给地基。3、洞口建筑组成：是洞身、路基、河道三者的连接构造物。由进水口、出水口、沟床加固组成。作用：使涵洞与河道顺接、流水顺畅；确保路基边坡稳定、免受冲刷。涵洞构造一、圆管涵构造1、洞身构造1）洞身及组成圆管涵主要由管身、基础、接缝及防水层构成。涵洞构造（1）圆管涵洞身组成：各分段圆管节和支承的基础垫层。（2）刚性管涵：在横断面上是一个刚性圆环四铰管涵：可布置在天然地基或砂垫层上（3）常用孔径：d=50cm、75cm、100cm、125cm、150cm、200cm。对应管壁高度δ=6cm、8cm、10cm、12cm、14cm、15cm。（4）基础垫层厚度t的确定t=0为基底土质为卵石、砾石、粗中砂及整体岩石地基。t=15㎝为基底土质为亚砂土、粘土及破碎岩层地基。t=30㎝为基底土质为干燥地区的粘土、亚粘土、亚砂土及细砂地基。涵洞构造2）洞身分段及接头处理a、洞身分段：沿纵向分成数段。一般3～6cm，每段之间设沉降缝，基础也分开。b、目的：防止荷载分布不均匀及基底土壤性质不同引起的不均匀沉降而开裂。c、接头处理：油毛毡圈加胶泥防水层。涵洞构造2、洞口建筑1）正交涵洞的洞口形式（1）端墙式特点：构造简单、泄水能力小。构造要求：由一垂直于涵洞轴线的竖直端墙以及盖于其上的帽石和设在其下的基础组成。涵洞构造（2）八字式特点：工程量较小、水力性能、施工简单、造低。构造要求：在洞口两侧设张开成八字形的翼墙。涵洞构造（3）走廊式特点：降低了涵洞设计高度，泄水能力大，施工困难。涵洞构造（4）平头式特点：泄水能力中等。构造要求：采用混凝土圆管涵。涵洞构造2）斜交涵洞的洞口建筑（1）斜交斜做特点：费工较多，外型美观，适应流水。构造要求：洞身端部与路线平行。（2）斜交正做特点：构造简单。涵洞构造二、盖板涵构造1、洞身构造1）洞身及组成（1）组成：由涵台（墩）、基础和盖板组成。（2）常用跨径：钢筋混凝土盖板涵Lk=150cm、200cm、250cm、300cm、400cm.相对应的d=15cm--22cm。（3）做法：圬工涵台（墩）的临水面一般采用垂直面，背水面采用垂直或斜坡面。（4）基础的分类分离式：适用地基较好。整体式：适用地基较差。涵洞构造涵洞构造2）洞身分段及接头处理a、洞身分段：沿纵向分成数段。一般4～6cm，每段之间设沉降缝，基础也分开。b、目的：防止荷载分布不均匀及基底土壤性质不同引起的不均匀沉降而开裂。c、接头处理：在沉降缝处填塞浸涂沥青的木板或浸以沥青的麻絮。3）山坡涵洞洞身构造a、跌水式底槽：适用于底坡小于12.5%。组成：由垂直缝分开的管节组成，每节有独立的底面水平基础。b、急流坡式底槽：适用坡度大于12.5%。形式：齿形和台阶形。c、小坡度底槽：适用于地质情况不好，不允许修建坡度较大的涵洞时。涵洞构造涵洞构造