涵洞设计中洞身和洞口形式的选择.pdfVIP

河南科技 上 虞城县交通局黄圣群 路 桥 建 设 一 概述 涵洞设计在高等级公路的设计中所占比重越来越 大 涵洞和通道设计的合理与否 直接影响到排水及人 车通行效果 工程造价 路况美观等 而洞身和洞口形式 的选择是涵洞设计的关键 洞身形式的选择决定构造物的适用性及稳定性 如 在黄河灌区修管涵 易造成洞身严重淤塞 在不均匀沉 降的软基上建板涵 易造成墙身拉裂 洞口的选择决定 构造物的适用性及美观 如在山区挖方段采用八字墙洞 口就不可取 而通道的洞口只能采用八字式 端墙锥坡 式 走廊式等少数几种形式 根据多年理论实践 本文着 重介绍各种洞身及洞口的构造特点和适用性 二 涵洞的组成 涵洞是路基下的一个过水孔道 由洞身及洞口两部 分组成 洞身是形成过水孔道的主体 它一方面保证水 流通过 另一方面也直接承受荷载压力 并将其传给地 基 洞身通常由承重结构物 如拱圈 盖板等 涵台 基 础以及防水层沉降缝等部分构成 洞口是洞身 路基 河道三者的连接构造物 其作用 是 一方面使涵洞与河道顺接 使水流顺畅 另一方面确 保路基边坡稳定 使之免受水流冲刷 位于涵洞上游侧 的洞口称进水口 位于涵洞下游侧的洞口称出水口 三 洞身的分类与选择 洞身的分类 按建筑材料分 有砖 石 混凝土 钢筋混凝土等 常用的涵洞 按构造型式分 有圆管 盖板 拱 箱等构 造型式的涵洞 按洞顶填土情况可分为明涵和暗涵两 类 洞身的选择 不同材料涵洞的适用性和优缺点 砖涵主要用于拱涵 但在水流含碱量大时和冰冻地 区易损坏 高等级公路上不宜采用 石涵可做成石盖板 涵或石拱涵 便于就地取材 造价和养护费用低 节省钢 筋水泥 经久耐用 产石地区应优先考虑采用 混凝土涵 多用于拱涵 可以现浇或预制 但损坏后修理和养护较 困难 钢筋混凝土涵可用于管 板 拱 箱等多种型式 涵 身坚固 经久耐用 养护费用少 安装运输便利 但预制 工序多 造价较高 各种形式的涵洞的适用性和优缺点 管涵适用于有足够填土高度的小跨径暗涵 对基础 的适应性及受力性能较好 不需要墩台 圬工数量少 造 价低 但易淤积堵塞 且难清理 盖板涵适用于低路堤的 明涵或暗涵 构造简单 维修容易 在高速公路上多做砌 石台身 钢筋混凝土盖板 这种构造在多条平原微丘区 高速公路上得到了广泛的应用 拱涵在跨越深沟或高路 堤时设置 山区石料丰富 可用石拱涵 当跨径较大时 拱圈也可以做成钢筋混凝土 拱涵的承载潜力大 但自 重引起的恒载也较大 要求地基坚实 且施工工序较多 箱涵多在软土地基上设置 整体性强 但用钢量多 造价 高 施工较困难 管涵和拱涵只能做成暗涵 板涵和箱涵既可做成暗 涵 又可根据需要做成明涵 但在做成暗涵时 涵顶所能 承受的填土高度较小 涵身立面布置形式 根据地形 地质及水文等条件 洞身立面布置有如 下形式 平坦地段的一般形式 天然河沟的纵坡在 以下时 设在天然河床的涵 洞 其洞底标高及坡度 原则上应与天然河床的标高及 坡度相一致 对于平原区河床坡度甚小 涵长较短时 可 将涵底做成平的 并将洞底标高较现有河床埋深 沟底在冲深或清淤后 以保证沟底不致很快悬于 沟床之上 斜置式斜坡涵 当非岩石河沟纵坡在 以下 或岩石纵坡在 以下时 可采用斜置式斜坡涵 并可结合地形 地质 情况采用齿状基础 扶壁式基础及台阶形基础等形式 平置式斜坡涵 当非岩石河沟纵坡大于 岩石河沟纵坡大于 时 可采用平置式斜坡涵 又叫阶梯式 洞身的材料 构造 立面形式的综合选择 涵洞设计中洞身和洞口形式的选择 河南科技 上 路 桥 建 设 在平原区或山区的低填土路段上 多采用钢筋混凝 土盖板涵 基础多数为片石混凝土 涵台为砌石 盖板 台帽为钢筋混凝土 对于小跨径的多采用整体式基础 对于大跨径的多采用分离式基础 在平原区涵底多数做 成平的 在山区涵底一般顺应天然河沟的纵坡 但基础 和洞口的型式要顺应地形视地质情况做处理 在山区高填土路段多采用拱涵 基础一般为片石混 凝土 台身为砌石或现浇混凝土 大跨径的拱圈采用钢 筋混凝土 基础采用分离式 小跨径的拱圈采用混凝土 基础采用整体式 地基承载力不能满足要求时 在地基 处理后 可根据地质情况在分离式基础间做倒拱 当涵 底纵坡较大时 拱涵可以根据地形情况做成台阶形基础 的斜置式斜坡涵 也可以做成阶梯的平置式斜坡涵 当路线以挖路堑的形式穿过灌溉沟渠时 常修建倒 虹吸管涵洞 进出口常做成竖井式 出水口铺砌顶面标 高低于进水口标高 涵底顺水的流向一般设 的纵 坡 构造中要特别注意采取防漏和防淤措施 箱涵采用钢筋混凝土现浇 只在个别特软地基上使 用 一般不常采用 宣泄同样的设计流量 单孔比多孔经济 在设计中 要优先选用较大孔径的单孔 不要较小孔径的多孔 如 果大孔径的涵洞不能满足设计要求 就改做小桥 如果 遇有特殊要求的通行兼排水 可以在满足设计要求的前 提下 首先考虑在大孔径的洞身内设台阶 然后再考虑 做成多孔以满足不同的需要 涵洞设计要方便施工 一段线路上采用的涵洞类 型 应尽可能定型化 便于集中预制 以节省模板和保证 质量 设计预制件时 要考虑运输条件和方便安装 尽可 能采用机械化预制和安装 加快施工进度 四 洞口的分类与选择 涵洞洞口形式多样 构造多变 十分灵活 如何根据 涵洞类型 河沟水流特点 地形及路基断面形式因地制 宜地选择好洞口形式 做好进出口的处理 对于确保涵 洞及路基的稳定 水流畅通有着重要作用 洞口建筑类型常用的有八字墙 端墙锥坡式 直墙 式 扭坡式 跌水井 竖井 八字墙 八字墙是在洞口设敞开斜置的翼墙 在平面上成八 字式 两边八字形翼墙墙身高度随路堤的边坡而变 为 缩短翼墙长度并便于施工 将其端部建为矮墙 此种翼 墙工程量较小 水力条件好 施工简单 在填方路堤段是 最常用的洞口形式 端墙锥坡式 端墙又称一字墙 为垂直涵洞纵轴线 部分挡住路 堤边坡的矮墙 有时可兼做路堤挡土墙 端墙式洞口构 造简单 但水力性能不好 所以端墙常和锥坡配合使用 锥坡式洞口 是在端墙式的基础上将侧向伸出的锥形填 土表面予以铺砌 这种洞口多用于宽浅河沟及涵洞对水 流压缩较大的河沟 锥坡式洞口污工体积较大 不如八 字墙经济 但对于较大较高的涵洞 因这种结构的稳定 性较好 是常用的洞口形式 直墙式翼墙 直墙式洞口可视为敞开角为零的八字式洞口 这种 洞口要求涵洞跨径与河宽基本一致 无需集纳与扩散水 流 适用于边坡规则的河沟和渠道 在山区挖方路段出 水口常用直墙将水流引出较小的山坡挖方段一侧 这种 洞口形式较为经济 扭坡式 扭坡式洞口主要用于板涵 箱涵 拱涵洞身与人工 沟渠的连接 其目的是将原沟渠的梯形断面边坡通过洞 口逐渐过渡为涵身迎水面的坡度 这样可使水流顺畅 但施工工艺稍复杂 我们在高速公路的综合排水设计 中 路基边沟涵和边沟的连接大都采用扭坡式 在洞身 与人工灌渠的连接中也常采用扭坡式 跌水井 当天然河沟纵坡较大 大于 时 为使沟槽或 路基边沟与涵洞进口连接 常采用跌水井洞口形式 其 形式有边沟跌水井洞口与一字墙跌水井洞口两种 前者 主要适用于内侧有挖方边沟涵洞的井水口 后者适用于 一般的陡坡沟槽跌水 竖井 竖井主要用于两种情况 一种是倒虹吸管跨路线 时 在倒虹吸管的进出口常用竖井形式连接灌渠和洞 身 另一种是在路线沿陡峭的山坡行进 涵洞的进口和 出口高差较大 而涵底纵坡不能设太大时 在涵洞的进 口一侧设竖井 以便集纳水流 并减小洞身进出口的高 差 我们在三门峡至灵宝的高速公路设计中 有的竖井 深度做到了 以上 较深的竖井采用圆形或矩形的 钢筋混凝土薄壁结构 深度较小的竖井采用砌石或现浇 混凝土结构 五 结束语 在涵洞的设计中 我们应先选择洞身 设计要方便 施工 一段线路上不宜采用过多的涵洞类型 明涵或填