【桥涵工程(第三版)—郭发忠】第五章 涵洞

1、涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型及构造特点涵洞类型及构造特点 学习目标学习目标 认知涵洞的类型；认知涵洞的类型； 认知常用涵洞的主要构造组成；认知常用涵洞的主要构造组成； 认知各种涵洞洞口的构造组成及水力特点。认知各种涵洞洞口的构造组成及水力特点。 学习主要内容学习主要内容 涵洞的分类；涵洞的分类； 常用涵洞的构造及技术要求；常用涵洞的构造及技术要求； 涵洞洞口的形式。涵洞洞口的形式。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造公路跨越沟谷、溪沟、河流、人工渠道以及排除路基内侧边沟水流时公路跨越沟谷、溪沟、河流、人工渠道以及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建涵洞。涵洞是公路构造物的重要组成部分之一，其

2、设，常常需要修建涵洞。涵洞是公路构造物的重要组成部分之一，其设计与该公路的等级、使用任务、性质和将来的发展需要相适应，遵循计与该公路的等级、使用任务、性质和将来的发展需要相适应，遵循安全、适用、经济、美观、有利于环保的原则。安全、适用、经济、美观、有利于环保的原则。涵洞类型与构造涵洞类型与构造 涵洞的基本组成涵洞的基本组成 涵洞是横穿路基的排水构造物，由洞身和洞口建筑两部分组成涵洞是横穿路基的排水构造物，由洞身和洞口建筑两部分组成涵洞类型与构造涵洞类型与构造 一涵洞的分类一涵洞的分类 按建筑材料分按建筑材料分1石涵：石涵：包括石盖板涵和石拱涵。包括石盖板涵和石拱涵。2混凝土涵混凝土涵： 多做成

3、拱涵，少量用做圆管涵和小跨径的盖多做成拱涵，少量用做圆管涵和小跨径的盖板涵。板涵。3钢筋混凝土涵：钢筋混凝土涵：用做圆管涵、盖板涵、箱涵和拱涵。涵用做圆管涵、盖板涵、箱涵和拱涵。涵身坚固，经久耐用，养护费用少。圆管涵、盖板涵的运输身坚固，经久耐用，养护费用少。圆管涵、盖板涵的运输和安装较为便利，但耗费钢材较多。和安装较为便利，但耗费钢材较多。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造 按构造型式分按构造型式分1圆管涵圆管涵 ：对基础的适应性及受力性能较好，不需墩台：对基础的适应性及受力性能较好，不需墩台，圬工数量少，造价低。，圬工数量少，造价低。涵洞类型与构造涵洞类型与构造2板涵：板涵：可根据路堤的高低不

4、同分别设置成明涵或暗涵。可根据路堤的高低不同分别设置成明涵或暗涵。其构造简单，维修方便。其构造简单，维修方便。涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型与构造3拱涵：拱涵：跨越深沟或高路堤时可选用，承载能力大，砌筑跨越深沟或高路堤时可选用，承载能力大，砌筑技术易于掌握。技术易于掌握。涵洞类型与构造涵洞类型与构造 4箱涵：箱涵：用于软土地基，整体性强。但用用于软土地基，整体性强。但用钢量多，造价高，施工复杂。钢量多，造价高，施工复杂。涵洞类型与构造涵洞类型与构造按洞顶填土的情况分按洞顶填土的情况分1.明涵明涵：洞顶不填土或填土小于：洞顶不填土或填土小于50cm的涵洞，适用于低路堤、浅沟渠

5、。的涵洞，适用于低路堤、浅沟渠。2.暗涵暗涵：洞顶填土大于：洞顶填土大于50厘米的涵洞，适用于高路堤、深沟渠。厘米的涵洞，适用于高路堤、深沟渠。按水力性能分按水力性能分1.无压力式涵洞无压力式涵洞：入口处水深小于洞口高度，洞内水流均有自由水面。：入口处水深小于洞口高度，洞内水流均有自由水面。2.半压力式涵洞半压力式涵洞：入口处水深大于洞口高度，水流仅在进水口处充满洞口：入口处水深大于洞口高度，水流仅在进水口处充满洞口 ，而在涵洞的其它部分均有自由水面。，而在涵洞的其它部分均有自由水面。3压力式涵洞：压力式涵洞：入口处水深大于洞口高度，在涵洞全长的范围内都充满入口处水深大于洞口高度，在涵洞全长的

6、范围内都充满 水流，无自由水面。水流，无自由水面。4倒虹吸管涵：倒虹吸管涵：路线两侧水深都大于涵洞进出水口高度，且进出水口必路线两侧水深都大于涵洞进出水口高度，且进出水口必 须设置竖井。用于路线穿越沟渠，路堤高度小，而灌溉要须设置竖井。用于路线穿越沟渠，路堤高度小，而灌溉要 求必须提高渠底时。求必须提高渠底时。涵洞类型与构造涵洞类型与构造 二二.涵洞的构造涵洞的构造 洞身构造洞身构造 洞身通常由承重结构洞身通常由承重结构(如拱圈、盖板等如拱圈、盖板等)、涵台（墩）、基础以及防水、涵台（墩）、基础以及防水层、伸缩缝等部分组成。常见的形式有以下几种：层、伸缩缝等部分组成。常见的形式有以下几种：1圆

7、管涵圆管涵1)管身管身管身是管涵的主体部分，管身多采用钢筋混凝土预制安装，圆管涵洞管身是管涵的主体部分，管身多采用钢筋混凝土预制安装，圆管涵洞身由分段的圆管节和支撑管节的基础垫层组成。身由分段的圆管节和支撑管节的基础垫层组成。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造 涵洞类型与构造涵洞类型与构造 当整节圆管无铰时，称为当整节圆管无铰时，称为刚性管节刚性管节（图（图a）；当沿管节横）；当沿管节横截面圆周对称加设截面圆周对称加设4个铰时，称为个铰时，称为柔性管节柔性管节（图（图b）。其预）。其预制长度通常有制长度通常有05m和和10m两种。两种。涵洞类型与构造涵洞类型与构造2）基础）基础 圆管涵基础视地基强

8、度不同可以有以下几种类型：圆管涵基础视地基强度不同可以有以下几种类型：混凝土或浆砌片石基础混凝土或浆砌片石基础如（图如（图a），一般用于土质较软弱的地基上。），一般用于土质较软弱的地基上。垫层基础垫层基础在砂砾、卵石、碎石及密实均匀的粘土或砂土地基上，可采用砂砾在砂砾、卵石、碎石及密实均匀的粘土或砂土地基上，可采用砂砾石做垫层基础。垫层厚度石做垫层基础。垫层厚度t值视土质情况确定。值视土质情况确定。对于卵石、砾石、对于卵石、砾石、粗中砂及整体岩层地基粗中砂及整体岩层地基t0；对于亚粘土、粘土及破碎岩层地基对于亚粘土、粘土及破碎岩层地基tl5cm；在干燥地区的粘土、亚粘土、轻亚粘土及细砂地基在干

9、燥地区的粘土、亚粘土、轻亚粘土及细砂地基t=30cm。混凝土平整层混凝土平整层在岩石地基上，可不作基础，仅在圆管下铺一层垫层混凝土，其厚在岩石地基上，可不作基础，仅在圆管下铺一层垫层混凝土，其厚度一般为度一般为5cm，如图，如图 b)涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型与构造 3）接缝及防水层）接缝及防水层圆管涵多采用预制拼装施工，为防止圆管接头漏水，应作接缝处防水圆管涵多采用预制拼装施工，为防止圆管接头漏水，应作接缝处防水处理，其形式如下：处理，其形式如下：平口接头缝平口接头缝平口接头缝有三种：平口接头缝有三种：a如图如图a)，接缝用热沥青浸炼过的麻絮填塞接缝用热沥青浸炼过的麻

10、絮填塞，再用厚，再用厚lmm2mm、宽宽15cm20cm的铁皮缠扎，铁皮缠扎可做成两个半箍的形式，然后的铁皮缠扎，铁皮缠扎可做成两个半箍的形式，然后夹起来。夹起来。b如图如图b)，接缝用热沥青浸炼的麻絮填塞接缝用热沥青浸炼的麻絮填塞，然后用热沥青填充，最，然后用热沥青填充，最后用涂满热沥青的油毛毡裹两层或用热沥青浸炼的防水纸八层，粘合后用涂满热沥青的油毛毡裹两层或用热沥青浸炼的防水纸八层，粘合在外表。在外表。c如图如图c)，为钢筋混凝土箍接头。涵管缝为钢筋混凝土箍接头。涵管缝用沥青浸炼过的麻絮填塞用沥青浸炼过的麻絮填塞后后，再套上钢筋混凝土箍。，再套上钢筋混凝土箍。涵洞类型与构造涵洞类型与构造

11、涵洞类型与构造涵洞类型与构造 企口接头缝企口接头缝 企口接头缝亦有三种形式。企口接头缝亦有三种形式。 圆管涵防水层一般用塑性粘土，厚度圆管涵防水层一般用塑性粘土，厚度15cm20cm。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造 2盖板涵盖板涵 盖板涵洞身由盖板、涵台（墩）、基础、洞底铺砌、伸缩盖板涵洞身由盖板、涵台（墩）、基础、洞底铺砌、伸缩缝及防水层等部分组成缝及防水层等部分组成 。涵洞类型与构造涵洞类型与构造1) 盖板盖板盖板是涵洞的承重结构部分，当跨径较小、石料丰富时，可采用石盖板。当盖板是涵洞的承重结构部分，当跨径较小、石料丰富时，可采用石盖板。当跨径大或在无石料地区时，宜采用钢筋混凝土盖板，其厚

12、度为跨径大或在无石料地区时，宜采用钢筋混凝土盖板，其厚度为15cm30cm，跨径为，跨径为1.50m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.00m。 2）涵台（墩）、基础及洞身铺底）涵台（墩）、基础及洞身铺底一般用浆砌块、片石构成，也可采用现浇片石混凝土。一般用浆砌块、片石构成，也可采用现浇片石混凝土。涵台（墩）涵台（墩）圬工涵台（墩）的临水面一般采用垂直面，而涵台背面采用垂直或斜坡面，圬工涵台（墩）的临水面一般采用垂直面，而涵台背面采用垂直或斜坡面，涵台（墩）顶面一般做成平面。涵台顶面有时也做成涵台（墩）顶面一般做成平面。涵台顶面有时也做成L型企口使其在支承盖型企口使其在支承盖板的同时

13、，借助盖板的支撑作用来加强涵台的稳定。涵台（墩）的下部用砂板的同时，借助盖板的支撑作用来加强涵台的稳定。涵台（墩）的下部用砂浆与基础结成整体（图浆与基础结成整体（图a）。钢筋混凝土盖板涵的涵台（墩）上部做成台（）。钢筋混凝土盖板涵的涵台（墩）上部做成台（墩）帽（图墩）帽（图b）。）。涵洞类型与构造涵洞类型与构造 基础及洞身铺底基础及洞身铺底 涵台（墩）基础可随地基土不同而采用整体式或分离式。采用分离涵台（墩）基础可随地基土不同而采用整体式或分离式。采用分离式基础时，应在基础之间地面表层予以铺砌，以免涵台（墩）受冲刷式基础时，应在基础之间地面表层予以铺砌，以免涵台（墩）受冲刷破坏，铺砌厚度破坏，

14、铺砌厚度30cm。 基础厚度一般为基础厚度一般为60cm。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造 沉降缝及防水层沉降缝及防水层涵洞沿洞身长度方向应分段设置沉降缝，以防止不均匀沉降，涵洞沿洞身长度方向应分段设置沉降缝，以防止不均匀沉降， 沉降沉降缝应用填充料填筑缝应用填充料填筑 。 3拱涵拱涵拱涵各部分构造如图，主要由拱圈、护拱、拱上侧墙、涵台、基础、拱涵各部分构造如图，主要由拱圈、护拱、拱上侧墙、涵台、基础、铺底、沉降缝、防水及排水设施等部分组成。铺底、沉降缝、防水及排水设施等部分组成。涵洞类型与构造涵洞类型与构造 1）拱圈）拱圈拱圈是拱涵的承重结构部分，可由石料、混凝土等材料构成。常采用等厚的拱圈是

15、拱涵的承重结构部分，可由石料、混凝土等材料构成。常采用等厚的圆弧拱。拱涵拱圈厚度一般为圆弧拱。拱涵拱圈厚度一般为250 mm350 mm。 2)涵台涵台(墩墩) 涵台涵台(墩墩)是支撑拱圈并传递荷载至地基的圬工构造物。涵台基础视地基土是支撑拱圈并传递荷载至地基的圬工构造物。涵台基础视地基土壤情况，分别采用整体式或分离式。整体式基础主要用于卵形涵及小跨径涵壤情况，分别采用整体式或分离式。整体式基础主要用于卵形涵及小跨径涵洞。对于较大跨径的涵洞，宜采用分离式基础。洞。对于较大跨径的涵洞，宜采用分离式基础。3)护拱护拱 其作用主要用于保护拱圈，防止荷载冲击。护拱高度一般为矢高之半。其作用主要用于保护

16、拱圈，防止荷载冲击。护拱高度一般为矢高之半。 4)拱上侧墙、铺底多用砂浆砌片石构成。拱上侧墙、铺底多用砂浆砌片石构成。 5)防排水设施及沉降缝防排水设施及沉降缝防排水设施设于拱背及台背，其作用主要是排除路基渗水，使拱圈免受水的防排水设施设于拱背及台背，其作用主要是排除路基渗水，使拱圈免受水的浸蚀，以确保路基稳定。沉降缝设置方法同盖板涵。浸蚀，以确保路基稳定。沉降缝设置方法同盖板涵。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型与构造 4箱箱 涵涵箱涵为整体闭合式钢筋混凝土框架结构，具有良好的整体性和抗震性箱涵为整体闭合式钢筋混凝土框架结构，具有良好的整体性和抗震性能。主要由钢筋混凝土涵身

17、、翼墙、基础、变形缝等部分组成。能。主要由钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝等部分组成。涵洞类型与构造涵洞类型与构造 1）涵身）涵身 箱涵涵身由钢筋混凝土组成，洞身断面一般为长方形或正方形。常箱涵涵身由钢筋混凝土组成，洞身断面一般为长方形或正方形。常用跨径为用跨径为2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m。 2）翼墙）翼墙 翼墙在涵身靠洞口侧的两端，与洞身联成整体，为钢筋混凝土薄壁翼墙在涵身靠洞口侧的两端，与洞身联成整体，为钢筋混凝土薄壁结构。主要用于洞身与进出口锥坡的连接。当采用八字墙洞口时，可不结构。主要用于洞身与进出口锥坡的连接。当采用八字墙洞口时，可不作翼墙。作翼墙。 3）基础

18、）基础 箱涵基础一般为双层结构。上层为混凝土结构，厚箱涵基础一般为双层结构。上层为混凝土结构，厚100 mm，下层，下层为砂砾石垫层，厚度为为砂砾石垫层，厚度为400 mm700 mm。 变形缝均设在洞身中部，连同基础变形缝设置一道。用变形缝均设在洞身中部，连同基础变形缝设置一道。用40 mm 60 mm的槽口设于顶、底板的上面和侧墙的外面。的槽口设于顶、底板的上面和侧墙的外面。涵洞类型与构造涵洞类型与构造二二.洞口建筑洞口建筑洞口是洞身、路基、河道三者的连接构造物。洞口建筑由进水口、出洞口是洞身、路基、河道三者的连接构造物。洞口建筑由进水口、出水口和沟床加固三部分组成。水口和沟床加固三部分组

19、成。涵洞洞口类型很多，有八字式、端墙式、跌水井、扭坡式、平头式、涵洞洞口类型很多，有八字式、端墙式、跌水井、扭坡式、平头式、走廊式、流线型等，其中八字式、端墙式、跌水井是常用的形式。走廊式、流线型等，其中八字式、端墙式、跌水井是常用的形式。 1八字式洞口八字式洞口1）正八字式洞口）正八字式洞口涵洞与路线正交涵洞与路线正交 八字式洞口由敞开斜置的八字墙构成。八字墙洞口为重力式墙式结八字式洞口由敞开斜置的八字墙构成。八字墙洞口为重力式墙式结构，特点是：构造简单、建筑结构较美观，施工简单，造价较低。构，特点是：构造简单、建筑结构较美观，施工简单，造价较低。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造涵洞类型与构造

20、涵洞类型与构造 潜入式八字翼墙潜入式八字翼墙 a）接小锥坡）接小锥坡 b）接水渠）接水渠涵洞类型与构造涵洞类型与构造直墙式洞口直墙式洞口 涵洞类型与构造涵洞类型与构造2）斜八字墙洞口）斜八字墙洞口 斜做洞口斜做洞口正做洞口正做洞口 正做洞口的翼墙一般正做洞口的翼墙一般采用正翼墙，较长一采用正翼墙，较长一侧的翼墙叫大翼墙，侧的翼墙叫大翼墙，较短的叫小翼墙。较短的叫小翼墙。 涵洞类型与构造涵洞类型与构造2端墙式洞口端墙式洞口涵洞类型与构造涵洞类型与构造 3跌水井洞口跌水井洞口涵洞类型与构造涵洞类型与构造4扭坡式洞口扭坡式洞口 5平头式平头式(领圈式领圈式)洞口洞口 涵洞类型与构造涵洞类型与构造 6

21、走廊式洞口走廊式洞口 涵洞的设计涵洞的设计一、涵洞的勘测步骤一、涵洞的勘测步骤 1外业测量外业测量1）勘测前的准备工作）勘测前的准备工作收集沿线和区域地质特征资料及地质图；收集沿线和区域地质特征资料及地质图；通过水利部门了解现有及规划的水利设施、降雨等资料；通过水利部门了解现有及规划的水利设施、降雨等资料；3组织与配备完成该项勘测任务的人员、仪器、工具等。组织与配备完成该项勘测任务的人员、仪器、工具等。2）现场测量）现场测量确定涵洞的位置确定涵洞的位置根据已定的路线的走向及水流流向确定涵洞中心桩号，并测定涵洞中线与路根据已定的路线的走向及水流流向确定涵洞中心桩号，并测定涵洞中线与路线的夹角（斜

22、交角）；线的夹角（斜交角）；河沟纵断面测量河沟纵断面测量河沟纵断面一般沿沟底施测，施测长度为上、下游洞口外河沟纵断面一般沿沟底施测，施测长度为上、下游洞口外20米（如遇有跌水米（如遇有跌水陡坡时要适当增加施测长度），并采用陡坡时要适当增加施测长度），并采用1：100或或1：200的比例绘出河沟纵断的比例绘出河沟纵断面图。面图。 涵洞的设计涵洞的设计测绘涵位地形图测绘涵位地形图 内容包括路线、河沟、附近建筑物的相对位置；涵位的路线里程桩号；历史内容包括路线、河沟、附近建筑物的相对位置；涵位的路线里程桩号；历史洪水位泛滥范围；原地面（含河沟底）主要特征点的标高等。洪水位泛滥范围；原地面（含河沟底）

23、主要特征点的标高等。 地质勘探地质勘探 涵洞的位置应尽量设在地质构造和河床稳定之处。为了了解涵洞基底土壤的涵洞的位置应尽量设在地质构造和河床稳定之处。为了了解涵洞基底土壤的承载能力、地质构造和地下水情况及其对构造物的稳定性影响等，就必须进承载能力、地质构造和地下水情况及其对构造物的稳定性影响等，就必须进行地质勘探。涵洞工程的地质勘探采用调查与挖探、钻探相结合。行地质勘探。涵洞工程的地质勘探采用调查与挖探、钻探相结合。 5外业核对外业核对 待路线设计线确定后，将涵洞结构型式示意图绘在河沟纵断面上进行现场核待路线设计线确定后，将涵洞结构型式示意图绘在河沟纵断面上进行现场核对，最后确定涵洞布置方案、

24、结构型式、孔径、涵底标高、涵底坡度及洞口对，最后确定涵洞布置方案、结构型式、孔径、涵底标高、涵底坡度及洞口型式等。型式等。 涵洞的设计涵洞的设计二、涵洞设计二、涵洞设计 1涵洞的平面布置涵洞的平面布置涵洞位置一般应服从路线走向，只有遇到大洼深沟或与路线斜交夹角太小，涵洞位置一般应服从路线走向，只有遇到大洼深沟或与路线斜交夹角太小，工程量过大或施工困难时，才进一步权衡利弊，在不降低路线标准的前提下工程量过大或施工困难时，才进一步权衡利弊，在不降低路线标准的前提下局部调整路线，使之从较好的涵位通过。局部调整路线，使之从较好的涵位通过。1）涵洞应布置在地质条件良好，地基稳定的地段。当无法避开不良地段

25、时）涵洞应布置在地质条件良好，地基稳定的地段。当无法避开不良地段时，涵洞基础及地基必须进行特殊加固处理。，涵洞基础及地基必须进行特殊加固处理。2）涵洞位置和方向的布设，应尽量与水流方向一致，以使水流顺畅。）涵洞位置和方向的布设，应尽量与水流方向一致，以使水流顺畅。3）山区河沟的涵洞布设）山区河沟的涵洞布设尽量保持河沟水流的天然状态，一般应一沟一涵，在条件允许的情况下可尽量保持河沟水流的天然状态，一般应一沟一涵，在条件允许的情况下可改沟合并；改沟合并；设置截水沟的地段，在截水沟排水出口处应设置涵洞（图设置截水沟的地段，在截水沟排水出口处应设置涵洞（图5-25），以免水），以免水顺边沟流经距离过长

26、而冲刷路面和路基。顺边沟流经距离过长而冲刷路面和路基。4）平原区河沟的涵洞布设）平原区河沟的涵洞布设涵洞的设计涵洞的设计 图图5-25 截水沟急流槽处设涵洞截水沟急流槽处设涵洞 涵洞的设计涵洞的设计2涵洞的立面布置涵洞的立面布置根据地形、地质及水文等条件，洞身立面布置有如下形式：根据地形、地质及水文等条件，洞身立面布置有如下形式：1）平坦地段的一般形式）平坦地段的一般形式 涵洞的设计涵洞的设计 2）斜坡布置形式）斜坡布置形式 当天然沟床纵坡大于当天然沟床纵坡大于510时，为使涵洞洞身与沟底天然坡度一时，为使涵洞洞身与沟底天然坡度一致，并减少挖基土石方数量和缩短涵洞长度，常采用斜坡布置形式。致，并减少挖基土石方