涵洞施工-涵洞分类及构造

涵洞分类与构造涵洞是修建在路基当中，用来沟通两侧水流的人工构筑物。涵洞的主要功能见下表：一、涵洞的概念功能说明排水将排水沟、边沟、截水沟的水流汇入涵洞，排除路基以外。泄洪将山坡坡面汇水流入涵洞，排除路基以外。灌溉恢复原有沟渠，灌溉农田，满足农业生产需要。通道农用机耕道，人行通道（跨径≤4.5米）一、涵洞的概念从工程统计以及投资的角度来考虑，涵洞和桥的主要区别是跨径（单孔跨径小于5m，多孔跨径小于8m,统称涵洞），实际上涵洞与桥梁是有根本区别的，其主要区别如下。涵洞修在路基当中，它是路基的一个组成部分，他保持路基的连续性，使路基不中断；而小桥则中断路基，自成一体，不保持路基的完整性。涵洞一般从路基底部通过，其上有较厚的路基填土，而小桥上部除拱桥外，不再填土方，桥面即为行车路面。一、涵洞的概念路基加高时，涵洞洞身显著增长，即路基高度与涵洞洞身长度成正比，小桥则不随路基的高度而加宽桥面。一、涵洞的概念涵洞的孔径比较小，洞身高度和孔径大小有一定的比例关系，而小桥的桥高与孔径则没有一定的比例关系。在进行水力计算时，涵洞和小桥考虑的因素不完全相同。一、涵洞的概念涵洞比小桥更能承受超量洪水的侵袭，涵洞实际通过的流量超过设计流量的50%，小桥一般只能承受超过设计流量的25%。涵洞排水的潜在能力大，工程造价低，因此在可建桥又可建涵洞时尽量修建涵洞。一、涵洞的概念城市道路中，高填土路基很少，涵洞修建不多，但在公路建设中涵洞则占有重要地位，数量多，由于农田水力建设的发展，排水或灌溉的人工渠道增加，涵洞的数量还会不断增多。一、涵洞的概念涵洞的主要作用是保护路基，保持路基的完整和连续、使水流或洪水能顺利穿过路基，不使路基冲毁或淹没，保证车辆正常通行。一、涵洞的概念二、涵洞特点由于涵洞是处于大自然环境(风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击)和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备如下特点：（1）满足排泄洪水能力，保证在50年一遇洪水的情况下，顺利快捷地排泄洪水。二、涵洞特点由于涵洞是处于大自然环境(风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击)和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备如下特点：（2）具有足够的整体强度和稳定性，保证在设计荷载的作用下，构件不产生位移和变形。二、涵洞特点由于涵洞是处于大自然环境(风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击)和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备如下特点：（3）具有较高的可靠性和耐久性，保证在自然环境中，长期完好，不发生破损。三、涵洞的构造涵洞洞身基础洞口圆管涵盖板涵拱涵箱涵端墙翼墙截水墙缘石涵洞的主要部分作用是承受活载和土压力作用是保证涵洞基础和两侧路基免受冲刷，使水流顺流顺畅。涵洞是由基础、洞身及洞口建筑组成的排水构造物。在地面以下，防止沉降和冲刷的部分称为基础；在基础之上，挡住路基填土，形成流水孔洞的部分称做涵洞；洞身承受可变作用压力和土压力并将其传递给地基，应具有保证设计流量通过的必要孔径，同时本身要坚固而稳定。三、涵洞的构造在洞身两端，用以集散水流，保护洞身和路基，使之不被水流破坏，这部分称作涵洞。洞口建筑连接着洞身及路基边坡，应与洞身较好地衔接并形成良好的泄水条件。三、涵洞的构造位于涵洞上游的洞口称为进水口，位于涵洞下游的洞口称为出水口。上游洞口是把面积较大的地面水流，汇集于一定的孔径之内，使之顺利通过涵洞；下游洞口是把汇集于一定孔径之内的水流扩散开去，使之顺畅离开涵洞。三、涵洞的构造所以，上游洞口的作用是束水导流，下游洞口的作用是疏水防冲。对洞口的要求是：保证水流顺畅进出洞身，提高涵洞的过水能力；防止水流对洞口附近路基边坡及洞口基础的冲刷；确保涵洞安全，保证道路正常通车。三、涵洞的构造圆管涵主要由管身、基础、接缝及防水层构成。受力性能和对地基的适应性能较好，不需墩台，圬工数量少，造价低，适用于有足够填土高度的小跨径暗涵。三、涵洞的构造（1）圆管涵三、涵洞的构造（1）圆管涵用圆形管壁挡住路基填土形成的过水孔洞称为圆管涵。圆管涵洞身主要由各分段圆管节和支承管节的基础垫层组成。当整节钢筋混凝土圆管涵无铰时，称为刚性管涵。刚性管涵在横断面上是一个刚性圆环。管壁内钢筋有内外两层，钢筋可加工成一个个的圆圈或螺旋筋。三、涵洞的构造（1）圆管涵当管节沿横截面圆周对称加设四个铰时，称为四铰管涵。铰通常设置在弯矩最大处，即涵洞两侧和顶部、底部。由于四铰涵有铰的作用，降低了管节的内力。三、涵洞的构造（1）圆管涵四铰涵是一个几何可变结构，只有当竖向作用力和横向作用力互相平衡时方能保持其形状，因此，要求四铰涵四周的土具有相同的性质。为此，四铰管涵可布置在天然地基或砂垫层上。三、涵洞的构造（1）圆管涵圆管涵常用孔径d0为50cm、75cm、100cm、125cm、150cm，对应的管壁厚度分别为6cm、8cm、10cm、12cm、14cmo基础垫层厚度t根据基底土质确定，当为卵石、砾石、粗中砂及整体岩石地基时，t＝0；当为亚砂土、粘土及破碎岩层地基时，t＝15cm；当为干燥地区的粘土、亚粘土、亚砂土及细砂的地基时，t＝30。三、涵洞的构造（1）圆管涵我国目前生产的圆管除少数小口径规格的管为普通砼管（素砼管）外，大多数均为钢筋砼管，普遍采用离心法生产，管壁厚度一般为管内径的1/10~1/12。管节环用钢筋做成螺旋形或焊接圆环，除小口径为单层筋外，管径在100cm一上者通常为双层筋，环筋间距（螺距）应不小于2.5cm,外环钢筋间距约为内环钢筋间距的一半左右。三、涵洞的构造（1）圆管涵管涵的涵长过大，容易发生冲淤现象，养护困难，影响正常使用，一般符合如下规定。管径50cm的涵洞，涵长不得大于8m。管径60~90cm的涵洞，涵长不得大于15m。涵长为15~30m时，其管径不得小于100cm。涵长大于30m时，其管径不得小于125cm。管涵孔径大小应由水力计算确定，管上覆土至少应为50cm。三、涵洞的构造（1）圆管涵盖板涵主要由盖板、涵台、洞身铺底、伸缩缝、防水层等构成。构造简单，易于维修，有利于在低路堤上修建，还可以做成明涵。现在施工基本使用钢筋砼盖板涵。石盖板涵较少使用。三、涵洞的构造（2）盖板涵三、涵洞的构造（2）盖板涵盖板涵标准化跨径：1.5、2.0、2.5、3.0、4.0米，交角：0°～40°（涵洞轴线与路线法线之夹角）汽车荷载等级：公路—Ⅰ级(可根据荷载等级确定)三、涵洞的构造（2）盖板涵圬工涵台(墩)的临水面一般采用垂直面，背面采用垂直或斜坡面，涵台(墩)顶面可做成平面，也可做成I形，借助盖板的支撑作用来加强涵台的稳定。三、涵洞的构造（2）盖板涵为了增加整体稳定性和抗震性，当跨径大于2m且涵洞较高时，可在盖板下或盖板间，沿涵长每隔2m增设一根支撑梁。同时在台(墩)帽内预埋栓钉，使盖板与台(墩)加强连接。三、涵洞的构造（2）盖板涵基础有分离式(即涵台基础与河底铺砌分离)和整体式(即涵台基础与河底连成整体)两种，前者适用于地基较好的情况，后者适用于地基较差的情况。三、涵洞的构造（2）盖板涵当基础采用分离式时，涵底铺砌层下应垫10cm厚的砂垫，并在涵台(墩)基础与涵底问设纵向沉降缝。为加强涵台的稳定，基础与基础间设置支撑梁数道。三、涵洞的构造（2）盖板涵拱涵主要由拱圈、护拱、涵台、基础、铺底、沉降缝及排水设施组成。适宜于跨越深沟或高路堤时采用。拱涵承载能力大，砌筑技术容易掌握，但自重引起的永久作用也较大，施工工序繁多。三、涵洞的构造（3）拱涵三、涵洞的构造（3）拱涵拱圈是拱涵的承重部分，可由石料、混凝土、砖等材料构成。地方道路或农用大车道常用片石、乱石、卵石等修建拱涵，承载力很高，使用效果较好。拱圈一般采用等截面圆弧拱。三、涵洞的构造（3）拱涵跨径L0为1.5、2.0、2.5、3.0、4.0米，相应拱圈厚度为25~50cm。涵台(墩)临水面为竖直面，背面为斜坡，以适应拱脚较大水平推力的要求。三、涵洞的构造（3）拱涵基础有整体式和分离式两种。整体式基础主要用于小跨径涵洞。对于松软地基上的涵洞，为了分散压力，也可用整体式基础。三、涵洞的构造（3）拱涵箱涵主要由钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝等组成。箱涵为整体闭合式钢筋混凝土框架结构，所以具有良好的整体性及抗震性能。一般仅在软土基上采用。三、涵洞的构造（4）箱涵三、涵洞的构造（4）箱涵箱涵又称矩形涵，箱涵洞身可采用钢筋混凝土封闭薄壁结构，根据需要做成长方形断面或正方形断面。箱涵的上下顶板、底板与左右墙身是刚性结构，适于在软土地基上采用。三、涵洞的构造（4）箱涵箱涵的常用跨径Lo为200，250，300，400cm，单孔箱涵顶板和侧墙的厚度一般取其跨径的1/9~1/12,双孔箱涵顶板及侧板的厚度可取其跨径的1/12~1/13。三、涵洞的构造（4）箱涵箱涵壁厚d一般为22~35cm，垫层厚度t为40~70cm，箱涵内壁面四个角处往往做成45度的斜面，其尺寸为5cm×5cm。三、涵洞的构造（4）箱涵三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类按照填土情况不同分类，涵洞可以分为明涵和暗涵。明涵洞顶无填土，适用于低路堤及浅沟渠处。暗涵洞顶有填土，且最小的填土厚度应大于50cm，适用于高路堤及深沟渠处。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类建筑材料分类（1）石涵：包括石盖板涵和石拱涵。石涵造价、养护费用底，节省钢材和水泥，在产石地区应优先考虑采用石涵。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类建筑材料分类（2）混凝土涵：可现场浇筑或预制成拱涵、圆管涵和小跨径盖板涵。该种涵洞节省钢材，便于预制，但损坏后修理和养护较困难。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类建筑材料分类（3）钢筋混凝土涵：可用于管涵、盖板涵、拱涵和箱涵。钢筋混凝土涵涵身坚固，经久耐用，养护费用少。管涵、盖板涵安装运输便利，但耗钢量较多，预制工序多，造价较高。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类建筑材料分类（4）砖涵：主要指砖拱涵。砖涵便于就地取材，但强度较低，在水流含碱量大或冰冻地区不宜采用。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类建筑材料分类（5）其它材料涵洞：有陶瓷管涵、铸铁管涵、波纹管涵、石灰三合土拱涵等。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类水力性能分类按水利性能分类，涵洞可分为无压力式涵洞、半压力式涵洞、压力式涵洞。无压力式涵洞无压力涵洞指的是入口处水流的水位低于洞口上缘，洞身全长范围内水面不接触洞顶的涵洞。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类水力性能分类按水利性能分类，涵洞可分为无压力式涵洞、半压力式涵洞、压力式涵洞。半压力式涵洞半压力式涵洞指的是入口处水流的水位高于洞口上缘，部分洞顶承受水头压力的涵洞。三、涵洞的构造（4）箱涵涵洞其他分类水力性能分类按水利性能分类，涵洞可分为无压力式涵洞、半压力式涵洞、压力式涵洞。压力式涵洞涵洞进出口被水淹没，涵洞全长范围内以全部断面泄水。洞口是洞身、路基、河道三者的连接构造物。洞口建筑是由进水口和出水口两部分组成。三、涵洞的构造（5）洞口建筑洞口应与洞身、路基衔接平顺，并起到调节水流和形成良好流线的作用，同时使洞身、洞口(包括基础)、两侧路基以及上下游附近河床免受冲刷。另外，洞口形式的选定，还直接影响着涵洞的宣泄能力和河床加固类型的选用。三、涵洞的构造（5）洞口建筑常用的洞口形式三、涵洞的构造（5）洞口建筑端墙式八字式走廊式平头式无论采取任何形式的洞口，河床都必须铺砌三、涵洞的构造