洪家沟至大转弯道路改建工程-桥梁涵洞设计说明

洪家沟至大转弯道路改建工程桥涵设计说明S4-01PAGE4第1页共6页第四篇桥涵设计说明PAGE41概述本项目位于，路线起止桩号K0+000～K3+672.394，全长3.672公里，按四级（Ⅰ类）、设计速度15km/h标准进行设计，公路路基宽度为7.0m。本次设计包含18道圆管涵、2道箱涵，其中K0+462、K1+225、K2+275、K3+103、K3+648五道涵洞按漫水涵洞进行设计，过水断面不低于现状排水构造物。2设计依据及技术标准(1)《公路工程技术标准》（JTGB01—2014）(2)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）(3)《公路交通安全设施设计技术规范》(JTG/TD81—2017)(4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）(5)《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）(6)《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》（JTG/T3310-2019）(7)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）(8)《钢筋混凝土用钢第3部分：钢筋焊接网》（GB/T1499.3-2022）(9)《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2017）(10)《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB/T1499.1─2017）(11)《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB/T1499.2-2018）(12)《公路涵洞设计规范》JTG/T3365-02—2020(13)其他相关规范及行业标准。(14)本合同段在施工图设计阶段，严格执行了工程建设标准强制性条文的有关规定，如公路桥涵部分：第2.3.1条：汽车荷载各项指标以及布置。第1.0.5条：承载能力极限状态计算以塑性理论为基础，设计原则是，荷载效应不利组合的设计值小于或等于结构抗力效应的设计值。第2.1.2条：混凝土及钢筋的设计强度均按照规范执行。总之，桥梁、涵洞工程部分建设标准强制性条文中相关规定，均在施工图设计阶段得到了执行。3工程地质条件3.1地形地貌拟建工程所在地系构造剥蚀丘陵区，场地为垫江县永安镇石口子村原道路小桥、涵洞区，见平面图，为小河道路分布场地，地势较平缓，交通方便。K0+462箱涵：河宽约5-9m，河深约0.40m，场地地形最大高程为395.87m，拟建涵洞处河床高程391.60m，场地内最大相对约高差4.27m。地表为第四系土层覆盖；K1+227桥涵：河宽约5-8m，河深约0.45m，场地地形最大高程为396.82m，拟建涵洞处河床高程393.98m，场地内最大相对约高差2.84m。地表为第四系土层覆盖；K2+275圆管涵：河宽约5-7m，河深约0.35m，场地地形最大高程为403.35m，拟建涵洞河床高程400.89m，场地内最大相对约高差2.46m。地表为第四系土层覆盖；K3+103圆管涵：河宽约4-7m，河深约0.30m，场地地形最大高程为429.79m，拟建涵洞处河床高程425.89m，场地内最大相对约高差3.90m。地表为第四系土层覆盖；K3+648圆管涵：河宽约4-7m，河深约0.30m，场地地形最大高程为429.79m，拟建涵洞处河床高程451.83m，场地内最大相对约高差3.90m。地表为第四系土层覆盖。3.2气象与水文气象：垫江属中亚热带湿润季风气候区，具有四季分明、气候温和、冬暖春早、热量丰富、降水充沛、初夏多雨、盛夏炎热常伏旱、秋多连绵阴雨、无霜期长、温差大、多雾少日照的特点，绝大部分热带作物均可以生长。年平均气温17℃。常年平均降水量1183mm左右。常年平均无霜期289天。多数年份有伏旱、寒潮、冰雹、暴雨袭击。水文：拟建工程场地内表水体为小河沟。水流流向由东向西。K0+462箱涵：二十年一遇洪水高程约394.50m,五十年一遇洪水高程约395.00m；K1+225箱涵：二十年一遇洪水高程约396.00m,五十年一遇洪水高程约396.50m。K2+275圆管涵：二十年一遇洪水高程约402.50m,五十年一遇洪水高程约403.00m；K3+103圆管涵：二十年一遇洪水高程约428.50m,五十年一遇洪水高程约429.00m；K3+648圆管涵：二十年一遇洪水高程约654.44m,五十年一遇洪水高程约454.94m。3.3地质构造场地位于梁平向斜南东翼，岩层呈单斜产出，产状306°∠30～39°，层面较平整，结合很差，属软弱结构面。经地质调查，发育有构造裂隙二组：Ⅰ组裂隙产状为82°∠63°，微张，裂隙表面平直，偶见泥质充填，见黄色铁质浸染，间距2.4～3.9m；结合很差，属软弱性结构面。Ⅱ组裂隙产状为211°∠72°，裂隙表面平直，无充填，间距2.6～3.5m。结合很差，属软弱性结构面。场区范围内，两组裂隙均为拟建场地内的主要结构面，综合判定场地内岩体裂隙为较发育。从地表调查和钻探揭露可知强风化带基岩中层间裂隙局部较发育，裂隙面平直，多无充填，局部粘性土充填，结合程度很差，属软弱结构面；中等风化带中层面结合程度很差，属软弱结构面。拟建场地未见断层通过。3.4地层岩性拟建K0+462、K1+225、K2+275涵洞区主要出露地层为第四系全新统和侏罗系中统沙溪庙组(J2s)。第四系地层主要由素填土、粉质粘土、中细砂层组成，侏罗系中统沙溪庙组地层主要由泥岩、砂岩组成。K3+103、K3+648涵洞区主要出露地层为第四系全新统和三迭系上统须家河组(T3xj)地层，第四系地层主要由素填土、粉质粘土、中细砂层组成。三迭系须家河组地层主要由泥质砂岩组成。现将场区内岩性特征分述如下：3.4.1K0+462箱涵：素填土（Q4ml）杂色，主要由水泥、粉质粘土、砂岩块、泥岩块和砂粒等组成，泥岩块、砂岩块次棱角状～棱角状，为修建道路时的形成物，粒径5-100mm，含量为5-30%，稍湿，松散～稍密，形成时间约3-20年。厚度为0.95m(ZY4)，分布于部分地区。粉质粘土浅黄色、浅灰色，由粘粒、粉粒组成，以粘粒为主，含砂重为残积、坡积土和冲积、洪积土,呈可塑状，无摇震反应。钻孔揭露厚度为1.50m(ZY1)-5.65m(ZY4),分布于整个场地。细砂土（Q4al+pl）：浅灰色，以细砂粒为，含少量细砂、粉砂，次棱角状，分选性好、大部分颗粒与粗玉米粉（在0.075～0.2mm之间），干燥时大部分颗粒松散，湿润时用手拍后表面有水印，偶有轻微粘着感，结构稍密、稍湿-湿，均匀性好，分布在勘察区的东部靠河边一带。厚度为2.86m(ZY1)-2.60m(ZY2)。侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）泥岩：紫红色，主要以粘土矿物为主，含少量长石、石英，粉砂泥质结构，中厚～厚层状构造。岩芯局部含砂较重，并间断夹有少量泥质粉泥岩、泥质粉泥岩夹层及透镜体。厚度为1.65m(ZY4)-3.150m(ZY2)。中风化层岩质较硬，岩芯较完整，岩芯多呈柱状、长柱状，有少量层间裂隙发育，力学性能较好。泥岩土石等级为ⅴ级，土石类别为极软石。砂岩：灰白色、黄灰色，主要由长石、石英及岩屑组成，中～细粒结构，厚～巨厚层状构造，钙质、泥钙质胶结。岩层局部含粘土矿物较重，并间断夹有少量泥,钻孔揭露厚度为8.60(ZY2)～11.14m(ZY1),分布于拟建场地。岩芯较完整，岩芯多呈柱状、长柱状，未揭穿，土石类别为软石。3.4.2K1+225箱涵：素填土（Q4ml）杂色，主要由水泥、粉质粘土、砂岩块、泥岩块和砂粒等组成，泥岩块、砂岩块次棱角状～棱角状，为修建道路时的形成物，粒径5-100mm，含量为5-30%，稍湿，松散～稍密，形成时间约3-20年。厚度为2.10m(ZY4)，分布于部分地区。粉质粘土浅黄色、浅灰色，由粘粒、粉粒组成，以粘粒为主，含砂重为残积、坡积土和冲积、洪积土,呈可塑状，无摇震反应。钻孔揭露厚度为0.52m(ZY2)-3.52m(ZY3),分布于整个场地。细砂土（Q4al+pl）：浅灰色，以细砂粒为，含少量细砂、粉砂，次棱角状，分选性好、大部分颗粒与粗玉米粉（在0.075～0.2mm之间），干燥时大部分颗粒松散，湿润时用手拍后表面有水印，偶有轻微粘着感，结构稍密、稍湿-湿，均匀性好，分布在勘察区的东部靠河边一带。厚度为2.60m(ZY1)-2.60m(ZY2)。侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）砂岩：灰白色、黄灰色，主要由长石、石英及岩屑组成，中～细粒结构，厚～巨厚层状构造，钙质、泥钙质胶结。岩层局部含粘土矿物较重，并间断夹有少量泥,钻孔揭露厚度为8.53(ZY2)～11.00m(ZY1),分布于拟建场地。岩芯较完整，岩芯多呈柱状、长柱状，未揭穿，土石类别为软石。3.4.3K2+275圆管涵：粉质粘土浅黄色、浅灰色，由粘粒、粉粒组成，以粘粒为主，含砂重为残积、坡积土和冲积、洪积土,呈可塑状，无摇震反应。钻孔揭露厚度为2.12m(ZY3)-4.51m(ZY4),分布于整个场地。侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）泥岩：紫红色，主要以粘土矿物为主，含少量长石、石英，粉砂泥质结构，中厚～厚层状构造。岩芯局部含砂较重，并间断夹有少量泥质粉泥岩、泥质粉泥岩夹层及透镜体。厚度为7.71m(ZY4)-11.40m(ZY2)。中风化层岩质较硬，岩芯较完整，岩芯多呈柱状、长柱状，有少量层间裂隙发育，力学性能较好。泥岩土石等级为ⅴ级，土石类别为极软石。3.4.4K3+103、K3+648圆管涵：粉质粘土浅黄色、浅灰色，由粘粒、粉粒组成，以粘粒为主，含砂重为残积、坡积土和冲积、洪积土,呈可塑状，无摇震反应。钻孔揭露厚度为0.20m(ZY1)-3.10m(ZY4),分布于整个场地。三迭系上统须家河组(T3xj)地层泥质砂岩：绿灰色、黄灰色，主要由长石、石英及岩屑组成，细粒结构，厚～巨厚层状构造，泥质胶结。钻孔揭露厚度为8.15(ZY4)～10.00m(ZY1),分布于拟建场地。岩芯较完整，岩芯多呈柱状、长柱状，未揭穿，土石类别为软石。3.5基岩面及基岩风化特征3.5.1基岩风化特征基岩风化分带：根据《规范》拟建工程场地基岩风化分带分为强风化基岩层、中等风化基岩层。强风化带岩层岩芯破碎，呈块石～碎石状，风化裂隙发育；中等风化带岩层，岩质新鲜、硬，岩芯完整，呈柱状、长柱状，人工难掘挖。3.5.2基岩面特征据钻探揭露，勘察区范围内基岩面起伏不大，基岩面倾角在0～15°范围内，主要受原始地形控制。3.6水文地质条件场区地下水类型由松散土层中（素填土）孔隙水和下伏基岩裂隙水组成。场区土层主要由素填土和粉质粘土组成，本次勘察对所有钻孔结束后抽干孔内残留水，24小时后观测地下水，地下水位与河水位持平，勘察深度范围内，说明桥位区地下水位受河水位的控制。据调查拟建场区无污染源及污染物，土属未污染土；根据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20－2011）附录K，场地环境类型为Ⅲ类；并结合地区经验，场地环境水和土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。3.7不良地质作用及地质灾害根据地面调查和钻探反映，勘察区未见滑坡、泥石流、塌岸等不良地质作用，发生地质灾害可能性小。4涵洞工程4.1概述本项目共新建18道涵洞、2道箱涵。· 4.2主要设计标准汽车荷载等级：按公路-Ⅱ级；设计速度：15km/h；设计安全等级：三级；设计使用年限：30年洪水频率：设计洪水频率按1/15考虑，K0+462、K1+225、K2+275、K3+103、K3+648五道涵洞按漫水涵洞进行设计，过水断面不低于现状排水构造物；地震烈度：基本烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g，按6度设防；设计基准期：按100年考虑。4.3箱型桥涵设计4.3.1主要材料构件名称混凝土钢筋钢筋混凝土C30HR400台身、墙身C30基础C30洞口、垫层C204.3.2地质参数K0+462箱型桥涵岩土设计参数建议取值岩性天然重度(kN/m3)岩石单轴极限抗压强度（MPa）地基承载力特征值(KPa)抗剪强度抗剪强度基底摩擦系数土体水平抗力系数的比例系数m边坡放坡坡率值（H≤5m）(天然状态)（饱和状态)(MN/m4)/岩体水平抗力系数(MN/m3)C(kPa)Φ(°)C(kPa)Φ(kPa）天然饱和素填土20.0*（饱和21.0*）///5*28.0*3*22*0.25*6*1:1.50粉质粘土19.1（饱和20.5*）//150*23.9012.3019.4*10.24*0.20*10*1:1.50强风化泥岩23.5*//300*////0.35*/1:1.0强风化砂岩23.0*//400*/////1:0.75中等风化泥岩23.50*4.792.811020200*25*//0.45*50*1:0.70中等风砂岩24.0*13.799.043282350*30*//0.50*50*1:0.451）取值说明：⑴加*者为经验值；⑵强风化基岩容许承载力根据地区经验确定，中风化基岩容许承载力根据其岩石饱和抗压强度标准值，按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）2）本次设计以粉质粘土层作为K0+462箱涵持力层K1+228箱型桥涵岩土设计参数建议取值岩性天然重度(kN/m3)岩石单轴极限抗压强度（MPa）地基承载力特征值(KPa)抗剪强度抗剪强度基底摩擦系数土体水平抗力系数的比例系数m边坡放坡坡率值（H≤5m）(天然状态)（饱和状态)(MN/m4)/岩体水平抗力系数(MN/m3)C(kPa)Φ(°)C(kPa)Φ(kPa）天然饱和素填土20.0*（饱和21.0*）///5*28.0*3*22*0.25*6*1:1.50粉质粘土19.1（饱和20.5*）//150*23.9012.3019.4*10.24*0.20*10*1:1.50强风化砂岩23.0*//400*/////1:0.75中等风砂岩24.0*15.129.933605350*30*//0.50*50*1:0.451）取值说明：⑴加*者为经验值；⑵强风化基岩容许承载力根据地区经验确定，中风化基岩容许承载力根据其岩石饱和抗压强度标准值，按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）2）本次设计以粉质粘土层作为K1+225箱涵持力层4.3.3原材料原材料应有供应商提供的出厂检验合格证明书，并按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）规定的检验项目、批次规定，严格实施进场检验。混凝土水泥：应采用品质稳定的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，其技术要求应符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的规定。细骨料：应采用硬质洁净的天然中粗河砂，也可使用经专门机组生产、并经试验确认的机制砂，其技术要求应符合《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）的规定。粗骨料：应采用坚硬耐久的碎石或卵石，其技术要求应符合《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）的规定。选用的骨料在施工前进行碱活性试验，应优先采用非活性骨料或经碱-骨料反应抑制措施有效性试验验证合格的骨料。混凝土拌和及养护用水应符合《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的规定要求。混凝土拌和物中各种原材料引入的氯离子总量不得超过胶凝材料总量的0.06%。混凝土矿物掺和料应采用性能稳定的粉煤灰，其性能应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2017）中I级粉煤灰的规定。外加剂应采用品质稳定、且与胶凝材料具有良好相容性的产品：减水剂宜采用高效聚羧酸高性能减水剂，性能指标应符合《混凝土外加剂》（GB8076-2008）的规定，减水剂掺量以及与水泥的适用性应有试验确定；引气剂和膨胀剂应分别复核《混凝土外加剂》（GB8076-2008）和《混凝土膨胀剂》（GB/T23439-2017）的要求。普通钢筋普通钢筋采用HRB400钢筋，HRB400钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》（GB/T1499.2-2018）的规定。4.3.4箱型桥涵设计要点箱型桥涵按无压力式涵洞设计。恒载考虑填土的重力，按新填土情况计算，填土重力对涵洞的竖向和水平压力强度系数按《公路涵洞设计规范》JTG/T3365-02—2020中9.2.2条有关规定计算选用。活载计算采用车辆荷载，按30°角扩散分布。现浇板采用双向板进行设计，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行计算和验算。地基承载力基本容许值［fao］是在地基应力理论计算值的基础上，根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）第3.3.5条的有关规定进行深度修正所得。设计计算填土：重力密度19KN/m³，内摩擦角30°；混凝土：重力密度25KN/m³；普通钢筋：HRB400钢筋抗拉强度设计值为360MPa；素混凝土和片石混凝土强度设计值按《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）要求取用。4.3.5施工要点桥涵放样时，应认真对进出口高程及角度，若发现与实际沟渠底高程、角度差异过大或涵洞有可能悬空时，应及时予以调整。施工时桥涵应设上拱度，一般桥涵的预设上拱度可按下表的数值设置，但入口流水槽的高程不宜低于涵身中部流水槽面的高程。基底土类别上拱度（mm）碎石土、砂砾、粗砂、中砂、细砂H/80半干硬状态的、硬塑状态的黏性土及老黄土H/50表注：H为路线中心线处自桥涵流水槽至路面顶面的高度，单位mm；基底为岩石、涵顶填土厚度不足2m以及涵洞纵坡＞5%时，可不设上拱度。混凝土浇筑应连续，一次成形，现浇板总时间不宜超过2h。涵台和基础混凝土均须分层浇筑，浇筑厚度须满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）的相关要求，新浇筑混凝土与下层已浇筑混凝土的温差宜小于20℃；浇筑基础最上层混凝土时，须与基础顶以上30cm涵台一起浇筑。混凝土的分层浇筑宜连续进行，因故中断间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑时间；当采用插入式振动器时，振动器应伸入下层深度（50mm-100mm），混凝土的运输、浇筑及间歇时间须满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）表6.11.5的规定，超出规定时间时，应按浇筑中断处理，并应留置施工缝；浇筑上层混凝土之前，需对施工缝进行如下处理：处理层混凝土表面的松弱层应予以凿除，经凿毛处理后的混凝土面，应采用洁净水冲洗干净。涵身以及基础在浇筑混凝土过程中，应随机取样制作标准养护和施工用混凝土强度、弹性模量试件，应从构件不同部位分别进行取样；施工试件应在同样条件下振动成型、养护，28d标准试件按标准养护办理。桥涵全长范围内，每4-6m应设置一道沉降缝，沉降缝必须贯穿整个断面（包括基础），缝宽2cm，沉降缝的设置应与板方向平行。在地基土质变化较大、基础埋置深度不一或地基承载力基本容许值发生较大变化，以及路基填挖交界处均应设置沉降缝。设置于岩石地基（中风化以上）上的涵洞可不设沉降缝。沉降缝施工时应采用有效措施防止台后填料随流水漏入涵内。沉降缝的防水措施：1）在基础部分填塞沥青木板，并在流水面边缘填塞5cm热沥青浸制麻絮或灌封胶；2）基础以上，两侧面和顶面设置三油两毡防水层，宽度为50cm；接缝外侧以沥青木板填塞，内侧填塞5cm热沥青浸制麻絮或灌封胶；3）顶面三油两毡处理后外包粘土保护层，厚20cm，宽20cm。桥涵外层防水措施：在桥涵和填土接触面均涂热沥青三道；进行桥涵外侧防水层施工后才可进行下一步施工工序，及沥青涂抹需在回填之前进行。八字翼墙和涵台间的沉降缝可于浇筑八字翼墙混凝土时，在涵台断面敷设数层沥青和油毛毡而形成（厚度1-2cm）。公路路堤与桥涵连接处应设置过渡段，其长度宜按2-3倍路基填土高度确定；路基压实度不得小于96%。桥涵施工完成后，混凝土强度达到设计强度的85%时，方可进行回填，回填材料采用碎石土（土石掺比4：6，石料采用级配碎石）：洞身两侧填土应严格对称均匀水平分层夯实，其每侧长度不应小于洞身两侧填土高度的一倍，压实度不小于96%；洞身两侧紧靠涵身部分的回填土不宜采用大型机械进行压实施工，宜采用人工配合小型机械的方法夯填密实。施工中当涵洞上填土高度不足0.5m时，严禁采用振动或碾压设备对涵顶和洞身范围的填土进行碾压；填土高度不足1.0m时，采用人工或小型机具夯填；填土高度超过1.0m时，方可采用机械填筑。基底地基承载力基本容许值［fao］检测：采用轻便动力触探、静力触探等方法进行检测：检测频率一般情况下每10-20m布置一个断面，每个桥涵不少于3个断面，每个断面不少于3个检测点，地质条件复杂时适当加密。为防止河床过度冲刷，应采用铺砌对河床进行处理，对倾斜较大的岩石河床，基础和铺砌可做成阶梯形；洞底和洞口铺砌必须注意平整。未尽事宜，应符合交通部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）的要求。4.4圆管涵设计4.4.1圆管涵主要材料（1）混凝土C30：涵身、涵洞基础、帽石