森林防火公路安全设施及路面改造工程涵洞设计说明

森林防火公路安全设施及路面改造工程S4-0涵洞设计说明第1页共7页涵洞设计说明一、主要技术标准及规范（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）（2）《公路路线设计规范》（JTGD20-2017）（3）《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）（4）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）（5）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）（6）《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（交公路发【2007】358号）（7）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）（8）《公路涵洞设计规范》（JTG/T3365-02-2020）（9）《林区公路设计规范》（LY/T5005-2014）二、采用技术指标（1）公路等级：林区三级公路（局部受限路段采用林区四级公路）；（2）路面结构形式：沥青混凝土路面；（3）设计车速：20km/h；（4）荷载等级：公路-II级；（5）设计洪水频率：路基、涵洞1/25；（6）耐久性设计环境类别：Ⅱ类；（7）地震烈度：地震基本烈度Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组第一组，反应谱特征周期为0.35s，抗震设防等级为7级。三、建设条件（1）地理位置及自然区划本项目位于江北区复盛镇，场地内有森林防火公路可直达，交通条件较好。（2）气象、水文1）气象拟建场地属亚热带季风性湿润气候，区内的气象特征具有空气湿润，春早夏长、冬暖多雾、秋雨连绵的特点，年无霜期349天左右。秋季多绵雨的气候特征，冬季流域受偏北气流控制，气温低，雨量偏少。入春以后，降水天气系统逐渐加强，太平洋副高北跃西伸，副高南部的西南气流，导致孟加拉国湾，南海的水汽不断输入本区，当与高空低槽和地面冷锋相配合，或受副高与西藏高压之间的低压系统控制并持续时，低压系统中的上升运动结合局地对流运动的发展，在本区形成暴雨或大暴雨。每年7月～8月，会出现持续高温，形成盛夏伏旱天气。9月以后，太平洋副高南撤，流域内降雨又显著增加，但一般雨强较弱，形成绵绵细雨。2）水文经调查，区内及周边未见对拟建工程产生影响的地表水体。3）地形地貌场地原始地貌为构造剥蚀低山地貌；由于森林防火公路的修建，在公路两侧形成边坡。上山路4桩号K1+190-K1+230衡重式路肩挡墙段，地面高程321～368m，相对高差47m，整体呈东北高西南低；总体地形坡度5-30°。4）地质构造拟建工程位于川东南孤形地带，华蓥山帚状褶皱束东南部，构造骨架形成于燕山期晚期褶皱运动。拟建工程位于明月峡背斜西翼，构造条件简单，岩层呈单斜产出，地质构造纲要见下图。地质构造纲要图岩层倾向280°～310°，倾角55°～68°，结合很差，属软弱结构面；主要发育2组构造裂隙:裂隙J1：倾向100～120°，倾角20°～50°，局部倒倾，裂隙面平直，结构面张开度2-3mm，偶见泥质充填物，裂隙间距1-2.5m，走向方向延伸3-5m，结合差，为硬性结构面；裂隙J2：倾向190～210°，倾角60°～75°，局部倒倾，裂隙面平直，结构面张开度2-4mm，偶见泥质充填物，裂隙间距3-5m，走向方向延伸5-8m，结合差，为硬性结构面。（3）地层岩性上山路4，里程K1+190-K1+230挡墙段上覆土层有第四系全新统人工填土（Q4ml）素填土，第四系崩坡积（Q4col+dl）含块石粉质黏土；下伏基岩为侏罗系中下统自流井组（J1-2z）。山顶纵线K0+030-K0+090左侧挂网喷锚段上覆土层有第四系全新统人工填土（Q4ml）素填土，第四系残坡积（Q4el+dl）粉质黏土，三叠系上统须家河组（T3xj）岩层。各地层岩性特征依新老顺序简述如下：程K1+188.5-K1+228.5段场地岩土特征一览表编号地层代号岩土名称厚度（m）描述2-0Q4ml素填土0.9～2.1杂色，主要由砂、泥岩碎块石组成，来源为森林防火公路修建回填，堆填时间1~3年。稍湿，密实程度为稍密，均匀性一般，碎石含量25～40％，粒径20～200mm，主要分布在公路路基及边坡区域；该区域原始地貌为构造剥蚀低山地貌。3-1Q4col+dl含块石粉质黏土4.2～6.6褐色，以黏土矿物为主，含少量的角砾，絮状结构；干强度中等、韧性中等、稍有光泽，无摇震反应，可塑状；主要分布在斜坡区域。局部包含砂、泥岩碎块石。7-0J1-2z-Ms泥岩红色、紫红色为主，局部含青灰色团块；主要矿物成分为粘土矿物，粉砂泥质结构，中厚层状构造，主要矿物成份为粘土矿物；强风化带厚2.4～5.7m，强风化岩芯呈碎块状，风化裂隙发育。中风化岩芯呈柱状、中柱状，节长4～86cm，岩体较完整，岩质软。拟建场地的基岩面及基岩风化带具有起伏变化的特征，其起伏变化情况受地层岩性、地质构造、原始地貌起伏特征影响。根据本次勘察结果，基岩面埋深0～9.2m，场地整体的基岩面随原始地形起伏，倾角5～30°。在覆盖层与基岩接触带(基岩面附近)，受地下水频繁活动的影响，常形成以软～可塑状粘性土为主、厚度0.10～0.30m(局部可达0.5m以上)的软弱薄层。场地基岩强风化带随基岩面起伏变化，厚度一般2.4～5.7m（须家河组地层强风化厚度可达10m以上）；但在局部地形较陡的地段，基岩由于侧向风化的影响，强风化带厚度相对较大，最大可达6m以上。基岩强风化带岩体破碎，风化裂隙发育。中风化岩体较完整，裂隙较发育，均匀性较好。（4）水文地质条件本项目场地未见对拟建工程可能产生影响的地表水体。根据地下水的赋存条件、水理性质及水力特征，场地地下水可划分为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水。1）第四系松散层孔隙水第四系松散层孔隙水主要赋存于含块石粉质黏土和人工填土层，以上层滞水、潜水形式存在。上层滞水主要分布在人工填土中，水位水量有明显季节变化，无稳定水位。潜水主要位于含块石粉质黏土之上的人工填土中。2）基岩裂隙水基岩裂隙水包括风化裂隙水和构造裂隙水。风化裂隙水分布在浅表层基岩强风化基岩中，为局部上层滞水或小区域潜水，水量小，受季节性影响大。构造裂隙水主要分布于厚层块状砂岩层中，以层间裂隙水或脉状裂隙水形式储存，泥岩相对隔水；水量稍大，动态稍稳定，综合沿线相邻场地勘察成果及地区经验，孔隙裂隙水一般为区域性潜水或局部承压水。3）地下水动态特征该场地勘察期间钻孔中未见地下水位，本场地该类型地下水总体贫乏。根据以往的资料和本次勘察，场地内地下水动态与降雨量关系密切，呈同步化特点；降雨季节，土体中水位上升。（5）地下水补径排特征第四系松散层孔隙水主要接受降雨、地表水体渗漏补给，下渗至土体内向场地西南侧地势低洼处排泄。上山路K1+200m附近道路开挖后地形较平缓，道路右侧大面积降水在此汇集，形成了一个相对平坦的雨水滞留带，当遇到强降雨或连续降雨，排水不畅导致短期降雨集中渗入土体中，降低土体抗剪强度。基岩裂隙水主要接受上层孔隙水补给；主要沿贯通性结构面向低洼露头排泄，整体循环较缓慢。（6）水文地质单元划分本次水文地质单元分区的原则主要考虑水文地质条件，如含水岩组与地下水类型，地貌类型，地下水的分布，埋藏与出露特征，以及地下水补给，径流，排泄条件的差异等因素，同时应尽量考虑水文地质单元的完整性。本项目场地都属于同一个水文地质单元，主要接受大气降雨补给，向地势低洼处排泄。综上：本项目水文地质复杂程度为简单。（7）不良地质及主要工程地质问题通过本次勘察，场地及周边不良地质作用主要为土质边坡变形、开裂，岩质边坡局部垮塌。（8）岩土地震稳定性评价根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），本建场地设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。1）地震液化本场地抗震设防烈度为6度，依据《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）第4.3.1条，场地不存在饱和砂土或粉土，可不进行液化判别和处理。2）不良地质在地震作用下稳定状态场地内不良地质在地震作用下未采取支护措施的情况下稳定状态为欠稳定状态，按设计方案处置后为稳定状态。3）隐伏断裂场地范围内勘察未发现在隐伏断裂。（9）地震效应评价1）土的类型根据《明月山森林防火公路建设工程工程地质勘察报告（详细勘察）》结合地区经验，场地内人工填土剪切波速取155m/s，为中软土；含块石粉质黏土剪切波速165m/s，为中软土；；场地内基岩剪切波速大于500m/s，为岩石。2）场地类别依据场地覆盖层厚度、覆盖层等效剪切波速，地质、地形及地貌特征。按《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）第4.1.3条进行场地类别划分。本场地地段类别、地段类别划分详见下表。场地类别划分表工程类型覆盖层厚度(m)等效剪切波速(m/s)场地类别特征后期（s）地段类别上山路4K1+188.5-K1+228.5左侧桩板挡墙2.1～9.2160II0.35抗震不利地段山顶纵线K0+030-K0+090左侧挂网喷锚边坡基岩＞500I00.35抗震有利地段施工完成后应对填土土层剪切波速值进行复测，并校核场地类别及特征周期等参数。3)措施建议该抗震不利地段应采取有效的工程措施。（10）旧路涵洞现状经现场沿线调查，由于本次设计道路完工时间不久，全线涵洞排水能力基本正常，但上山路4K1+200处涵洞存在淤塞，已无明显水流痕迹，且由于该处需拟建一座桩板式挡墙，考虑将现状涵洞拆除，并重建一座直径100cm钢筋砼圆管涵，以利该路段排水。上山路4K1+200处涵洞四、涵洞设计4.1技术指标1）净跨径：1.0m。2）斜度：-45°～45°（涵洞轴线与路线法线之夹角）。3）荷载等级：公路-II级。4）涵洞类型：钢筋混凝土圆管涵。5）本项目全线共1道涵洞，为新建涵洞。另需拆除涵洞1座。4.2主要材料结构部位石料混凝土钢筋管节C30HPB300级管节基础C20基础垫层砂砾石洞外铺砌C20帽石C30洞口及洞外圬工C204.3设计要点1）管节采用按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别对截面进行了强度计算与裂缝验算。2）活载计算理论：按刚性管节计算即不考虑管节的变形，也不考虑涵洞顶土柱和周围填土间的摩擦力，采用角度分布法计算，半无限弹性体理论核算。3）管节配筋按纯弯板断面分析，采用双向配筋管壁设置内外圈两层钢筋，管节配筋由裂缝控制设计。4）土重：按土柱理论计算，土容重γ=19KN/m3，内摩擦角φ=35°。5）管节基础石质地段采用砂砾石，土质地段上层采用C20混凝土，下层采用砂砾石。4.4施工要点1）管节为标准管节，长度为1.0m，施工时须注意管涵的全长与管节的配置及端墙位置的准确。2）管节接头构造：节间缝隙用沥青浸过的麻絮填塞，外面裹两道满涂热沥青的油毛毡。3）管节在对头拼接时，填塞缝隙的麻絮，上半圈应从外往里填塞，下半圈应从里往外填塞。4）管节预制、运输、存放时，应注意轻放，堆放的底面应平整，必要时铺设5～10cm的砂垫层,使受力均匀，以免管节开裂。5）洞顶填土厚度为0.5m～1.0m时,管顶路基及管身两侧,在不小于两倍孔径范围内,应采用保持最佳含水量的天然级配砂石料，分层夯实。6）涵洞全长范围内每4～6m设置一道沉降缝。7）施工期间,当管顶覆土厚小于50cm时,应严禁重型车辆通过。8）地基承载力必须大于0.2MPa,若不足则采取换填处理，或对基础变更设计。4.5混凝土结构的耐久性设计1）设计最小混凝土保护层及混凝土耐久性参数要求在交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）中，对Ⅱ类环境下钢筋混凝土涵洞的最小保护层厚度要求不小于40mm。结合《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）对不同的受力构件根据环境分类及作用等级分类，控制混凝土的最大水灰比，最小水泥用量，最低混凝土强度等级，最大氯离子含量，最大碱含量等，提出以下要求：耐久性设计要求表结构部件混凝土强度等级最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最大氯离子含量（%）最大碱含量（kg/m3）盖板/管身C300.453200.303.02）配置足够的钢筋和合理的布置保证受拉和受弯裂缝分布的合理性普通钢筋混凝土构在荷载作用下不可避免的要发生开裂，这是混凝土结构的一个自然现象，应提供足够的钢筋量（最小钢筋量）用于保证裂缝合理地分布。3）裂缝宽度的验算对钢筋砼构件裂缝宽度的最终验算要基于最终钢筋面积和正常使用荷载下钢筋的应力，用按前文中确定的最小混凝土保护层，按规范要求验算。4.6其它说明1)涵洞放样时，应认真核对进出口标高及角度，若发现与实际地面标高、角度差异过大时或涵洞有可能悬空时，应及时予以调整。2)当涵洞底基坑开挖后，若发现地基承载力达不到设计要求时，应对基底采用级配碎石换填或其它有效方法进行处理，以达到涵洞地基设计承载力的要求。3)涵洞建成后应及时清理涵洞内杂物、做好涵洞与原有的沟渠的接顺工作，以保证涵洞的正常使用。4）涵台基础开挖所产生的土石方应置于就近的路线弃土场内，切勿乱堆乱放，以免造成安全隐患，破坏环境。5）注重环保意识，尽量减少开挖面，基础及时回填，使公路构筑物与山水间浑然一体、相映成辉。6）水泥：采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，且均应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020)及《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）等要求。7）砂、石：细骨料宜采用粒径不小于5mm的河砂，且符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020)及《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）。如河砂采集难度大，可采用机制山砂。严禁使用具有碱活性反应的细骨料。粗骨料应采用坚硬的卵石或碎石，粗骨料的压碎指标不大于7%，吸水率不大于2%，针片状颗粒含量不大于5%，不得混入风化颗粒。8）涵洞钢筋：HPB300级钢筋：应符合国家标准（GB1499.1-2017）规定要求。HRB400级钢筋：应符合国家标准（GB1499.2-2018）规定要求。9）应按现行部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）的要求组织施工。10)其余未尽事宜均按现行《公路桥涵施工技术规范》的有关规定办理。五、安全文明施工注意事项涵洞施工应贯彻“安全第一、预防为主”的方针。施工前应对各种安全危险源进行辨识和评估，并应在施工过程中有针对性地采取各种有效措施，预防事故发生。1)工程施工的临时驻地规划和临时设施设置应满足安全施工的要求，并应符合下列规定：(1)对于工程施工的临时驻地、作业场区、临时道路的选址，应避开容易发生自燃灾害或易受施工影响诱发地质灾害的地点。(2)施工区的临时用电设施应符合现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46)的规定。施工区域内应设置足够的消防设备，且施工人员应熟悉设备的性能和使用方法。2)涵洞施工所使用的机具设备和参加施工的作业人员，应符合下列安全规定：(1)对施工作业用的机械、设备和工具，应定期检查或检验，使其保持良好的工作状态。(2)施工作业人员应进行上岗培训，作业时应遵守本工种的各项安全操作技术规程。对从事特种作业的人员，应经过专业培训，持证上岗。进入施工区域内水文作业人员，应按规定佩戴、使用劳动安全防护用品。3）预应力施工安全技术措施应符合下列规定:(1)张拉前必须认真检查设备性能，确保设备防护齐全，性能良好，运行良好。(2)认真检查夹具、锚固件是否符合要求，严禁使用不合格或破损产品。(3)作业区域必须设置栏护、警示标志、专人监护，严禁非施工人员进入作业区域。(4)钢绞线和压浆受力端必须有安全有效的栏护措施，采用竖放挡板，挡板高度不得底于2米，宽度不少,1.5米，张拉时，作业人员不得正面夹具、钢绞线和压浆孔口，防止物体打击伤害。(5)张拉、压浆时，所有人员都不得从张拉区域、孔道正面通过。压浆人员在作业过程中，应戴护目镜，以防物体打击伤害事故。(6)钢绞线张拉后必须及时封锚。(7)高处张拉作业必须搭设作业平台，作业人员必须系好保险带。(8)本工程交叉作业多，特别是预制张拉作业，机械运行频繁，作业场地窄小，因此，必须跟相关方协调好作业时间，避免交叉伤害。(9)张拉要先上好夹具，人员离开后开泵，发现滑动或其他问题时，要先停泵，处理好后才能重新进行操作。(10)张拉要严格按照规定应力和伸长率进行，不得随便变更。不论拉伸或放松都应缓慢均匀，发现油泵、千斤顶、锚卡具有异常，应立即停止张拉。(11)千斤顶支架必须与构件对准，放置平整、稳固，测量拉伸长度、加楔和拧紧螺栓应先停止拉伸，作业人员应站在两侧操作，所有人员都不能从千斤顶正面通过或停留，以防回弹伤人。(12)预应力灌（压）浆时，应严格按规定压力进行，输浆管道应畅通，阀门接头要严密牢固。(13)拆卸油管时，应先放松管内油压，以免管内油压过大，喷出伤人。(14)当千斤顶需支垫时要用三角形铁片支垫牢固，以防支垫不稳倾斜伤人。(15)人员在张拉钢绞线或张拉完毕后不得正面面对钢绞线，以防钢绞线松动穿出伤人。4)高处作业时的施工安全应符合下列规定(1)施工作业前，应逐级对现场施工人员进行安全技术交底，并应在落实安全技术措施后方可施工；作业时必须佩带安全帽、系安全带。(2)在高处拆除模板及其他设施时，应设置警戒区，并设置专人指挥，拆除工作应至上而下进行，严禁上下同时拆除。(3)高处作业所用的物料应堆放平稳，作业人员使用的小型工具应随手放入工具袋，不得向地面随意抛掷物件。(4)在6级以上强风、浓雾、暴雨等恶劣气候条件下，不应进行高空作业。强风暴雨过后，应对高处作业的安全防护措施进行全面检查；当有变形、损坏、松动和脱落等现象时，应立即进行修复。5)起重吊装的施工安全应符合下列规定：(1)作业前应编制专项施工方案，经审批后方可实施；应对作业人员进行安全技术交底，起重吊装的人员应持证上岗。(2)起重使用的机械设备进入现场后应经检查验收，并应按规定进行试运转和试吊，确认符合要求后方可使用。六、环境保护注意事项应按照“预防为主、防治结合，综合治理”的原则，结合工程特点，对在施工中可能对环境造成的不利影响，制定具体的预防方案并付诸实施，减少对原生态环境的改变，降低对环境的污染。施工过程中应实施文明施工，工程完工后，应及时清理各种施工垃圾，做到工完场清。注意事项如下：(1)施工弃土，泥浆、废料要及时妥善处理，运土汽车应加盖篷布，以防尘土扬洒；禁止乱取乱弃，破坏自然环境，严禁弃土堵塞河道。(2)施工过程中应尽量减少对周围自然环境的破坏，施工临时场地完工后要恢复本来面貌，施工过程中破坏的既有路面、绿化及植被在施工结束后应恢复完好。(3)施工时应严格控制污染源，施工废水、污水应进行沉淀处理后方可排放。(4)对施工中产生的弃土、废渣和固体建筑垃圾，应及时运至规定场地集中堆放和处理。(5)用于施工的各项临时设施、材料加工厂及混凝土搅拌站，均宜远离居民区；施工现场临时道路应经常洒水降尘。(6)施工应严格按照有关规范、规定、标准所规定的技术要求、施工程序进行施工。(7)施工时须严格按照国家、省、市有关环境保护及劳动安全卫生条例执行。七、其他（1）基坑开挖施工时应保证基坑边坡稳定，并设置