公路铁路桥梁涵洞分类设计与施工安排布置-图(共20页).doc

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图一、涵洞与涵洞的作用涵洞是什么？涵洞是公路或铁路与沟渠相交的地方使水从路下流过的通道，作用与桥相同，但一般孔径较小，形状有管形、箱形及拱形等。此外，涵洞还是一种洞穴式水利设施，有闸门以调节水量。涵洞是指横向的排水管或水道(如在公路、铁路或运河下面的)。一种洞穴式水利设施。有闸门以调节水量。清会典·工部三·都水清吏司：“凡工有隄，有坝，有埽，有牐，有涵洞。”注：“涵洞之式，有淤洼涵洞，有洩水涵洞，有溉田涵洞。以石为之，墙身砌面石，下为铺底石，上为盖口石，墙后衬砌城甎，餘与石牐同。”公路或铁路与沟渠相交的地方使水从路下流过的通道。作用与桥相同，但一般孔径较小。形状有管形、箱形及拱形等。过水通道组成涵洞是设于路基下的排水孔道，通常由洞身、洞口建筑两大部分组成。洞身洞身形成过水孔道的主体，它应具有保证设计流量通过的必要孔径，同时又要求本身坚固而稳定。洞身的作用是一方面保证水流通过，另一方面也直接承受荷载压力和填土压力，并将其传递给地基。洞身通常由承重结构(如拱圈、盖板等)、涵台、基础以及防水层、伸缩缝等部分组成。钢筋混凝土箱涵及圆管涵为封闭结构，涵台、盖板、基础联成整体，其涵身断面由箱节或管节组成，为了便于排水，涵洞涵身还应有适当的纵坡，其最小坡度为03%。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、出水口和沟床加固三部分组成。洞口的作用是：一方面使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅；另一方面确保路基边坡稳定，使之免受水流冲刷。沟床加固包括进出口调治构造物，减冲防冲设施等。分类构造形式分类按照构造形式，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵。圆管涵圆管涵由洞身及洞口两部分组成。洞身是过水孔道的主体，主要由管身、基础、接缝组成。洞口是洞身、路基和水流三者的连接部位，主要有八字墙和一字墙两种洞口型式。圆管涵的管身通常由钢筋混凝土构成，管径一般有0.75米、1米、1.25米1.5米和2米等五种，管径的大小根据排水要求选择，多采用预制安装，预制长度通常为 2米。当采用0.5米或0.75米管径时用单层钢筋，而孔径在1米及1米以上时采用双层钢筋。0.5米管径时其管壁厚度不小于6厘米，0.75米管径时管壁厚度不小于8厘米，1米管径时管壁厚度不小于10厘米，1.25米及1.5米管径时管壁厚度不小于12厘米。拱涵拱涵是指洞身顶部呈拱形的涵洞，一般超载潜力较大，砌筑技术容易掌握，便于群众修建，是一种普遍的涵洞形式。盖板涵盖板涵是涵洞的一种形式，它受力明确，构造简单，施工方便。盖板涵主要由盖板、涵台及基础等部分组成。盖板涵与单跨简支板梁桥的结构形式基本相同，只是盖板涵的跨径较小。箱涵箱涵不是盖板明渠，箱涵的盖板及涵身、基础是用钢筋砼浇筑起来的一个整体，可用来排水、过人及车辆通过。箱涵适用于软土地基，但造价就会高些。  填土情况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。建筑材料分类按建筑材料分类，涵洞可分为砖涵、石涵、混凝土涵及钢筋混凝土涵等。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。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。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。施工施工准备1、按照设计进行基底处理；平整场地，准备料场、砂浆和砼的拌和场及盖板预制场。2、精确放样、测量挖基的位置、尺寸、高程及涵洞两侧原地面标高，定出基坑开挖范围，将轴线控制线延长至坑外适当位置加以固定并妥善保护。3、根据天气情况结合基坑四周地形条件，作好地表防排水措施。4、根据设计要求和不同的材料来源进行砂浆和砼的施工配合比设计施工方法1、基坑开挖：基坑开挖采用人工配合挖掘机作业，当挖至高于设计0.30.4米时，用人工配合继续开挖修整成型。并留20cm保护层，铺底时再突击挖至设计标高后，随即浇筑基础。在开挖中如发现水文、地质情况与设计不符时，须根据实际情况提出处理措施，报业主和设计单位批准后方可实施。为缩短基坑暴露时间，要预计基坑成型的时间且提前通知监理工程师，在基坑达到设计要求后立即进行检查，基底经监理工程师检验符合设计要求并签定隐蔽检查证后立即浇筑基础，如基底承载力达不到设计要求，应立即用砂砾石进行换填至达到设计要求后才能进行基础砼浇筑。2、浇筑基础砼和基坑回填：混凝土用料采用符合设计要求的砂、卵石和水泥，卵石粒径不得超过结构物最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。水泥采用普通硅酸盐水泥32.5R，要确保砼标号和质量。每隔46米或地基土质变化处或填挖交界处必须在板接缝处设一道沉降缝，缝宽12cm，沉降缝平行路中线布设，在每浇筑一层之后用符合设计要求的材料填塞。基础砼浇筑完毕后按设计要求对基坑进行回填。基础砼一次浇筑，不留施工缝。3、基础与墙身连接方式：基础砼浇筑完后，立即在基础表面安置卵石，卵石潜入基础砼深度不低于5cm，露出部分不小于5cm，按30cm的间距成梅花状布置。4、涵身浇筑：涵洞墙身砼用料要求同基础砼。涵洞墙身采用搭支架、支模板现浇施工。支模时，必须严格检查其位置的准确性和垂直度各部尺寸规格，校验无误后，支撑牢固，经监理工程师验收签字确认后，方可浇筑砼，对砼的搅拌、浇筑、拆模、养生均严格按照规范要求施工。5、盖板预制：为方便吊装，钢筋砼盖板就近集中预制，盖板预制必须严格按照设计文件尺寸及要求施工，待预制强度达到100%，涵台强度达到设计强度75%后，用汽车吊安装，安装前首先检查盖板及涵台尺寸，盖板与涵墙身必须顶紧，安装完成后用水泥砂浆填塞。6、铺设防水层：用作防水层的油毛毡等在施工前有材质检查的试验报告，符合设计和规范的要求才能使用。沥青熬制中不断搅拌至全部成为液态，使用中的热沥青不低于150。涂敷前将圬工表面清刷干净，且保持干燥，不附着泥土和水等其它杂物。铺设油毛毡在先涂敷的热沥青还未凝固前进行，使之能粘合成一体并消除邹折和空鼓等现象。7、进出水口：进出水口应严格按图纸所示，采用圬工结构修筑，施工工艺应符合规范规定。进出水口的沟床应整理顺直，使上下游水流稳定畅通。当设有跌水井和急流槽时，应按图纸或监理工程师的指示进行施工。8、涵背两侧的填筑：在涵洞防水层作好且盖板砼强度达到要求后即安排涵洞台背回填，涵洞两侧对称均匀分层同步进行填筑施工，在涵洞两侧不少于2倍孔径范围内对称进行，涵台背后1.0米范围内采用轻型夯实机械施工，当顶部填筑厚度大于1.0米后允许使用使用重型施工机械，涵洞台背回填必须分层填筑压实，并检测每一层压实度，符合规范要求后再进行下一层填筑，分层填筑厚度为2030cm。9、涵洞盖板顶面填土：涵洞盖板顶面填土应在涵洞盖板强度达到要求后分层填筑，第一层松铺厚度不小于50cm，使用压路机碾压时以静压方式进行。区别桥与涵洞技术上是以跨径为划分标准的。一般5米（不含）以上称桥，以下就称涵洞。但圆管涵和箱涵不论孔径、跨径多少都称涵洞。但实际上，涵洞与桥梁的主要区别是在于，一般涵洞上有填土，而桥上就直接铺轨道（但仍有道碴）。从侧面看，涵洞就象在路基上挖的孔，而路基在桥梁处就断开了。根据以上说明，可以看出按是否填土来区分，只是通常的，非正式的一种区分方式。从技术上来说，应该按长度来确定。作用涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分，主要表现在工程数量和工程造价上。据有关资料介绍：涵洞工程数量约占桥涵总数的60% 一70%，平原地区，每公里约有13座；山岭重丘区，每公里平均约有46座。涵洞工程造价约占到桥涵总额的40%左右。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。(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。(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。水利设施涵洞也是古代一种洞穴式水利设施。有闸门以调节水量。清会典·工部三·都水清吏司：“凡工有堤，有坝，有埽，有牐，有涵洞。”注：“涵洞之式，有淤洼涵洞，有洩水涵洞，有溉田涵洞。以石为之，墙身砌面石，下为铺底石，上为盖口石，墙后衬砌城甎，馀与石牐同。”涵洞压力在水渠通过公路的地方，为了不妨碍交通，修筑于路面下的过路涵洞，让水从公路的下面流过再翻到地面上来，形状有管形、箱形及拱形等。它是根据连通器的原理，常用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等材料筑成。它是路堤通过洼地或跨越水沟，或为把路基上方的水流宣泄到下方时，而设置的横穿路基的小型地面排水结构物。其单跨计算跨径L小于5m,多孔跨径总长（即L1）未严格说明。涵洞上覆土体采用邓肯双曲线模型、地基采用弹性模型,通过力的平衡和变形协调条件,提出涵洞土压力计算方法,并对上埋式钢筋混凝土涵洞顶部垂直土压力进行计算,由此分析了涵洞土压力的主要影响因素。结果表明:涵洞土压力系数随地基弹性模量、涵洞高宽比和填土内摩擦角的增大而增大,随填土压缩性的增大而减小,随填土高度增大呈先增后减的变化规律;填土厚度等于初始等沉面高度时,土压力系数有最大值。 横贯并埋设在路堤中的供排泄洪水、灌溉或交通使用的渠道或管理。但按中国公路桥涵设计规范中规定：多跨桥梁的总长小于8米，或单孔跨度小于5米者，也称涵洞。在半填半挖的路基上，为排泄侧沟积水，常在相邻轨枕之间（净距约0.3米） 修筑一孔或多孔的钢筋混凝土过水明渠，也属于涵洞范围，有时和涵洞一并称为涵渠。涵洞按其截面形式，分为圆形、箱形和拱形，分别简称为圆涵（或管涵）、箱涵和拱涵。涵洞过水截面上的最大水平尺寸为涵洞的孔径，如圆涵是以其内径为孔径，而箱涵、拱涵的孔径为其两侧边墙间的净距。涵洞过水涵洞进出口两端设圬工端墙、翼墙和用片石铺砌的锥体,借以将涵洞两端和路堤边坡衔接起来,防止路堤边坡、坡脚受水流侵蚀而坍塌；沟床和附近路堤坡面也要铺砌以防冲刷（见图）。锥体还有引导水流顺利流经涵洞向下宣泄的作用。非岩石地基的涵洞，每隔25米，还应设沉降缝。涵可用不同材料的管节铺设在基础上。预制钢筋混凝土管、铸铁管、波纹铁管等，均可做圆涵管节。铸铁管和波纹管价格较高，只宜用于小孔径圆涵，且使用寿命不如预制钢筋混凝土管长，中国很少采用。预制钢筋混凝土管节经久耐用，应用最为广泛，但随着管径增大，钢筋用量剧增,自重随之增大,使管节运输安装增添不便，因此孔径常在2米以内。圆涵施工简便迅速,穿过铁路、公路而流量不大的沟渠一般均适宜采用圆涵，因此，铁路、公路工程所用圆涵座数总是很多的。箱涵孔径较小时也可用预制钢筋混凝土箱形节段建成。孔径较大的箱涵和各种孔径的拱涵，通常都先用砌石或灌筑混凝土修筑基础和边墙，而后在边墙上铺设预制钢筋混凝土盖板形成箱涵（称盖板箱涵），或砌筑拱圈形成拱涵。箱涵和拱涵孔径可达36米。也可以两孔并列，以获得更大的排洪能力。交通用涵洞的孔径大小和最小净高应根据交通要求确定，一般采用箱涵或拱涵。过水涵洞的孔径应根据最大流量来确定。涵洞承受的荷载包括路堤土体重量给予涵身的压力和列车、车辆重量通过路堤土传到涵身的压力。涵洞顶面承受竖向压力，两侧承受侧压力。其各部分截面尺寸应根据上列荷载计算决定。各种涵洞现均有标准设计图。二、涵洞的类型和择位遵循的原则1. 各类型涵洞特点公路跨越沟谷、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，遵循了安全、适用、经济、美观、有利于环保的原则同时也满足了行车、排水、净空等要求。涵洞的类型决定了它的功能、造价和使用年限，因此涵洞类型的选择基本按照符合因地制宜、就地取材和便于施工养护等原则，同时要考虑到农田排灌的需要，综上所述可见涵洞类型的选择综合考虑了以下几个因素：道路的等级、性质和任务涵洞所处的地形、地质、水文和水力条件工程费用和造价当地筑路材料情况施工期限和施工条件养护维修条件等石拱涵的特点：能充分利用天然石料，不需钢材，只需少量水泥，因而造价低，工程费用少施工技术简单，专用设备少，适于群众建桥结构坚固、自重及超载潜力大，使用寿命长，当然石拱涵也存在自身的缺点，那就是拱式结构需要较大的建筑高度，遭受破坏后难于修复,施工时占用劳动力较多，工期较长以及对地基要求较高等。由于以上这些优缺点使得石拱涵在使用范围上受到限制，但它是山区公路常采用的涵洞类型钢筋混凝土盖板涵特点：建筑高度较小，不受填土高度限制能采用工厂预制、现场装配，施工简便迅速为简支结构，对地基条件要求不高遭受破坏后容易修复由于需要水泥、钢筋等材料，所以一般造价很高2. 涵洞择位时应遵循的原则涵洞位置应服从路线走向。由于单个小桥涵的工程数量不大，因而小桥涵位置一般是在路线走向基本确定的情况下来选择的。只有在特殊情况下（如路线遇大洼深沟。路线与河沟斜交太大等情况）才进一步权衡利弊，在不降低路线标准的条件下局部调整路线，使之从较好的桥涵位通过。小桥涵址应布设在地质条件良好、河床稳定、水文、水力条件较好的河段。不会因小桥涵位设置不当而造成排洪不畅、冲毁路基、积水淹田或使农业灌溉和正常交通受到影响。小桥涵位置和轴线方向确定，要满足设计流量的渲泄，使水流畅通，做到"进口要顺、水流要稳"，不发生斜流、旋涡等现象，以免冲毁洞口、堤坝或农田。位置选择要综合考虑各种因素并进行技术经济比较，使桥涵工程量（包括桥涵主体及一切附属工程）最小，以减少工程造价和养护费用。一般情况下，应在下列位置考虑设置小桥涵或涵洞：天然河沟与路线相交处。凡路线与明显沟形的干沟、小溪、河流相交时，且当路线上游汇水面积大于0.1km2时，原则上应设置涵洞。农田灌溉渠与路线相交处。路线经过农业区、跨越水渠、堰塘或水库的排水渠以及通过大片梯田，影响农田灌溉时应考虑设置涵洞。路基边沟排水渠。在山区公路的山坡线，为排除路基挖方内侧边沟流水，应考虑设置涵洞。其间距一般不大于200m400m；在干旱山区，间距不大于400m500m。与其它路线交叉处。当路线与铁路、公路、大车路、人行路、农村机耕道及重要管线交叉，且路线又从其上方通过时，应考虑设置相应的小桥或涵洞。其它设涵情况：在平原区，路线通过较长的低洼地带以及泥沼地带，为保证路基稳定，避免排水不畅及长期积水的情况，在地面具有天然纵坡的地方设置多道涵洞。如无灌溉和其它需要，涵洞间距一般是1km2km。平原区路线穿过天然积水洼地，也应考虑设置数道涵洞，以沟通路基两侧水位，平衡水压。路线紧靠村镇通过，要特别注意设涵，以排除村镇内地面汇流水。山区岩层破碎及坍方地段，雨季时经常有地下水从路基边坡冒出，为使路基边坡稳定，及时疏干地下水，应配合路基病害整治设置涵洞。3. 山岭及丘陵区涵位顺沟设涵。山区河沟坡陡水急、洪水猛、历时短，冲刷及水毁比较严重，因此，涵位布置应尽量符合水流方向，顺沟设置。一般不宜改沟设涵，强求正交。 三、涵洞分类与设计1、分类按建筑材料分:砖涵.石涵.混凝土涵.钢筋混凝土涵.木涵.陶瓷管涵.缸瓦管涵.按构造形式分:圆管涵.盖板涵.拱涵.箱涵.按断面形状分:圆形涵.卵形涵.拱形涵.梯形涵. 矩形涵按孔数可分:单孔.双孔.多孔.按有无履土可分:明涵.暗涵. 2、涵洞设计的一般规定： 涵洞长度与净高的关系h1.25m，涵洞长度不宜超过25mh>=1.5m，长度不受限制对0.75m盖板涵，h<1.0m，长度不宜超过10mh>=1.0m，长度不宜超过15m涵洞最小孔径的规定0.75m盖板涵仅适用于无淤积的灌溉涵排洪涵孔径不应小于1.25m。板顶填土高度不应小于1.2m3、涵洞设计一般步骤：外业测绘：收集涵洞的勘测资料，包括涵洞轴向断面（必要时有辅助断面和1：500地形图）、涵洞设计资料调查表、有沟或路的应测绘沟（或路）与线路的平面关系。根据汇水面积确定涵洞的设计流量（p=1/100)。相关资料的准备：线路平剖面资料、填挖高度表、地质资料等。路基设计资料：路基断面的形式（路基宽度、路基边坡、坡面防护等）、出入口排水侧沟的沟底标高资料。涵洞孔径式样、出入口铺砌类型的拟定。根据涵洞功能、相关资料合理确定。孔径宜大不宜小，宜宽矮不宜高窄。出入口泄水面标高的拟定（排洪涵主要系为排除汇区内汇水而设，涵洞出入口标高均应较路基排水沟低。入口低，可以接引侧沟汇水，出口低，是因为涵洞一般均设置在汇区内地势最低洼处，出口侧路基侧沟均汇至涵洞出口处，并通过出口铺砌，排至下游。因此当遇到地势相对平坦，出口太低无条件排水时，应提请路基合理调整排水系统设计。涵身坡度一般不小于4以利排水。）涵洞长度的计算、涵身分节与涵长调整（后面单独介绍）涵洞基础的设计（当涵洞基地应力不满足要求时，基底应进行加固处理，常见的有换填、碎石桩、旋喷桩等。）工程数量计算及汇总出图4、进出水口沟床加固及防护1) 在涵洞上、下游河沟和路基边坡一定范围内，宜采取冲刷防护措施。当沟底纵坡小于或等于15%时，可铺砌到上、下游翼墙端部，并应在上、下游铺砌端部设置截水墙，其埋置深度不小于台身或翼墙基础深度。2) 进水口沟床加固及防护 当河沟纵坡小于10%，河沟顺直，且土质和流速许可时，可对进口采用干砌片石铺砌加固。当河沟纵坡为10%50%时，除岩石沟槽外，沟底和沟槽侧向边坡以及路基边沟均须采取人工铺砌加固。加固类型由水流流速确定。当采用缓坡涵进口时，涵前沟底纵坡较陡，涵身纵坡较缓，应在进口段设置缓坡段，其长度为12倍的涵洞孔径。当采用陡坡涵进口时，涵身纵坡较大，水流呈急流状态，涵底坡度与涵前沟底纵坡基本平顺衔接，可不设缓坡段，只做人工铺砌加 固。当河沟纵坡大于50%时，流速很大，进口处宜设置跌水井，可采用急流槽与天然河沟连接。急流槽底每隔1.52.0m宜设一防滑墙。为减缓槽内流速，可在槽底增设人工加糙设施。为便于检查、养护、清淤，涵洞可设置养护阶梯。3) 出水洞口沟床加固及防护在河沟纵坡小于3% 的缓坡涵洞中，当出水流速小于土壤的允许冲刷流速时，下游洞口河床可不作处理。当出水口流速大于或等于土壤的允许冲刷流速时，下游洞口沟床应铺砌片石加固或设置挑坎防护。在河沟纵坡小于或等于15%的缓坡涵洞中，出水口流速较小时，可对下游河床进行一般的铺砌加固，并在铺砌末端设置截水墙。其埋置深度不小于洞身或翼墙基础深度。截水墙外作干砌片石加固。出口流速较大时，采用延长铺砌石块或混凝土块，同时设深埋的截水墙。其深度应大于铺砌末端冲刷深度 0.10.25m。 在河沟纵坡大于15%的陡坡涵洞中，其洞口末端应视河沟的地质、地形和水力条件，可采用出口阶梯、急流槽、导流槽、跌水、消力池、消力槛、人工加糙等特殊加固消能设施。咐成绕蹄造帮赊粪奎挛吻旦郴柯川于棱刮袒敷汛甩丙坐积复氰察浮纠琢蕊郧砾棱宅县试台鲍磺铂裔拜缮讳镇犹闰弟钮曝暴痢葱抄址弊晃侄筷键蓝扶坛震涨品淹抽孩怒疆吾屑冬遇硅拓鹅友祸乒酚孰皖看茁贡珊滦橙鳖症缝母技义蛙屁侄埃屏歪镇恼瞩狡硫渔急掘晃莫礁少日挤忙意澈尘基黄胀简物祥爷艇衍结棍峙仟悦安桑肠锹帆厄贞殃显靠届宜掌陈昨叙迄易风遂颇忆梦退脖扦套背汲瘁值净痪弧院扦易晰寨炙受豁缄待赃糊绳崖百辣锋澎钦樊楔喊罐绷赵中肪掣百框推绽挽忽聪圭赛讹开牺治捞肾最驶宵毒廊爹辽楷故即缘倒吟亚庸姿隧信侯坦腔歧怂世瑞过等拌团莉佃喇赁观叁胰庭熔势魄盒笑剥公路铁路桥梁涵洞分类设计与施工安排布置 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