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涵洞工程

涵洞是修建在路基、堤壩或塘堰當(dāng)中，由洞身及洞口建筑組成的排水構(gòu)造物。一般用來宣泄小量水流，作排洪，灌溉之用;少數(shù)用作交通，供行人、車輛通過。

涵洞和橋的區(qū)別，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTGB01—2014規(guī)定，單孔跨徑小于5m,多孔跨徑總長小于8m的統(tǒng)稱為涵洞;而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數(shù)多少，都稱作涵洞。

(一)涵洞的分類

根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路涵洞設(shè)計細(xì)則》JTG/TD65—04—2007,涵洞的分類如下：

1.按建筑材料不同分類

涵洞可分為石涵、混凝土涵及鋼筋混凝土涵、鋼波紋管涵等。

2.按構(gòu)造形式不同分類

涵洞可分為圓管涵、蓋板涵、拱涵、箱涵等。

(二)涵洞的組成

涵洞由洞身、洞口、基礎(chǔ)和附屬工程組成，如圖2.2.13所示。在地面以下，防止沉陷和沖刷的部分稱作基礎(chǔ);建筑在基礎(chǔ)之上，擋住路基填土，以形成流水孔道的部分稱為洞身;設(shè)在洞身兩端，用以集散水流，保護(hù)洞身和路基使之不被水流破壞的建筑物稱為洞口，它包括端墻、翼墻、護(hù)坡等。

(三)涵洞的構(gòu)造1.洞身

洞身是涵洞的主要部分，它的截面形式有圓形、拱形、矩形(箱形)三大類。涵洞的孔徑，應(yīng)根據(jù)設(shè)計洪水流量、河溝斷面形態(tài)、地質(zhì)和進(jìn)出水口溝床加固形式等條件，經(jīng)水力驗算確定。新建涵洞應(yīng)米用標(biāo)準(zhǔn)跨徑0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m，其中0.75m的孔徑只適用于無淤積地區(qū)的灌溉渠。排洪涵洞跨徑不宜小于1.0m。

一般情況同一涵洞的洞身截面不變，但為充分發(fā)揮洞身截面的泄水能力，有時在涵洞如拱涵、箱涵進(jìn)口處采用提高節(jié)，如圖2.2.14所示。交通涵、灌溉涵和涵前不允許有過高積水時，不采用提高節(jié)。圓形截面不便設(shè)置提高節(jié)，所以圓形管涵不采用提高節(jié)

洞底應(yīng)有適當(dāng)?shù)目v坡，其最小值為0.4%，一般不宜大于5%，特別是圓管涵的縱坡不宜過大，以免管壁受急流沖刷。當(dāng)洞底縱坡大于5%時，其基礎(chǔ)底部宜每隔3?5m設(shè)防滑橫墻，或?qū)⒒A(chǔ)做成階梯形;當(dāng)洞底縱坡大于10%時，涵洞洞身及基礎(chǔ)應(yīng)分段做成階梯形，而且前后兩段涵洞蓋板或拱圈的搭接高度不得小于其厚度的1/4,如圖2.2.15所示。

(1)圓管涵。圓管涵以鋼筋混凝土及混凝土管涵最為常見。

鋼筋混凝土圓管涵在土壤的垂直及水平壓力作用下，靜力工作性能良好。這種涵洞不僅混凝土的用量小，而且具有制造上的優(yōu)點(diǎn)，即鋼筋骨架和涵管本身制造簡單，圓形管節(jié)在移動時也很方便。一般可分為剛性管涵和四鉸式管涵。

1)剛性管涵。剛性管涵在橫截面上構(gòu)成一個剛性環(huán)，圓環(huán)厚度隨直徑大小和填土高度而變。

2)四鉸式管涵。采用四鉸式管涵的目的是為了降低圓管的應(yīng)力，以節(jié)約材料。鉸分別布置在最大彎矩處，即涵洞的兩側(cè)及涵洞的頂部和底部。

由于四鉸式管較剛性管應(yīng)力減小很多，所以它不僅可以縮小截面尺寸，減少配筋數(shù)量，而且可以采用緯混凝土來建造。

(2)拱涵。拱涵的洞身由拱圈、側(cè)墻(墻臺)和基礎(chǔ)組成。拱圈形狀普遍采用圓弧

拱。.側(cè)墻(涵臺)的斷面形狀，采用內(nèi)壁垂直的梯形斷面。

(3)矩形涵洞。蓋板涵是常用的矩形涵洞，由基礎(chǔ)側(cè)墻(涵臺)和蓋板組成。

蓋板涵的過水能力較圓管涵大，與同孔徑的拱涵相接近，施工期限較拱涵短，但鋼材用量比拱涵多，對地基承載力的要求較拱涵低。因此，在要求通過較大的排洪量、地質(zhì)條件較差、路堤高度較小的設(shè)涵處，常采用蓋板涵，且常采用明涵。

2.洞口建筑，

涵洞洞口建筑在洞身兩端，連接洞身與路基邊坡。

(1)涵洞與路線正交的洞口建筑。涵洞與路線正交時，常用的洞口建筑形式有端墻式、八字式、井口式。

1)端墻式。端墻式洞口建筑為垂直涵桐軸線的矮墻，用以擋住路堤邊坡填土。墻前洞口兩側(cè)砌筑片石錐體護(hù)坡，構(gòu)造簡單，但泄水能力較小，適用于流量較小的孔徑涵洞或人工渠道及不受沖刷影響的巖石河溝上。

2)八字式。八字式洞口除有端墻外，端墻前洞口兩側(cè)還有張開成八字形的翼墻。八字翼墻泄水能力較端墻式洞口好，多用于較大孔徑的涵洞。

3)井口式。當(dāng)洞身底低于路基邊溝(河溝)底時，進(jìn)口，可采用井口式洞口。水流匯入井內(nèi)后，再經(jīng)涵洞排走。

(2)涵洞與路線斜交的洞口建筑。涵洞與路線斜交時，洞口建筑仍可采用正交涵洞的洞口形式，根據(jù)洞口與路基邊坡相連的情況不同，有斜洞口和正洞口之分。

1)斜洞口。涵洞端部與線路中線平行，而與涵洞軸線相交。斜洞口能適應(yīng)水流條件，且外形較美觀，雖建筑費(fèi)工較多，但常被采用。

2)正洞口。涵洞端部與涵洞軸線互相垂直。正洞口只在管涵或斜度較大的拱涵為避免涵洞端部施工困難才米用。

3.涵洞的基礎(chǔ)

涵洞的基礎(chǔ)一般米用淺基防護(hù)辦法，即不允許水流沖刷，只考慮天然地基的承載力。除石拱涵外，一般將涵洞的基礎(chǔ)埋在允許承壓應(yīng)力為200kPa以上的天然地基上。

(1)洞身基礎(chǔ)。

1)圓管涵基礎(chǔ)。圓管涵基礎(chǔ)根據(jù)土壤性質(zhì)、地下水位及冰凍深度等情況，設(shè)計為有基及無基兩種。有基涵洞采用混凝土管座。出入口端墻、翼墻及出入口管節(jié)一般都為有基。有下列情況之一者，不得采用無基;巖石地基外，洞頂填土高度超過5m;最大流量時，涵前積水深度超過2.5m者;經(jīng)常有水的河溝;沼澤地區(qū);溝底縱坡大于5%。

2)拱涵基礎(chǔ)。拱涵基礎(chǔ)有整體基礎(chǔ)與非整體基礎(chǔ)兩種。整體式基礎(chǔ)適用于小孔徑涵洞;非整體式基礎(chǔ)適用于涵洞孔徑在2m以上，地基土壤的允許承載力在300kPa及以上、壓縮性小的良好土壤(包括密實中砂、粗砂、礫石、堅硬狀態(tài)的黏土、堅硬砂黏土等)。不能滿足要求時，可采用整體式基礎(chǔ)，以便分布壓力，也可加深基礎(chǔ)或采用樁基。

3)蓋板涵基礎(chǔ)。蓋板涵基礎(chǔ)一般都采用整體式基礎(chǔ)，當(dāng)基巖表面接近于涵洞流水槽面標(biāo)高時，孔徑大于或等于2m的蓋板涵，可采用分離式基礎(chǔ)。

(2)洞口建筑基礎(chǔ)。一般來說，涵洞出入口附近的河床，特別是下游，水流流速大并易出現(xiàn)漩渦，為防止洞口基底被水淘空而引起涵洞毀壞，進(jìn)出口應(yīng)設(shè)置洞口鋪砌以加固，并在鋪砌層末端設(shè)置漿砌片石截水墻(垂裙)來保護(hù)鋪砌部分。

4.沉降縫

為防止由于荷載分布不均及基底土壤性質(zhì)不同引起的不均勻沉陷而導(dǎo)致涵洞不規(guī)則的斷裂，將涵洞全長分為若干段，每段之間以及洞身與端墻之間設(shè)置沉降縫，使各段可以獨(dú)自沉落而互不影響。凡地基土質(zhì)發(fā)生變化，基礎(chǔ)埋置深度不一，基礎(chǔ)對地基的壓力發(fā)生較大變化，基礎(chǔ)填挖交界處，及采用填石抬高基礎(chǔ)的涵洞，都應(yīng)設(shè)置沉降縫。置于巖石地基上的涵洞可以不設(shè)沉降縫。

涵身一般每隔4?6m設(shè)沉降縫一道，具體設(shè)置需視地基土的情況及路堤填土高度而定。沉降縫必須貫穿整個斷面(包括基礎(chǔ))，縫寬約20?30mm。沉降縫端面應(yīng)整齊、方正，不得交錯。沉降縫應(yīng)以有彈性和不透水的材料填塞，并應(yīng)緊密填實。

5.附屬工程

涵洞的附屬工程包括：錐體護(hù)坡、河床鋪砌、路基邊坡鋪砌及人工水道等。

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（責(zé)任編輯：zyc）

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