第11讲 涵洞工程

三、涵洞工程



涵洞是修建在路基、堤坝或塘堰当中，由洞身及洞口建筑组成的排水构造物。一般用来宣泄小量水流，作排洪、灌溉之用；少数用作交通，供行人、车辆通过。

涵洞和桥的区别，按《公路工程技术标准》规定，单孔跨径小于5m，多孔跨径总长小于8m的统称为涵洞；而圆管涵及箱涵则不论孔径大小、孔数多少，都称作涵洞。

（一）涵洞的分类

1.按构造形式不同分类

涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵等。

（1）圆管涵。圆管涵的直径一般为0.5～1.5m.圆管涵受力情况和适应基础的性能较好，两端仅需设置端墙，不需设置墩台，故圬工数量少，造价低，但

低路堤使用受到限制

。







（2）盖板涵。盖板涵在结构形式方面

有利于在低路堤上使用

，当填土较小时可做成明涵。







（3）拱涵。一般超载潜力较大，砌筑技术容易掌握，便于群众修建，是一种普遍采用的涵洞形式。





（4）箱涵。

适用于软土地基，但因施工困难且造价较高，一般较少采用

。





2.按洞顶填土情况不同分类

涵洞可分为明涵和暗涵。

（1）明涵。洞顶无填土，适用于低路堤及浅沟渠处。

（2）暗涵。洞顶有填土，且最小填土厚度应大于50cm，适用于高路堤及深沟渠处。

3.按建筑材料不同分类

涵洞可分为砖涵、石涵、混凝土涵及钢筋混凝土涵等。

4.按水力性能不同分类

涵洞可分为无压力式涵洞、半压力式涵洞、压力式涵洞。

（1）无压力式涵洞。水流在涵洞全部长度上保持自由水面。

（2）半压力式涵洞。涵洞进口被水淹没，洞内水全部或一部分为自由水面。

（3）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。





2011年真题：

64.通常情况下，造价不高且适宜在低路堤上使用的涵洞形式为（　）。

A.刚性管涵

B.盖板涵

C.明涵

D.箱涵

E.四铰式管涵



























  



『正确答案』BC

『答案解析』本题考查的是涵洞的分类。明涵，洞顶无填土，适用于低路堤及浅沟渠处。盖板涵在结构形式方面有利于在低路堤上使用。参见教材P96。





（二）涵洞的组成

涵洞由洞身、洞口、基础和附属工程组成，如图2.3.13所示。在地面以下，防止沉陷和冲刷的部分称作基础；建筑在基础之上，挡住路基填土，以形成流水孔道的部分称为洞身；设在洞身两端，用以集散水流，保护洞身和路基使之不被水流破坏的建筑物称为洞口，它包括端墙、翼墙、护坡等。







为防止由于荷载分布不均及基底土壤性质不

同引起的不均匀沉陷而导致涵洞不规则的断裂，将涵洞全长分为若干段，每段之间以及洞身与端墙之间设置

沉降缝

，使各段可以独自沉落而互不影响。沉降缝间嵌塞浸涂沥青的木板或填塞浸以沥青的麻絮。

（三）涵洞的构造

1.洞身

洞身是涵洞的主要部分，它的截面形式有圆形、拱形、矩形（箱形）三大类。

一般情况同一涵洞的洞身截面不变，但为充分发挥洞身截面的泄水能力，有时在涵洞进口处采用提高节，如图2.3.14所示。

交通涵、灌溉涵和涵前不允许有过高积水时，不采用提高节。圆形截面不便设置提高节，所以圆形管涵不采用提高节。





洞底应有适当的纵坡，其最小值为0.4%，

一般不宜大于5%

，特别是圆涵的纵坡不宜过大，以免管壁受急流冲刷。

当洞底纵坡大于5%时，其基础底部宜每隔3～5m设防滑横墙，或将基础做成阶梯形；当洞底纵坡大于10%时，涵洞洞身及基础应分段做成阶梯形

，并且前后两段涵洞盖板或拱圈的搭接高度不得小于其厚度的1/4，如图2.3.15所示。







2014年真题

15.根据地形和水流条件，涵洞的洞底纵坡应为12%，此涵洞的基础应（　）。

A.做成连续纵坡

B.在底部每隔3～5m设防滑横墙

C.做成阶梯形

D.分段做成阶梯形



























  



『正确答案』D

『答案解析』本题考查的是涵洞工程。当洞底纵坡大于10%时，涵洞洞身及基础应分段做成阶梯形，而且前后两段涵洞盖板或拱圈的搭接高度不得小于其厚度的1/4。参见教材P97。





（1）圆管涵。圆管涵以钢筋混凝土及混凝土管涵最为常见。

钢筋混凝土圆管涵在土壤的垂直及水平压力作用下，静力工作性能良好。这种涵洞不仅混凝土的用量小，而且具有制造上的优点，即钢筋骨架和涵管本身制造简单，圆形管节在移动时也很方便。一般可分为刚性管涵和四铰式管涵。

①刚性管涵。刚性管涵在横截面上构成一个刚性环，圆环厚度随直径大小和填土高度而变。

②四铰式管涵。采用四铰式管涵的目的是为了降低圆管的应力，以节约材料。铰分别布置在最大弯矩处，即涵洞的两侧及涵洞的顶部和底部。

由于四铰式管较刚性管应力减小很多，所以它不仅可以缩小截面尺寸，减少配筋数量，而且可以采用纯混凝土来建造。

（2）拱涵。拱涵的洞身由拱圈、侧墙（墙台）和基础组成。拱圈形状普遍采用圆弧拱。侧墙（涵台）的断面形状，采用内壁垂直的梯形断面。

（3）矩形涵洞。盖板涵是常用的矩形涵洞，由基础侧墙（涵台）和盖板组成。跨径在1m以下的涵洞，可用石盖板

；跨径较大时应采用钢筋混凝土盖板。

盖板涵的过水能力较圆管涵大，与同孔径的拱涵相接近，施工期限较拱涵短，但钢材用量比拱涵多，对地基承载力的要求较拱涵低。因此，

在要求通过较大的排洪量，地质条件较差，路堤高度较小的设涵处，常采用盖板涵，且常采用明涵

。

2.洞口建筑

涵洞洞口建筑在洞身两端，连接洞身与路基边坡。





（1）涵洞与路线正交的洞口建筑。涵洞与路线正交时，常用的洞口建筑形式有端墙式、八字式、井口式。

①端墙式。端墙式洞口建筑为垂直涵洞轴线的矮墙，用以挡住路堤边坡填土。墙前洞口两侧砌筑片石锥体护坡，构造简单，但泄水能力较小，适用于流量较小的孔径涵洞、人工渠道或不受冲刷影响的岩石河沟上。

②八字式。八字式洞口除有端墙外，端墙前洞口两侧还有张开成八字形的翼墙。八字翼墙泄水能力较端墙式洞口好，多用于较大孔径的涵洞。

③井口式。当洞身底低于路基边沟（河沟）底时，进口可采用井口式洞口。水流汇入井内后，再经涵洞排走。

（2）涵洞与路线斜交的洞口建筑。涵洞与路线斜交时，洞口建筑仍可采用正交涵洞的洞口形式，根据洞口与路基边坡相连的情况不同，有斜洞口和正洞口之分。





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斜洞口能适应水流条件，且外形较美观，虽建筑费工较多，但常被采用。



\n ②正洞口。涵洞端部与涵洞轴线互相垂直。

正洞口只在管涵或斜度较大的拱涵为避免涵洞端部施工困难时才采用。











2009真题

15.拱涵轴线与路线斜交时，采用斜洞口比采用正洞口（　）。

A.洞口端部工程量大

B.水流条件差

C.洞口端部施工难度大

D.路基稳定性好



























  



『正确答案』C

『答案解析』本题考查的是涵洞的构造。常用的洞口建筑形式有：涵洞与路线正交有端墙式、八字式、井口式；涵洞与路线斜交分为斜洞口与正洞口。斜洞口能适应水流条件，且外形较美观，虽建筑费工较多，但常被采用。参见教材P98。









2008年真题：

9.在常用的涵洞洞口建筑形式中，泄水能力较强的是（　）。

A.端墙式

B.八字式

C.井口式

D.正洞口式



























  



『正确答案』B

『答案解析』本题考查的是涵洞的构造。

八字式洞口除有端墙外，端墙前洞口两侧还有张开成八字形的翼墙。八字翼墙泄水能力较端墙式洞口好，多用于较大孔径的涵洞。参见教材P98。





3.涵洞的基础

涵洞的基础一般采用浅基防护办法，即不允许水流冲刷，只考虑天然地基的承载力。除石拱涵外，一般将涵洞的基础埋在允许承压应力为

200kPa以上

的天然地基上。

（1）洞身基础。

①圆管涵基础。圆管涵基础根据土壤性质、地下水位及冰冻深度等情况，设计为有基及无基两种。有基涵洞采用混凝土管座。出入口端墙、翼墙及出入口管节一般都为有基。

有下列情况之一者，不得采用无基：

岩石地基外，洞顶填土高度超过5m；最大流量时，涵前积水深度超过2.5m者；经常有水的河沟；沼泽地区；沟底纵坡大于5%。



②拱涵基础。拱涵基础有整体基础与非整体基础两种。整体式基础适用于小孔径涵洞；

非整体式基础适用于涵洞孔径在2m以上，地基土壤的允许承载力在300kPa及以上、压缩性小的良好土壤（包括密实中砂、粗砂、砾石、坚硬状态的黏土、坚硬砂黏土等）

。不能满足要求时，可采用整体式基础，以便分布压力，也可加深基础或采用桩基。





2010年真题：

15.非整体式拱涵基础的适用条件是（　）。

A.涵洞地基为较密实的砂土

B.涵洞地基为较松散的砂土

C.孔径小于2m的涵洞

D.允许承载力为200～300kPa的地基



























  



『正确答案』A

『答案解析』本题考查的是涵洞的构造。非整体式基础适用于涵洞孔径在2m以上，地基土壤的允许承载力在300kPa及以上、压缩性小的良好土壤（包括密实中砂、粗砂、砾石、坚硬状态的黏土、坚硬砂黏土等）。不能满足要求时，可采用整体式基础，以便分布压力，也可加深基础或采用桩基。参见教材P99。





③盖板涵基础。盖板涵基础一般都采用整体式基础，当基岩表面接近于涵洞流水槽面标高时，孔径等于或大于2m的盖板涵，可采用分离式基础。

（2）洞口建筑基础。一般来说，涵洞出入口附近的河床，特别是下游，水流流速大并易出现旋涡，为防止洞口基底被水淘空而引起涵洞毁坏，进出口应设置洞口铺砌以加固，并在铺砌层末端设置浆砌片石截水墙（垂裙）来保护铺砌部分。

4.沉降缝

沉降缝端面应整齐、方正，不得交错。沉降缝应以有弹性和不透水的材料填塞，并应紧密填实。

5.附属工程

涵洞的附属工程包括：锥体护坡、河床铺砌、路基边坡铺砌及人工水道等。