涵洞的类型、计算、施工

涵洞

第一节涵洞类型及构造

涵洞是为宣泄地面水流而设置的横穿路基的排水构造物，由洞身和洞口建筑两部分组成，如图5—l。

图5—l 涵洞的组成a)洞口b)洞身

一．涵洞的分类

（一）按建筑材料分

1．石涵

2．混凝土涵

3．钢筋混凝土涵

（二）按构造型式分

1．圆管涵

2．板涵

3．拱涵

4．箱涵

（三）按洞顶填土的情况分

明涵是指洞顶不填土或填土小于50cm的涵洞，适用于低路堤、浅沟渠；暗涵是指洞顶填土大于50厘米的涵洞，适用于高路堤、深沟渠。（四）按水力性能分

1．无压力式涵洞

入口处水深小于洞口高度，有自由水面。

2．半压力式涵洞

入口处水深大于洞口高度，水流仅在进水口处充满洞口，其它部分均具有自由水面。

3．压力式涵洞

入口处水深大于洞口高度，在涵洞全长的范围内都充满水流，无自由水面。

4．倒虹吸管涵

二、涵洞的构造

（一）洞身构造

1．圆管涵

1)管身

是管涵的主体部分，多采用钢筋混凝土预制安装，圆管涵洞身由分段的圆管节和支撑管节的基础垫层组成，见图5-2。

图5-2 圆管涵洞身

①混凝土或浆砌片石基础

如（图5-4a），一般用于土质较软弱的地基上。

②垫层基础

在砂砾、卵石、碎石及密实均匀的粘土或砂土地基上，可做垫层基础，如图5—2。

③混凝土平整层

在岩石地基上，可不作基础，在圆管下铺一层混凝土，其厚度一般为5cm，如图5-4 b)

图5—4 圆管涵基础(尺寸单位：cm)

a)软弱地基；b)混凝土平整面

3）接缝及防水层

圆管涵多采用预制拼装施工，为防圆管接头漏水，应作接缝处防水处理，其形式如下：①平口接头缝

a．如图5-5a)，b．如图5-5b)，c．如图5—5c)，

图5—5 平口接头缝

②企口接头缝

企口接头缝亦有三种形式，如图5—6。

图5—6 企口接头缝

2．盖板涵

洞身由盖板、涵台（墩）、基础、洞底铺砌、伸缩缝及防水层等部分组成（如图5-7）。

图5-7 盖板涵各组成部分

1) 盖板

盖板是涵洞的承重结构部分，其厚度一般为15cm～40cm。做盖板石料强度等级应在40号以上。当跨径大或在无石料地区时，宜采用钢筋混凝土盖板，

其厚度为15cm～30cm，跨径为1.50m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.00m。

2）涵台（墩）、基础及洞身铺底

一般用浆砌块、片石构成，也可采用现浇片石混凝土。砂浆强度等级为M2. 5或M5。

①涵台（墩）

下部用砂浆与基础结成整体（图5-8a）。钢混盖板涵的上部做成台（墩）帽（图5-8b）。

图5-8 盖板涵涵台（墩）

②基础及洞身铺底

涵台（墩）基础可随地基土不同而采用整体式或分离式。基础厚度一般为60cm。

③沉降缝及防水层

3．拱涵

拱涵各部分构造如图5—9，主要由拱圈、护拱、拱上侧墙、涵台、基础、铺底、沉降缝、防水及排水设施等部分组成。

图5-9 石拱涵各组成部分

1）拱圈

拱圈是拱涵的承重结构部分，常采用等厚的圆弧拱。

2)涵台(墩)

涵台(墩)是支撑拱圈并传递荷载至地基的圬工构造物。

3)护拱

其作用主要用于保护拱圈，防止荷载冲击。护拱高度一般为矢高之半。

4)拱上侧墙、铺底多用M5或M2.5砂浆砌片石构成。流水以下部分用M5砂浆。

5)防排水设施及沉降缝

图5—10 石拱涵排水设施(尺寸单位：cm)

4．箱涵

箱涵为整体闭合式钢筋混凝土框架结构，具有良好的整体性和抗震性能。仅在软土基上采用。箱涵构造及组成如图5—11。由钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝部分组成。

图5-11 钢筋混凝土箱涵各组成部分

1）涵身

由钢筋混凝土组成，洞身断面一般为长方形或正方形。箱涵壁厚一般为220 mm～350 mm，箱涵内壁面四个折角处往往做成45°的斜面，以便于施

工脱模，其尺寸为5cm× 5cm。

2）翼墙

壁厚一般为300 mm～400 mm。翼墙主要用于洞身与进出口锥坡的连接，支挡路基填土。当采用八字墙洞口时，可不作翼墙。

3）基础

箱涵基础一般为双层结构。上层为混凝土结构，厚100 mm，下层为砂砾石垫层，厚度为400 mm～700 mm。变形缝设在洞身中部，同基础变形缝设置一道。用40 mm× 60 mm的槽口设于顶、底板的上面和侧墙的外面。过水不设油毛毡，填塞沥青麻絮再灌热沥青。

（二）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。一般需要对涵洞洞身底面及进出口底面进行加固铺砌。

涵洞洞口类型很多，其中八字式、端墙式、跌水井是常用的形式。

1．八字式洞口

1）正八字式洞口

⑴涵洞与路线正交

八字翼墙布置成对称的正翼墙，即沿洞口外张相同的角，此时角等于水流出入洞口的扩散角，一般角做成30°，也可为0。八字式洞口由八字墙构成，如图5—12。

图5-12 八字式洞口

有时为缩短翼墙长度，减少墙身圬工数量并使涵洞与沟槽顺接，可将翼墙末端做成矮墙的潜入式八字墙，如图5—13。

图5-13 潜入式八字翼墙

a）接小锥坡b）接水渠

当β＝0°时，八字墙墙身与公路中线垂直，叫直墙式洞口，如图5—14。适用需集纳和扩散水流或仅疏通两侧农田灌溉的情况。直墙式洞口翼墙短且洞口铺砌少，较经济。

图5—14 直墙式洞口