三、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(lái)宣泄小量水流，作排洪、灌溉之用;少數(shù)用作交通，供行人、車(chē)輛通過(guò)。

　　涵洞和橋的區(qū)別，按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，單孔跨徑小于 5m，多孔跨徑總長(zhǎng)小于 8m 的統(tǒng)稱(chēng)為涵洞;而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數(shù)多少，都稱(chēng)作涵洞。

　　(一)涵洞的分類(lèi)

　　根據(jù)《公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG TD65-04)，涵洞的分類(lèi)如下：

　　1.按建筑材料不同分類(lèi)

　　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(lèi)

　　涵洞可分為圓管涵、拱涵、蓋板涵、箱涵等。

　　(1)圓管涵。圓管涵的直徑一般為 0.75～2m。圓管涵受力情況和適應(yīng)基礎(chǔ)的性能較好，兩端僅需設(shè)置端墻，不需設(shè)置墩臺(tái)，故圬工數(shù)量少，造價(jià)低，但低路堤使用受到限制。

　　鋼筋混凝土管涵適用于缺少石料地區(qū)有足夠填土高度的小跨徑暗涵，一般采用單孔，多孔時(shí)不宜超過(guò) 3 孔。倒虹吸管涵適用于路塹挖方高度不能滿(mǎn)足設(shè)置渡槽的凈空要求時(shí)的灌溉渠道，不適用于排洪河溝。鋼波紋管涵適用于地基承載力較低，或有較大沉降與變形的路基。

　　(2)蓋板涵。蓋板涵在結(jié)構(gòu)形式方面有利于在低路堤上使用，當(dāng)填土較小時(shí)可做成明涵。鋼筋混凝土蓋板涵適用于無(wú)石料地區(qū)且過(guò)水面積較大的明涵或暗涵。石蓋板涵適用于石料豐富且過(guò)水流量較小的小型涵洞。

　　(3)拱涵。拱涵適用于跨越深溝或高路堤。一般超載潛力較大，砌筑技術(shù)容易掌握，是一種普遍采用的涵洞形式。

　　(4)箱涵。鋼筋混凝土箱涵適用于軟土地基，但施工困難且造價(jià)較高，較少采用。

　　3 按洞頂填土情況不同分類(lèi)

　　涵洞可分為明涵和暗涵。

　　(1)明涵。洞頂無(wú)填土，適用于低路堤及淺溝渠處。

　　(2)暗涵。洞頂有填土，且最小填土厚度應(yīng)大于等于 0.5m，適用于高路堤及深溝渠處。

　　4.按水力性能不同分類(lèi)

　　涵洞可分為無(wú)壓力式涵洞、半壓力式涵洞、壓力式涵洞。

　　(1)無(wú)壓力式涵洞。水流在涵洞全部長(zhǎng)度上保持自由水面。

　　(2)半壓力式涵洞。涵洞進(jìn)口被水淹沒(méi)，洞內(nèi)水全部或一部分為自由面。

　　(3)壓力式涵洞。涵洞進(jìn)出口被水淹沒(méi)，涵洞全長(zhǎng)范圍內(nèi)以全部斷面泄水。

　　新建涵洞應(yīng)采用無(wú)壓力式涵洞;當(dāng)涵前允許積水時(shí)，可采用壓力式或半壓力式涵洞;當(dāng)路基頂面高程低于橫穿溝渠的水面高程時(shí)，也可設(shè)置倒虹吸管涵。

　　(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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(lèi)。

　　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(shí)在涵洞進(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(guò)高積水時(shí)，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%，特別是圓涵的縱坡不宜過(guò)大，以免管壁受急流沖刷。當(dāng)洞底縱坡大于 5%時(shí)，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(shí)，涵洞洞身及基礎(chǔ)應(yīng)分段做成階梯形，并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。

　　(1)圓管涵。圓管涵以鋼筋混凝土及混凝土管涵最為常見(jiàn)。

　　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(jiǎn)單，圓形管節(jié)在移動(dòng)時(shí)也很方便。一般可分為剛性管涵和四鉸式管涵。

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

　�、谒你q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，而且可以采用純混凝土來(lái)建造。

　　(2)拱涵。拱涵的洞身由拱圈、側(cè)墻(墻臺(tái))和基礎(chǔ)組成。拱圈形狀普遍采用圓弧拱。側(cè)墻(涵臺(tái))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(tái))和蓋板組成�？鐝皆� 1m 以下的涵洞，可用石蓋板;跨徑較大時(shí)應(yīng)采用鋼筋混凝土蓋板。

　　蓋板涵的過(guò)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(duì)地基承載力的要求較拱涵低。因此，在要求通過(guò)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(xiàn)正交的洞口建筑。涵洞與路線(xiàn)正交時(shí)，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洞軸線(xiàn)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(jiǎn)單，但泄水能力較小，適用于流量較小的孔徑涵洞、人工渠道或不受沖刷影響的巖石河溝上。

　�、诎俗质�。八字式洞口除有端墻外，端墻前洞口兩側(cè)還有張開(kāi)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。

　�、劬谑健．�(dāng)洞身底低于路基邊溝(河溝)底時(shí)，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(xiàn)斜交的洞口建筑。涵洞與路線(xiàn)斜交時(shí)，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(xiàn)路中線(xiàn)平行，而與涵洞軸線(xiàn)相交。斜洞口能適應(yīng)水流條件，且外形較美觀(guān)，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(xiàn)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時(shí)才采用。

　　3.涵洞的基礎(chǔ)

　　涵洞的基礎(chǔ)一般采用淺基防護(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)

　�、賵A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(jì)為有基及無(wú)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(wú)基：巖石地基外，洞頂填土高度超過(guò) 5m;最大流量時(shí)，涵前積水深度超過(guò) 2.5m 者;經(jīng)常有水的河溝;沼澤地區(qū);溝底縱坡大于 5%。

　�、诠昂A(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(shí)中砂、粗砂、礫石、堅(jiān)硬狀態(tài)的黏土、堅(jiān)硬砂黏土等)。不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可采用整體式基礎(chǔ)，以便分布?jí)毫�，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(shí)，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(lái)說(shuō)，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)旋渦，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(lái)保護(hù)鋪砌部分。

　　4.沉降縫

　　凡地基土質(zhì)發(fā)生變化，基礎(chǔ)埋置深度不一，基礎(chǔ)對(duì)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。

　　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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