《市政桥涵工程施工与养护》第八章涵洞工程.pptx

项目 8涵洞工程知识目标n （1）了解涵洞的定义、组成和分类n （2）掌握涵洞的构造n （3）掌握涵洞及其附属工程的施工学习目标技能目标n （1）能分辨不同类型的涵洞n （2）能按相关要求进行涵洞及其附属工程的施工素质目标n （1）树立严谨、务实、认真的学习和工作态度n （2）树立爱岗敬业、团结合作、吃苦耐劳的工作作风n （3）树立良好的职业道德和社会责任意识n （4）树立安全生产、文明施工、保证工程质量等职业意识学习目标4 项目 8 涵洞工程涵洞是修建在路基当中，用来沟通两侧水流的人工构筑物涵洞的主要作用是保护路基的完整性和连续性，使水流或洪水能顺利穿过路基，而不冲毁或淹没路基，从而保证车辆的正常通行涵洞由基础、洞身及洞口建筑三部分组成，如右图8-2涵洞的组成所示在地面以下，防止沉降和冲刷的部分称为基础在基础之上，挡住路基填土，形成流水孔洞的部分称为洞身在洞身两端，用来集散水流、保护洞身和路基不被水流破坏的部分称为洞口位于涵洞上游的洞口称为进水口，位于涵洞下游的洞口称为出水口进水口的作用是把地面上的水流汇集于一定的孔径之内，使之顺利通过涵洞，即束水导流；出水口的作用是把汇集于一定孔径之内的水流扩散开去，使之顺畅离开涵洞，即疏水防冲。

除此之外，洞口还应保证道路的正常通车任务8.1 认识涵洞8.1.1 涵洞的定义和组成5 项目 8 涵洞工程涵洞按不同分类标准有以下几种常用的分类方法，如表8-1涵洞的分类所示详情见教材）任务8.1 认识涵洞8.1.2 涵洞的分类6 项目 8 涵洞工程1洞身构造1）管涵洞身管涵的洞身主要由各分段管节和支承管节的基础垫层组成，如右上图8-4管涵洞身所示当整节钢筋混凝土管涵无铰时，称其为刚性管涵刚性管涵的横断面是一个刚性圆环，圆环厚度随孔径大小和填土高度而变，管壁内有内外两层钢筋当沿管节的横截面圆周对称加设四个铰时，称其为四铰管涵四铰管涵的铰通常设置在弯矩最大处，即涵洞的两侧、顶部和底部（见右下图8-5四铰管涵），它可以降低管节的应力所以，相较于刚性管涵，四铰管涵不仅可以缩小截面尺寸，减少配筋数量，还可以采用纯混凝土来建造任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造1浆砌片石；2混凝土；3砂垫层；4防水层；5黏土 7 项目 8 涵洞工程任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造管涵常用的孔径 有50 cm，75 cm，100 cm，125 cm和150 cm，对应的管壁厚度 分别为6 cm，8 cm，10 cm，12 cm和14 cm。

基础垫层厚度 应根据地基土质确定，当地基为卵石、砾石、粗中砂及整体岩石时， ；当地基为亚砂土、黏土及破碎岩层时， ；当地基为干燥地区的黏土、亚黏土、亚砂土及细砂时， 管节的长度普遍采用2 m，过长会导致搬运困难，使用不便而管涵的长度也不能过大，否则养护比较困难，而且容易发生冲淤现象，影响正常使用8 项目 8 涵洞工程任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造管涵接口可以分为刚性接口、半刚性接口和柔性接口1）刚性接口主要有水泥砂浆抹带及钢丝网水泥砂浆抹带两种，如右图8-7刚性接口所示它适用于基础落在原状土（保持天然含水量及天然结构的土）上，沿管身方向地基土质比较均匀且设有刚性管座（水泥混凝土管座）的情况管节的接缝间隙一般为1 cm，接缝处用水泥砂浆填缝，水泥砂浆抹带为半椭圆形，带宽1215 cm，带厚3 cm，填缝及抹带砂浆一般采用1312.5的水泥砂浆当管径在180 cm以上，接口要求标准较高时，为加强接口强度，可采用钢丝网水泥砂浆抹带钢丝网水泥砂浆抹带带宽一般为20 cm，带厚2.5 cm，钢丝网宽18 cm，钢丝网的丝径为20号，网格为1 cm 1 cm，为保证抹带质量，在抹带包裹范围内的管外壁应凿毛。

a）水泥砂浆抹带 （b）钢丝网水泥砂浆抹带9 项目 8 涵洞工程任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造（2）半刚性接口为预制套环石棉水泥接口，如左图8-8半刚性接口所示这种接口在一定程度上可以防止管身因纵向不均匀沉降而产生纵向弯曲或错口，是一种比较可靠的接口形式，一般用在地基较弱的情况下3）柔性接口（见右图8-9柔性接口）是用橡胶圈等材料密封连接的管道接口，处于填方上的管涵、地基不均匀或虽经处理仍可能产生不均匀沉降的管涵，以及采用砂或石灰土做地基的管涵，均应设置柔性接口柔性接口的缝宽为0.51 cm，接缝应用以热沥青浸制的麻絮填满，管外顺接缝贴热沥青浸制的防水纸8层，也可用2层油毡以沥青黏于管外壁来代替防水纸10 项目 8 涵洞工程2）盖板涵洞身盖板涵洞身由盖板、涵台（墩）、基础组成，如下图8-10盖板涵洞身所示盖板有石盖板及钢筋混凝土盖板等任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造石盖板涵常用的跨径 为75 cm，100 cm和125 cm，盖板厚度 一般为1540 cm盖板的石料必须是不易风化的、无裂缝的优质石板钢筋混凝土盖板涵的跨径 一般为150 cm，200 cm，250 cm，300 cm，400 cm，盖板厚度 一般为1522 cm。

涵台（墩）的临水面一般采用垂直面，背面采用垂直面或斜坡涵台（墩）的顶面一般做成平面，有时也做成L形，使其在支承盖板的同时，还可以借助盖板的反作用来加强涵台（墩）的稳定涵台（墩）的下部一般用砂浆与基础结成整体11 项目 8 涵洞工程盖板涵的基础根据地基土壤的不同可采用分离式（基础与河底铺砌分离）或整体式（基础与河底连成整体）前者适用于地基较好的情况，后者适用于地基较差的情况当基础采用分离式时，涵底铺砌层下应垫10 cm厚的砂垫层，并在基础与涵底间设纵向沉降缝为加强涵台（墩）的稳定，基础与基础间应设置数道支撑梁任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造12 项目 8 涵洞工程3）拱涵洞身拱涵洞身主要由拱圈、涵台（墩）、基础等组成，如下图8-11石拱涵洞身所示拱涵跨径 一般为100 cm，150 cm，200 cm，250 cm，300 cm，400 cm，500 cm，拱圈厚度 为2535 cm任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造拱圈是拱涵的承重部分，可由石料、混凝土、砖等材料构成，地方道路或农用大车道常用片石、乱石、卵石等进行修建拱圈一般采用等截面圆弧拱涵台（墩）临水面为竖直面，背面为斜坡，可以适应拱脚较大水平推力的要求。

拱涵的基础也有整体式和分离式两种整体式基础主要用于小跨径涵洞而对于松软地基上的涵洞，为了分散其压力，也可用整体式基础对于跨径大于23 m的涵洞，宜采用分离式基础13 项目 8 涵洞工程4）箱涵洞身箱涵又称矩形涵，其洞身可采用钢筋混凝土薄壁结构，根据需要做成长方形断面或正方形断面，如下图8-12箱涵洞身所示箱涵的顶板、底板与左右墙身均是刚性结构，具有良好的整体性及抗震性，适于软土地基任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造箱涵常用的跨径 一般为200 cm，250 cm，300 cm，400 cm，500 cm，单孔箱涵顶板和侧墙的厚度一般取其跨径的1/121/9，双孔箱涵顶板及侧板的厚度可取跨径的1/131/12箱涵壁厚 一般为2235 cm，垫层厚度 为4070 cm，箱涵内壁的四个角往往做成45的斜面，尺寸为5 cm 5 cm箱涵底板厚度一般等于或略大于顶板的厚度14 项目 8 涵洞工程5）山坡涵洞的洞身（1）跌水式底槽跌水式底槽适用于洞底坡度小于12.5%的涵洞，底槽的总坡度等于河槽或山坡的总坡度洞身由垂直缝分开的管节组成，每节都有独立的水平底面，后一节比前一节垂直降低一定高度。

为了防止因管节错台在拱圈或盖板间产生缝隙，错台厚度不得大于拱圈或盖板厚度的3/4，如右上图8-15带跌水式底槽的涵洞（a）所示当相邻两节的高差大于涵顶厚度时，需加砌挡墙，如右下图8-15带跌水式底槽的涵洞（b）所示，但两节间高差也不应大于0.7 m或1/3涵洞净高，以保证泄水断面不会受到过大的压缩管节的长度一般不小于台阶高度的10倍若小于10倍，涵洞应根据台阶跌水进行水力验算做成台阶形的涵洞，其孔径应比按设计流量算出的孔径大一些任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造15 项目 8 涵洞工程（2）急流坡式底槽急流坡式底槽适用于洞底坡度大于12.5%的涵洞当跌水式底槽每一管节的跌水高度太大，不能适应台阶长度的要求时，可建造急流坡式底槽，如下图8-16带急流坡式底槽的涵洞所示急流坡式底槽的坡度应等于或接近于天然坡度这类涵洞的稳定性主要靠加深管节基础的深度来保证，其形式一般为齿形或台阶形任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造16 项目 8 涵洞工程（3）小坡度底槽如果地质情况不好，不允许修建坡度较大的涵洞时，可修建带小坡度底槽，且在进、出水口设置有消能设备的涵洞，如下图8-17带小坡度底槽的涵洞所示。

任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造2洞口建筑洞口建筑由进水口和出水口两部分组成洞口应与洞身、路基衔接平顺，起到调节水流和形成良好流线的作用，同时使洞身、基础、两侧路基，以及上下游附近的河床免受冲刷此外，洞口的形式还会直接影响涵洞的排泄能力和河床的加固类型涵洞按洞身的布置形式可以分为正交涵洞和斜交涵洞当涵洞轴线与道路中心线行进方向的夹角为90时为正交，其他情况下为斜交17 项目 8 涵洞工程任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造1）正交涵洞的洞口建筑（1）八字式洞口八字式洞口就是在洞口两侧设八字翼墙，左右翼墙对称，如右图8-18八字式洞口所示八字翼墙可挡住洞口两侧基土的下滑，端墙可挡住洞口上部路基土的坍塌这种形式的洞口工程量小，施工简单，造价较低，水流条件好，常用于河沟平坦直顺、无明显沟槽、沟底高差变化不大的情况，是最常用的洞口形式正交涵洞常用的洞口形式有八字式、端墙式、走廊式和平头式四种无论采用以上哪种形式，进、出水口河床都必须铺砌在两个翼墙之间，需用片石铺砌，以防止水流冲刷为缩短翼墙长度并便于施工，可将其端部建成平行于路线的矮墙翼墙展开角（也称敞开角），即八字翼墙与涵洞轴线的夹角，不宜过大，否则靠近翼墙端部处易发生涡流导致冲刷加大。

因此，施工人员应根据具体的沟渠地形情况灵活设置翼墙展开角，以便于合理地汇积和扩散水流，并顺畅地与原有沟渠相衔接18 项目 8 涵洞工程（2）端墙式洞口端墙式洞口是由一道垂直于涵洞轴线的竖直端墙、盖于其上的帽石及设在其下的基础组成的，如右上图8-19端墙式洞口所示这种洞口构造简单，但排泄能力小，适用于流速较小的人工渠道或不易受冲刷影响的岩石河沟为了保证端墙的稳定及改善排水效果，防止水流对填土边坡的冲刷，端墙式洞口一般会设锥形护坡，如右下图8-20锥形护坡所示又因其圬工体积较大，施工复杂，不够经济，一般多用于路基两侧地形平坦的宽浅河流或孔径压缩较大的河沟由于此种形式的洞口稳定性较好，当涵洞较高时常被采用当端墙式洞口与人工渠道相接时，可不设锥形护坡，而与渠道侧坡相接，必要时洞口附近渠道还可砌石加固任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造19 项目 8 涵洞工程锥形护坡一般按椭圆形正锥坡施工在冲刷比较严重处，锥形护坡的坡脚可单独设置锥坡基础为保证锥形护坡附近路基边坡的稳定，并防止路基排水对洞口的局部冲刷，可在锥形护坡外将路基边坡护砌50100 cm端墙墙身断面有直背式与斜背式两种，如下图8-21端墙所示，直背式施工方便，多用于墙身较矮时，而墙身较高时应采用斜背式。

端墙的厚度应根据砌体材料及墙高而定端墙一般采用片石砌体，如果洞口不会常年浸水，则可采用砖砌体任务8.1 认识涵洞8.1.3 涵洞的构造（a）直背式 （b）斜背式20 项目 8 涵洞工程（3）走廊式洞口走廊式洞口是由两道平行的翼墙在前端展开成八字形或曲线形构成的，如下图8-22走廊式洞口所示这种洞口能使涵前壅水水位在洞口处提前收缩跌落，从而可以降低涵洞的设计高度，提高涵洞的排泄能力但由于施工困难，这种洞口目。