基于对道路涵洞设计的研究

作者：汪凰 洪晋鄂

来源：《建筑建材装饰》2014年第13期

        摘要：随着我国建设事业的高速发展，涵洞在我国的道路建设中发挥着越来越重要的作用。加强对涵洞的设计能力和设计质量有利于促进我国道路建设发展的步伐。本文主要从涵洞的施工设计各个要点进行了剖析和论述。

        关键词：道路涵洞；设计质量；措施；沉降缝

        前言

        涵洞作为我国道路建设过程中关键的环节，其施工设计将极大的影响到道路施工的质量和施工进度，所以在设计的时候它们会有自己的显著特征以及普遍的内容。其具体的方位和路线设计之间的关联是非常密切的，而且和路线方位是一致的，它的具体方位以及构造和建设的面积等等的要素都是有设计来明确的。其具体的形式等等的变化要素，要全面的分析相关的作用要素，确保实际问题实际分析。

        1主要材料

        一般材料规格如下：

        1.1圆管涵：管节混凝土为C30，螺旋形主筋为HPB300钢筋，纵向钢筋为HPB300光圆钢筋，洞口翼墙、端墙及管节基础为C25砼：翼墙及端墙基础为C25砼，洞口河床铺砌及隔水墙为M7.5水泥砂浆砌片石，M7.5水泥砂浆勾缝。

        1.2盖板涵：涵台台身及基础，八字翼墙与基础采用C25混凝土。河床与洞口铺砌、洞口边沟墙均采用M7.5水泥砂浆砌片石，隔水墙采用M7.5水泥砂浆砌片石，石料强度不得低于Mu40。钢筋混凝土盖板（包括预制板和涵端现浇板）：采用C30混凝土。钢筋：盖板主钢筋为HRB335带肋钢筋。

        1.3石拱涵：拱圈、护拱、涵台台身采用MU40块石，涵台基础及翼墙墙身基础均采用MU30块石。隔水墙及洞口铺砌采用M7.5浆砌片石。

        1.4箱涵：涵身砼为C30，翼墙混凝土为C30。其受力钢筋与构造钢筋直径大于10mm者均为HRB400热轧带肋钢筋，小于等于10mm者均采用HPB300热轧光圆钢筋。涵身基础为C25混凝土。洞口铺砌及隔水墙为M7.5砂浆砌片石。锥形护坡及基础为M7.5砂浆砌片石。

        2施工要点

        2.1圆管涵

        （1）预制管节建议采用离心法旋转成型工艺，工厂集中预制可向水泥制管厂订制，管节段长度分别为2.0m和0.5m（调整涵长用）的正管节及斜管节，并应在端面标注型号，如φ125、斜φ125、30°等字样，斜管节也可在现场浇筑。

        （2）若开挖后发现实际地基土质较差，应采取换土措施，换土深度1.5～2.0m。

        （3）涵洞全长范围内，每隔4～6m设沉降缝一道，其位置以设在路基中心线和行车道外侧为宜。

        （4）施工放样时，必须注意管涵的全长与管节的配置以及洞口端墙的准确位置，斜涵交角可按实际斜交角作适当调整。

        （5）管基混凝土可分两次浇筑，先浇筑管底以下部分，此时注意预留管壁厚度及要放管节坐浆混凝土2～3cm，待安放管节后，再浇筑管底以上部分，并保证新旧混凝土结合及管基混凝土与管壁的结合。

        （6）涵洞顶上及洞身两侧在不小于两倍孔径范围内的填土须分层对称夯实，压实度在96%以上。

        （7）施工过程中，当洞顶覆土厚度小于0.5m时，严禁任何重型机械通过。

        2.2盖板涵

        （1）装配式钢筋混凝土盖板每块板宽采用99cm，由于涵洞的斜交角度00～450，涵洞的中间部分均采用每块预制板宽为99cm的正交板，涵洞两端（包括沉降缝两端）采用现浇盖板，正交板布筋按正板布筋，板的块数取整数，其涵长余数放在涵端现浇板中，按斜度布筋，现浇板板宽取窄的一端应≥50cm。

        （2）盖板与涵台背墙间的缝隙必须用砂浆填实，使盖板与台墙顶紧而起到支撑作用。如在盖板上直接铺筑路面，则预制盖板时顶面宜进行拉毛处理，以利路面混凝土与盖板有利结合。

        （3）预制板必须在混凝土达到设计强度70%以后，才能脱底模，移运和堆放，堆放时应在块件端部用两点搁支，而不得使上下面倒置。

        （4）涵洞河床铺砌采用40cm厚双层浆砌片石，片石缝隙间应填满砂浆防止冲刷，使铺砌层起到支撑梁作用。

        （5）在路基与翼墙衔接处，对路基填土应采取对称逐层加强压实，铺砌护坡等措施。

        （6）盖板涵6～8m设置一道沉降缝，避免因地基不均匀沉降而造成的结构开裂，缝宽1～2cm，沉降缝应垂直路线方向。

        （7）盖板块件采用钢丝绳捆绑起吊安装。

        （8）涵洞进出口处的八字翼墙与台墙设缝隔开，缝内用沥青麻絮或其它具有弹性的防水材料填塞。

        （9）若施工时实际土质承载力不能满足要求时，应采取扩大和加深砂砾垫层或加宽基底襟边宽等措施，或者重新设计。

        （10）施工放样时，必须注意涵洞全长与板块的配置以及洞口八字翼墙的准确位置。

        （11）施工过程中，当涵顶覆土厚度小于0.5m时或未做涵顶、涵底铺装时，严禁任何重型机械和车辆通过。

        （12）盖板安装完毕后得用M15水泥砂浆充填台背与盖板间的空隙，当其强度达设计强度的70%后，方能于台后进行填土，要求在不小于两倍孔径范围内，采用石灰改善土进行回填，分层对称夯实。每侧台身必须一次浇筑完成。

        （13）涵台基坑开挖和验槽（静力触探）合格后，基底应夯实并尽快封闭或立即浇筑基础，以防基坑积水浸泡后，地基承载力降低；同时，应加强基坑排水。

        2.3石拱涵

        （1）技术指标：

        a.拱圈计算采用等截面无铰拱。

        b.在计算拱圈内力时，不考虑曲率、剪切变形、弹性压缩时对内力的影响，也不计温度变化影响力。

        拱上恒载按土柱压力计算。

        c.路面车辆活荷载对涵顶的压力：当填土高度为0.5m时，按45°角分布；当填土高度大于0.5m时，按30°角分布。填土内摩擦角为35°，土容重18KN/m3。

        d.涵洞过水流量按无压力式涵洞设计。确定涵底坡度时，一般应小于本图册水力计算表中设定流速下的最大坡度imax，同时应大于表中的临界坡度ik。当设计涵底坡度小于临界坡度时，泄水能力应予折减。

        e.使用时可根据涵底地基容许承载力适当选用整体式基础、分离式单层或双层式基础的拱涵。当涵底地基容许应力较低时，必须对地基进行加固处理，以符合设计要求。

        f.涵洞洞口处的路基边坡应与涵洞所在路段路基边坡保持一致。

        （4）施工要点

        a.涵洞的进出水口、洞身与八字墙应分离砌筑。

        b.拱圈砌块受力面的砌缝应作辐射状并垂直于拱轴线。拱圈和出入口拱上端墙砌筑时应由拱脚向拱顶对称、均衡的进行。

        c.拱圈与涵台连接部分的拱座砌筑时，其砌缝应与拱轴线垂直。所有砌体均须使砌块丁顺相间、相互咬码。砌体均应密实，砂浆充填饱满，不得留有空隙。

        d.涵身在顺水流方向每隔4.0～6.0m设置沉降缝一道，沉降缝贯穿整个断面，缝宽2cm。坚实地基（如岩石等）上可不设沉降缝。

        e.凡在地基的土质变化较大、基础埋置深度不一或地基容许承载力发生较大变化，以及路基填挖交界处均应设置沉降缝。

        f.沉降缝的防水措施在基础顶面以下，填嵌涂沥青木板或沥青砂，也可以用粘土填入捣实，并在流水面边缘以1：3水泥砂浆填塞，深度约15cm。在基础顶面以上，接缝外侧以热沥青浸制麻筋填塞，深度约5cm，内侧以水泥砂浆填塞，深度约为15cm，中间空隙填以粘土。

        g.台背排水设施，在北方干旱少雨地区可以取消，但在雨水较多地区，仍须按图示修建。高填土拱涵可不考虑台背排水设施。

        k.为防止河床过度冲刷，可采用铺砌措施对河床进行加固处理。对倾斜较大的岩石河床，基础和铺砌可做成阶梯形。洞底和洞口铺砌必须注意平整，砂砾垫层必须均匀、密实。

        l.涵台台后的填土应在涵洞砌体砂浆或混凝土强度达到设计强度的75%时方可进行，同时应严格按水平分层，对称地按照路基设计要求的压实度填筑、压实。对涵台较高，不易达到碾压效果的涵台台后填土，可在该范围内填筑碎石或砂性材料，并注意两边对称进行。

        m.施工中当涵顶填土高度大于0.5m时，方可采用振动式碾压设备对涵洞范围内的涵顶填土进行碾压。

        3提高设计质量的对策措施

        3.1充分考虑农、林、水等环境影响因素

        在施工图设计外业调查阶段需对涵洞设计所涉及到的路网、水系等进行系统的调查，并在调查过程中充分注意农业、林业、水利等相关因素对涵洞位置、孔径、标高等的影响。与地方道路交叉时，应详细了解被交道路的功能与通行机械的性能，以确定合理的交叉构造物标准与型式。当路线与大中型灌渠交叉时，应准确量取交叉角度，并按实际交角布设构造物，其结构形式的选择应以不影响灌渠正常使用为原则。不得已需要改移灌渠时，应征得水利主管部门的书面确认意见。所有通道应避免下挖过深导致排水不畅，更不应与灌溉、排洪涵兼顾，这在多雨及积雪严寒地区显得尤为重要。

        3.2 加强专业沟通协调，强化质量意识

        涵洞按照专业属性与桥梁同类，在大多数设计院涵洞划归桥涵专业人员进行设计，涵洞在桥梁专业人员心中基本处于附属工程地位，其设计不能得到与桥梁同等的重视程度，桥梁专业人员大多重视工点设计而对路网系统认识不足。涵洞进出口衔接的是现状路网、水系，涵洞进出口道路、水渠等大多需结合地形等进行改移，而改移工程在编制办法中属于其他工程，基本由路线设计专业人员完成。因此，在施工图设计文件编制工程中，应加强涵洞与道路、水渠改移设计人员之间的沟通，同时做好专业之间的技术接口管理，严格执行互提资料的传递和确认。在设计路线专业完成路线总体设计图的编制后，应结合全线的路网、水系改移与涵洞设计专业人员进行逐段的核实，避免设计文件中由于协调沟通不够而产生的错漏或自相矛盾，并提高涵洞设计的合理性与准确性。

        4结语

        综上所述，道路涵洞的设计是一项比较立体的工程项目，为了科学合理的进行施工，提高工作效率，设计人员一定要进行实地考察，并综合各项影响要素，从而设计规划出一套科学高效的施工方案，保障道路工程的质量。

        参考文献：

        [1]史媛，刘红艳.浅谈山区公路涵洞的重要性及设计要点[J].科技信息，2013（08）

        [2]程雷.山区高速公路涵洞选型及设计探析[J].科技创新与应用，2013（14）

        [3]何超群，白伟方.高速公路涵洞和通道设计研究[J].交通标准化，2012（01）

        [4]耿皎.高填方高速公路涵洞基础设计初探[J].黑龙江科技信息，2012（16）