涵洞基础知识

组成

涵洞的组成

　　涵洞是设于路基下的排水孔道，通常由洞身、洞口建筑两大部分组成。 

　　洞身 

　　洞身形成过水孔道的主体，它应具有保证设计流量通过的必要孔径，同时又要求本身坚固而稳定。洞身的作用是一方面保证水流通过，另一方面也直接承受荷载压力和填土压力，并将其传递给地基。洞身通常由承重结构(如拱圈、盖板等)、涵台、基础以及防水层、伸缩缝等部分组成。钢筋混凝土箱涵及圆管涵为封闭结构，涵台、盖板、基础联成整体，其涵身断面由箱节或管节组成，为了便于排水，涵洞涵身还应有适当的纵坡，其最小坡度为0．3%。 

　　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。沟床加固包括进出口调治构造物，减冲防冲设施等。[1] 

分类

　　构造形式分类 

涵洞(图一)

按照构造形式，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵。 

　　圆管涵 

　　圆管涵由洞身及洞口两部分组成。洞身是过水孔道的主体，主要由管身、基础、接缝组成。洞口是洞身、路基和水流三者的连接部位，主要有八字墙和一字墙两种洞口型式。 

　　圆管涵的管身通常由钢筋混凝土构成，管径一般有0.5米、0.75米、1米、1.25米和1.5米等五种，管径的大小根据排水要求选择，多采用预制安装，预制长度通常为 2米。当采用0.5米或0.75米管径时用单层钢筋，而孔径在1米及1米以上时采用双层钢筋。0.5米管径时其管壁厚度不小于6厘米，0.75米管径时管壁厚度不小于8厘米，1米管径时管壁厚度不小于10厘米，1.25米及1.5米管径时管壁厚度不小于12厘米。[2] 

　　拱涵 

　　拱涵是指洞身顶部呈拱形的涵洞，一般超载潜力较大，砌筑技术容易掌握，便于群众修建，是一种普遍的涵洞形式。 

　　盖板涵 

　　盖板涵是涵洞的一种形式，它受力明确，构造简单，施工方便。盖板涵主要由盖板、涵台及基础等部分组成。盖板涵与单跨简支板梁桥的结构形式基本相同，只是盖板涵的跨径较小。 

　　箱涵 

　　箱涵不是盖板明渠，箱涵的盖板及涵身、基础是用钢筋砼浇筑起来的一个整体，可用来排水、过人及车辆通过。箱涵适用于软土地基，但造价就会高些。 

　　填土情况分类 

涵洞(图二)

　　按照填土情况不同分类，涵洞可以分为明涵和暗涵。 

　　明涵 

　　洞顶无填土，适用于低路堤及浅沟渠处。 

　　暗涵 

　　洞顶有填土，且最小的填土厚度应大于50cm，适用于高路堤及深沟渠处。 

　　建筑材料分类 

　　按建筑材料分类，涵洞可分为砖涵、石涵、混凝土涵及钢筋混凝土涵等。 

　　水力性能分类 

涵洞(图三)

　　按水利性能分类，涵洞可分为无压力式涵洞、半压力式涵洞、压力式涵洞。 

　　无压力式涵洞 

　　无压力涵洞指的是入口处水流的水位低于洞口上缘，洞身全长范围内水面不接触洞顶的涵洞。 

　　半压力式涵洞 

　　半压力式涵洞指的是入口处水流的水位高于洞口上缘，部分洞顶承受水头压力的涵洞。 

　　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。 

施工

　　施工准备 

涵洞(图四)

　　1、按照设计进行基底处理；平整场地，准备料场、砂浆和砼的拌和场及盖板预制场。 

　　2、精确放样、测量挖基的位置、尺寸、高程及涵洞两侧原地面标高，定出基坑开挖范围，将轴线控制线延长至坑外适当位置加以固定并妥善保护。 

　　3、根据天气情况结合基坑四周地形条件，作好地表防排水措施。 

　　4、根据设计要求和不同的材料来源进行砂浆和砼的施工配合比设计 

　　施工方法 

　　1、基坑开挖：基坑开挖采用人工配合挖掘机作业，当挖至高于设计0.3~0.4米时，用人工配合继续开挖修整成型。并留20cm保护层，铺底时再突击挖至设计标高后，随即浇筑基础。在开挖中如发现水文、地质情况与设计不符时，须根据实际情况提出处理措施，报业主和设计单位批准后方可实施。为缩短基坑暴露时间，要预计基坑成型的时间且提前通知监理工程师，在基坑达到设计要求后立即进行检查，基底经监理工程师检验符合设计要求并签定隐蔽检查证后立即浇筑基础，如基底承载力达不到设计要求，应立即用砂砾石进行换填至达到设计要求后才能进行基础砼浇筑。 

　　2、浇筑基础砼和基坑回填：混凝土用料采用符合设计要求的砂、卵石和水泥，卵石粒径不得超过结构物最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。水泥采用普通硅酸盐水泥32.5R，要确保砼标号和质量。每隔4~6米或地基土质变化处或填挖交界处必须在板接缝处设一道沉降缝，缝宽1~2cm，沉降缝平行路中线布设，在每浇筑一层之后用符合设计要求的材料填塞。基础砼浇筑完毕后按设计要求对基坑进行回填。基础砼一次浇筑，不留施工缝。 

涵洞(图五)

　　3、基础与墙身连接方式：基础砼浇筑完后，立即在基础表面安置卵石，卵石潜入基础砼深度不低于5cm，露出部分不小于5cm，按30cm的间距成梅花状布置。 

　　4、涵身浇筑：涵洞墙身砼用料要求同基础砼。涵洞墙身采用搭支架、支模板现浇施工。支模时，必须严格检查其位置的准确性和垂直度各部尺寸规格，校验无误后，支撑牢固，经监理工程师验收签字确认后，方可浇筑砼，每隔4~6米或地基土质变化处或填挖交界处必须在板接缝处设一道沉降缝，缝宽1~2cm，沉降缝平行路中线布设，在每浇筑一层之后用符合设计要求的材料填塞。对砼的搅拌、浇筑、拆模、养生均严格按照规范要求施工。 

　　5、盖板预制：为方便吊装，钢筋砼盖板就近集中预制，盖板预制必须严格按照设计文件尺寸及要求施工，待预制强度达到100%，涵台强度达到设计强度75%后，用汽车吊安装，安装前首先检查盖板及涵台尺寸，盖板与涵墙身必须顶紧，安装完成后用水泥砂浆填塞。 

　　6、铺设防水层：用作防水层的油毛毡等在施工前有材质检查的试验报告，符合设计和规范的要求才能使用。沥青熬制中不断搅拌至全部成为液态，使用中的热沥青不低于150℃。涂敷前将圬工表面清刷干净，且保持干燥，不附着泥土和水等其它杂物。铺设油毛毡在先涂敷的热沥青还未凝固前进行，使之能粘合成一体并消除邹折和空鼓等现象。 

涵洞(图六)

　　7、进出水口：进出水口应严格按图纸所示，采用圬工结构修筑，施工工艺应符合规范规定。进出水口的沟床应整理顺直，使上下游水流稳定畅通。当设有跌水井和急流槽时，应按图纸或监理工程师的指示进行施工。 

　　8、涵背两侧的填筑：在涵洞防水层作好且盖板砼强度达到要求后即安排涵洞台背回填，涵洞两侧对称均匀分层同步进行填筑施工，在涵洞两侧不少于2倍孔径范围内对称进行，涵台背后1.0米范围内采用轻型夯实机械施工，当顶部填筑厚度大于1.0米后允许使用使用重型施工机械，涵洞台背回填必须分层填筑压实，并检测每一层压实度，符合规范要求后再进行下一层填筑，分层填筑厚度为20~30cm。 

　　9、涵洞盖板顶面填土：涵洞盖板顶面填土应在涵洞盖板强度达到要求后分层填筑，第一层松铺厚度不小于50cm，使用压路机碾压时以静压方式进行。 

区别

涵洞(图七)

　　桥与涵洞技术上是以跨径为划分标准的。一般5米（不含）以上称桥，以下就称涵洞。但圆管涵和箱涵不论孔径、跨径多少都称涵洞。 

　　但实际上，涵洞与桥梁的主要区别是在于，一般涵洞上有填土，而桥上就直接铺轨道（但仍有道碴）。从侧面看，涵洞就象在路基上挖的孔，而路基在桥梁处就断开了。 

　　根据以上说明，可以看出按是否填土来区分，只是通常的，非正式的一种区分方式。从技术上来说，应该按长度来确定。 

作用

　　涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分，主要表现在工程数量和工程造价上。据有关资料介绍：涵洞工程数量约占桥涵总数的60% 一70%，平原地区，每公里约有1～3座；山岭重丘区，每公里平均约有4～6座。涵洞工程造价约占到桥涵总额的40%左右。 

特点

　　由于涵洞是处于大自然环境(风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击)和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备如下特点： 

　　(1)满足排泄洪水能力，保证在50年一遇洪水的情况下，顺利快捷地排泄洪水。 

　　(2)具有足够的整体强度和稳定性，保证在设计荷载的作用下，构件不产生位移和变形。 

　　(3)具有较高的可靠性和耐久性，保证在自然环境中，长期完好，不发生破损。