涵洞工程施工技术

摘 要：涵洞是公路路基通过洼地或跨越水沟（渠）时设置的,或为把汇集在路基上方的水流宣泄到下方而设置的横穿路基的小型地面排水结构物.它是公路上广泛使用的一种人工构筑物.公路建筑中修建涵洞的目的,一是转为排泄小溪流水和天然雨水,以保护路基的稳固,避免雨水的浸泡毁坏；二是转为灌溉农田之用,不致因修建公路而影响发展农业生产用水.本文现就涵洞工程施工技术做浅要研究.

关 键 词：涵洞工程排水截面施工

涵洞是公路或铁路与沟渠相交的地方使水从路过的通道,作用与桥相同,但一般孔径较小,形状有管形、箱形及拱形等.此外,涵洞还是一种洞穴式水利设施,有闸门以调节水量.

一、涵洞的构成与分类

1.构成.

涵洞由洞身、洞口建筑、基础和附属工程组成.

洞身是涵洞的主要构成部分,其截面形式有圆形、拱形、箱形等.

洞口建筑设置在涵洞的两端,有一字式和八字式两种结构形式.涵洞的进出口应与路基衔接平顺且保证水流顺畅,使上下游河床、洞口基础和洞侧路基免受冲刷,以确保洞身安全,并形成良好的泄水条件.在山区修建涵洞时,出水口要设置跌水坎,在进水口处有时要设置落水井（竖井）等减冲、防冲消能设施,一般下游至少应铺出洞口以外3～5m,压力式涵洞宜更长些.尤其是改沟移位的涵洞,进出水口的沟床应整理顺直,要做好上下游导流排水设施.如天沟、侧沟、排水沟等的连接应圆顺、稳固,以保证流水顺畅,避免流水损坏路基、村舍和农田等.

基础的形式分为整体式和非整体式两种.涵洞的附属工程包括锤形护坡、河床铺砌、路基边坡铺砌及人工水道等.

涵洞的建设规模以孔数、跨径、台高的形式来表示,其长度以路基横断面方向的水平距离作为计算依据.

2.涵洞的分类.

涵洞的种类繁多,截面形状、出入口类型、涵内水流流态也多种多样.按不同的分类方法,涵洞可分为不同的类型.

（1）根据涵洞中线与路线中线的关系,可分为正交涵洞和斜交涵洞.正交涵洞中线与路线中线垂直,斜交涵洞中线与路线中线有一定交角.

（2）根据涵洞洞身截面形状的不同,可分为圆管涵、盖板涵、拱涵和箱涵等.

（3）根据涵洞洞顶填土情况的不同,可分为明涵和暗涵,适用于高路堤和深沟渠.

（4）按建筑材料的不同,可分为砖涵、石涵、混凝土涵和其他材料（木、陶瓷、瓦管、缸瓦管、石灰三合土篾管、石灰三合土拱、铸铁管、波纹管）涵等.

（5）按涵洞水利特性的不同,可分为无压力式、半压力式、压力式涵等.

无压力式涵洞入口水深大于洞口高度,水仅在进口处充满洞口,而在涵洞全长范围内的其余部分都具有自由水面.通常在涵洞尺寸受路基高度或其他因素限制时采用半压力式涵洞.

压力式涵洞入口水深大于洞口高度,在涵洞全长范围内都充满水流,无自由水面.此类涵洞仅在深沟高路堤或允许壅水但不危害农田时采用.

此外,当路线跨越农业灌溉沟渠,沟渠底高于路堤时,可设置为倒虹吸式涵.此时,涵洞的管节宜采用钢筋混凝土或混凝土管,进出水口须设置竖井,包括防淤沉淀井等设施.

二、涵洞设计要点

根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）的规定,当涵洞长度大于15m且小于30m时,其内径或净高不宜小于1.0m；长度大于30m且小于60m时不宜小于1.25m,以防一旦发生泥土等堵塞时,便于进行清除养护.压力式和半压力式涵洞必须设置基础,接缝要求严密.涵洞洞底的纵坡不宜大于0.5%,以免遭受急流冲刷.当洞底纵坡大于10%时,涵洞洞身及基础应分段做成阶梯形,同时前后两节涵洞的盖板或拱圈的搭接高度不得小于厚度的1/4.涵洞沿洞身长度方向和在结构分段处应设置沉降缝,以防止不均匀沉降.涵身一般每隔4～6m设沉降缝一道,具体设置视地基土情况及路堤填土高度而定.

涵洞整体式基础一般为矩形基础,其尺寸通常是由上部构造的大小而定,而不受地基承载力的控制.分离式基础是单独修建在各涵台下相互独立的基础,在跨径较大及地基强度较高时采用.

涵洞完成后,应在涵洞砌体砂浆或浑天强度达到设计强度等级的70%时,方可回填土,同时应从涵洞两侧不小于2倍孔径范围内,按水平分层、对称地填筑压实；但仅限公路路基设计和计算石方数量时,通常是不扣减涵洞体积所占的土石方数量,所以,编制涵洞工程的造价时,不得将涵背回填土石方数量作为计算造价的依据.

三、不同结构类型涵洞的特点

圆管涵一般采用预制的钢筋混凝土管材,其管壁厚度与孔径大小及其管顶填土高度有关.常用的管径0.75m、1.00m、1.25m、1.50m、2.00m五个标准.管内水流一般为重力流,除倒虹吸管外,一般不考虑承受内部压力.目前,其在平原地区二级公路以下使用比较多,而高速公路、一级公路一级山岭区的公路建设中则采用得少一些.

管节的与至长度一般在2～4m,有插口和平口两种接口形式,一般的预制管厂都有成品出售.平接管的接缝应不大于1～2m,其沉降缝则应设在管节的接缝处.

当地基承载力符合设计要求时,管身可直接搁置在天然地基上,但应做成与管身弧度密贴的弧形基座.若管底土层承载力不够时,则可采用沙砾（砂）或碎石等材料铺设涵管基础垫层进行加固；当设有石砌或混凝土基础时,则应铺设混凝土垫层（管座）,如有特殊荷载,而且地基松软,又容易产生不均匀的沉降时,则可采用135°或180°.

盖板涵有石盖板和钢筋混凝土盖板两种.目前,采用的石盖板涵已不太多,而广泛采用钢筋混凝土盖板涵.钢筋混凝土盖板涵洞身和基础,大都是采用石砌圬工.

钢筋混凝土盖板涵有0.75m、1.00m、1.25m、1.50m、2.00m、2.50m、3.00m、4.00m八种不同的标准跨径,修建较多的是1.00m左右跨径的盖板涵,2.00m及以上的一般都比较少,洞身（敦、台）都采用矩形截面.其圬工砌体要求采用不低于MU25的片块石和M5.0砂浆砌筑,厚度为20～30cm.每层石料的高度应大体一致,块石砌体的一般约占40%.基础工程（包括沟底铺砌）一般采用与墩台相同的强度等级的砂浆砌筑和片石圬工砌体,沟床和进出水口处的铺砌等工程.

钢筋混凝土盖板,一般采用预制宽度为1.00m的矩形实心板,板的长度为净跨径加2cmX25cm,混凝土的强度等级不宜小于C20.当板顶填土高度大于5.0m时,一般要适当增加板的厚度和钢筋的用量,以免土压过大而造成盖板断裂.

预制板钢筋混凝土盖板时,应注意检查上下面的方向.斜交涵洞则应注意斜交角度的方向,避免发生反向错误.盖板涵的安装工作,由于构件质量轻,一般都是采用扒杆或汽车式起重机械等来进行安装.

四、结束语

在涵洞工程的现场实际施工时,应加强现场治安防护工作,施工现场的布置符合防火、防汛、防爆、防雷电等安全规定的要求.现场设置的照明灯具、护栏、围栏、警告标志经常维修,保持其正常使用功能,并在有危险地点悬挂规定的安全警示标牌,保质保量完成工程任务.