涵洞八字墻墻身三維圖

涵洞作為公路組成的重要部分之一，在排水結構上有著不可替代的地位。而涵洞的施工方法、洞口施工形式以及地基的基礎選擇，很多都取決于施工現場的環境條件限制。今天整理了一下涵洞施工方式與設計的相關內容，希望能對正在涵洞施工的諸位有所幫助。

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概述

圖：常見涵洞示例

一般來說，涵洞普遍具有如下特點：

(1)滿足排泄洪水能力，保證在50年一遇洪水的情況下，順利快捷地排泄洪水。

(2)具有足夠的整體強度和穩定性，保證在設計荷載的作用下，構件不產生位移和變形。

(3)具有較高的可靠性和耐久性，保證在自然環境中，長期完好，不發生破損。

1.1 涵洞分類與構造

涵洞大致可以分為三個部分：基礎、洞口、洞身。

其中洞口又可分為端墻、翼墻、截水墻、緣石，主要作用是保證涵洞基礎和兩側路基免受沖刷，使水流順流順暢。

洞身則是分為圓管涵、蓋板涵、拱涵、箱涵，作用是承受活載和土壓力。

1.1.1 圓管涵

圓管涵主要由管身、基礎、接縫及防水層組成。

圖：圓管涵示例

1）管身：

作為管涵的主要組成部分，管身通常由鋼筋混凝土制作而成。管身多采用預制安裝的方式，其預制長度通常有0.5m和1.0m兩類；管徑有0.50m、0.75m、1.00m、1.25m、1.50m、2.00m六種。管身的壁厚隨管徑大小和填土高度而異。

2）基礎：

根據地基的強度的不同分為：混凝土或漿砌片石基礎、墊層基礎等幾種類型。

3）圓管涵的接口構造及防水層。

1.1.2 蓋板涵

蓋板涵主要由蓋板、涵臺、基礎、洞身鋪底、沉降縫及防水層等部分組成。

圖：蓋板涵示例

1）蓋板：

蓋板是涵洞的承重結構部分，可分為石蓋板或鋼筋混凝土蓋板。跨徑在2m以下，并且石料豐富時，可采用石蓋板。當跨徑大于2m或在石料貧乏地區時，宜采用鋼筋混凝土蓋板。

2）涵臺、基礎及洞身鋪底：

這些部位多采用漿砌塊、片石構成，砂漿強度等級可為M2.5或M5.0。一般情況下，基礎厚度60cm，鋪底厚度30cm。

3）沉降縫：

一般沿洞身方向每隔3～6m設置一道沉降縫，具體位置需結合地質的變化情況及路堤的高度而定；同時在涵洞與急流槽、端墻、翼墻等結構分段處也應設置沉降縫，以免洞口的沉降影響洞身。沉降縫應當貫穿整個斷面（包括基礎），縫寬約2～3cm。

1.1.3 箱涵

箱涵作為整體閉合式鋼筋混凝土框架結構，具有良好的整體性和抗震性，在軟土地基及高等級公路上應用廣泛。主要組成部分有鋼筋混凝土涵身、翼墻、基礎、變形縫等。

圖：箱涵示例

1）涵身 由鋼筋混凝土構成，洞口斷面一般為長方形或正方形。箱涵常用的跨徑有200cm、250cm、300cm、400cm、500cm等，壁厚一般為22～35cm。

2）翼墻 在涵身靠洞口側的兩端修建的鋼筋混凝土薄壁結構，與洞身連成一個整體。壁厚一般為31～41cm。翼墻主要用于洞身與進出口錐坡的連接，起支擋路基填土的作用。

3）基礎 箱涵基礎一般為雙層結構。上層為混凝土結構，厚10cm；下層為砂礫墊層，厚度為40～70cm。

4）變形縫 一般設在洞身中部，連同基礎變形縫設置一道通縫。設于頂、底板的上面和側墻的外面。

1.1.4 拱涵

拱涵主要由拱圈、護拱、拱上側墻、涵臺（墩）、基礎、鋪底、沉降縫及排水設施等部分組成。

圖：拱涵示例圖

1）拱圈 拱圈是拱涵的承重結構部分，可由石料、混凝土、磚等材料構成。

2）護拱 主要作用是保護拱圈，防止荷載的沖擊。通常用石灰砂漿或水泥砂漿砌片石構成，護拱高度一般為矢高的一半。

3）涵臺（墩） 是支撐拱圈并傳遞荷載至地基的圬工構造物。

4）沉降縫及排水設施 沉降縫的設置方法與蓋板涵相同。排水設施設于拱背及臺背，其作用主要是排除路基的滲水，使拱圈免受水的浸蝕，確保路基穩定。

1.1.5 倒吸涵

倒虹吸管涵是一種中段埋在地下的有壓力管道。

圖：倒吸涵示例圖

主要由進口段、水平段和出口段三部分組成。進口段主要由進水口溝渠、沉淀池、進水井等部分組成；水平段是倒虹吸管的主體，由基礎、管身、接縫等部分組成；出口段主要由出水井及出水溝渠組成。

1.2 洞口建筑

洞口是洞身、路基、河道三者的連接構造物。洞口建筑一般由進水口、出水口和溝床加固三部分組成。其作用是平順連接涵洞與河道，使水流進出順暢，還起著保護路基邊坡免受水流沖刷的作用。

1.2.1 正交涵洞洞口建筑

a 端墻式；b 八字式；c) 走廊式；d 平頭式

1.2.2 斜交涵洞洞口建筑

（a）斜交斜做 (b) 斜交正做

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涵洞施工

公路工程中的管涵多為鋼筋混凝土圓管涵，一般采用在工廠預制管節，然后運往現場安裝的施工方法。其施工工藝一般為：管節預制、管節運輸和管涵的安裝等。

圖：管涵施工

2.1 管節預制和運輸

圓管涵管節預制時可采用振動制管器法、離心法、懸輥法、立式制管法等。成品圓管涵的尺寸應滿足設計要求，管節的端面與其軸線應滿足相應的角度關系，管節的端面和管壁內側等部位應平滑、直順，管節的強度應符合設計要求。

2.2 管涵基礎修筑

1）巖石地基：

地基土為巖石時，管節下可采用無圬工基礎，管節下清除風化層或挖除軟土層后，填筑0.4m厚的砂墊層；出入口兩端的端墻、翼墻下，在巖石層上用C15混凝土作基礎，其深度應埋置在風化層以下0.15～0.25m，并且最小等于管壁厚加5cm。當風化層過深時，可改采用片石圬工基礎，最深不大于1m。管節下為硬巖時，可用混凝土抹成與管節密貼的墊層。

2）礫土地基：

地基土為礫石土、卵石土或砂礫、粗砂、中砂、細砂或勻質粘性土時，管節下一般將采用無圬工基礎。

3）黏土地基：

管節下應采用0.5m厚的圬工基礎，出入口兩端的端墻、翼墻基礎埋置深度為1.0～1.5m；當地下水的凍結深度較淺時，埋深應不少于凍結深度；當凍結深度大于1.5m時，可在圬工基礎下用卵石和砂換填至凍結深度。

（4）軟土地基：

根據軟土層的厚度進行相應的處理。

圖：混凝土處理基礎

2.2.1 有圬工基礎管涵

① 挖基坑并準備修筑管涵基礎的材料；

② 砌筑圬工基礎或澆筑混凝土基礎；

③ 安裝涵洞管節，修筑涵管出人口端墻、

翼墻及涵底(端墻外涵底鋪裝)；

④ 鋪設管涵防水層及修整；

⑤ 鋪設管涵頂部防水粘土(設計需要時)，

填筑涵洞缺口填土及修建加固工程。

圖：有圬工基礎管涵施工工序示例

2.2.2 無圬工基礎管涵

① 挖基與備料與單孔有圬工基礎管涵相同。

② 在搗固夯實的天然土表層或礦砂墊層上，修筑截面為圓弧狀的管座，其深度等于管壁的厚度。

③ 在圓弧管座上鋪設墊層的防水層，然后安裝管節，管節間接縫宜留lcm寬。

④ 在管節的下側再用天然土或砂礫墊層材料作培填料，并搗實至設計高程(如圖所示)，再將防水層向上包裹管節，防水層外再鋪設粘質土，并保證其與管節密貼。

在嚴寒地區這部分特別填土必須填筑不凍脹土料。

⑤ 修筑管涵出人口端墻、翼墻及兩端涵底和進行整修工作。

圖：無圬工基礎管涵洞身安裝程序

圖：碎石基礎

2.2.3 涵底陡坡臺階式基礎管涵

溝底縱坡很陡時，為防止涵洞基礎和管節向下滑移，每段長度一般為3～5m，臺階高差一般不超過相鄰涵節最小壁厚的3/4。如破度較大可按2～3m分段或加大臺階高度，但不應大于0.34m，且臺階處的凈空高度不小于1.0m此時在低處的涵頂上應設擋墻，以掩蓋可能產生的縫隙。

無圬工基礎的陡坡管涵，只可采用管節斜置的辦法，斜置的坡度不得大于5％。

2.3 管節安裝

管節安裝應從下游開始，使接頭面向上游；每節涵管應緊貼在墊層或基座上，使涵管受力均勻；所有管節應準確地按設計坡度敷設。如管壁厚度不一致，應使內壁齊平。在敷設過程中，要保持管內清潔，無多余的砂漿及其它雜物。

管節安裝可根據地形及設備條件，采用滾動安裝法、滾木安裝法、壓繩下管法、龍門架安裝法和吊車安裝法等。

圖：滾動安裝法 圖：壓繩下管法

管節安裝的施工要點如下：

（1）管座混凝土應與管身緊密相貼，使圓管受力均勻。無基圓管的基底應夯填密實，并做好弧形管座。

（2）管座接頭采用對頭拼接，接縫不應大于1cm，并用瀝青麻絮或其它具有彈性的不透水材料填塞。

（3）管節沉降必須與基礎沉降一致。沉降縫寬一般為2～3cm，采用瀝青麻絮或其它具有彈性的不透水材料填塞。

（4）各管節應順流水坡度安裝平順，當管壁的厚度不一致時，應調整高度使內壁齊平，將管節墊穩坐實，清除管道內部的遺留泥土等雜物。

2.4 拱涵、蓋板涵和箱涵施工

混凝土和鋼筋混凝土拱涵、蓋板涵的施工，可分成就地澆筑和在工地預制安裝兩大類。

2.4.1 就地澆筑拱涵

圖示為鋼軌制成的跨徑1.5～3.0m拱涵的鋼拱架。

支立牢固、拆卸方便、縱向連接穩定、拱架外弧平順。

拆卸要求：

a.拱圈圬工強度達到設計值的340％時，拆除拱架后方可填土。

b.拱涵拆除拱架可用木楔。

c.拆卸拱架時應沿橋涵整個寬度上將拱架同時均勻降落，從跨徑中點開始逐步向邊拆除。

2.4.2 就地澆筑箱涵

箱涵又稱矩形涵，它與蓋板涵的區別是蓋板涵的臺身與蓋板是分開澆筑的（臺身也可以采用砌石圬工），構成的是簡支結構。而箱涵則是上頂板、下底板與左、右兩側的墻身是連續澆筑的，構成了剛性結構。

圖：剛性結構示例

現場澆筑應連續進行，盡量避免施工縫，當涵身較長時，可沿涵長方向分段進行，每段應連續一次澆筑完成，施工縫應設在涵身沉降縫處。

2.4.3 裝配式拱涵、蓋板涵和箱涵

可以分為三個步驟：

（1）預制構件的模板：預制構件的模板可分為土模、木模、鋼絲網水泥模板、翻轉模板、拼裝式模板等。

（2）構件運輸：構件必須達到設計強度后，經過檢查質量和大小符合要求，才能進行搬運。搬運時應注意吊點或支撐點的設置，務必使構件在搬運過程中保持平衡、受力合理，確保搬運過程中的安全。

（3）施工和安裝。

三

附屬工程

涵洞主要附屬工程施工主要是指防水層與沉降縫的設置、進出水口處理和涵洞缺口填土等。

3.1 防水層施工

目的：

防止水分侵入混凝土內，使鋼筋銹蝕，縮短結構壽命。北方嚴寒地區的無筋混凝土結構需要設置防水層，防止侵入混凝土內的水分凍脹造成結構破壞。

設置部位：

①各式鋼筋混凝土涵洞(不包括圓管涵)的洞身及端墻在基礎以上被土掩埋的部分，須涂以熱瀝青兩道每道厚1～1.5mm，不另抹砂漿。

②混凝土及石砌涵洞的洞身、端墻和翼墻的被土掩埋部分，只需將圬工表面鑿平，無凹入存水部分，可不設防水層。但北方嚴寒地區的混凝土結構仍需設防水層。

③鋼筋混凝土蓋板明涵的蓋板部分表面可先涂抹熱瀝青兩次，再于其上設2cm厚的防水水泥砂漿或4～6cm厚的防水混凝土。其上可按照設計鋪設路面。

3.2 沉降縫施工

目的：

避免結構物因荷載或地基承載力不均勻而發生不均勻沉陷，產生不規則的多處裂縫，而使結構物破壞 。

設置部位：

涵洞洞身、洞身與端墻、翼墻、進出水口急流槽交接處必須設置沉降縫，但無圬工基礎的圓管涵僅于交接處設置沉降縫，洞身范圍不設。

圖：設置部位

3.3 涵洞進出水口

涵洞進出水口是指涵洞端墻、翼墻以外的部分，如溝底鋪砌和其它進出水口處理等。其施工要點如下：

（1）平原區的涵洞出入口的溝床應整理順直，與上、下系統（天溝、路基邊溝、排水溝、取土坑等）連接應圓順、穩固，保證流水順暢，避免損害路堤、村舍、農田、道路等。

（2）山嶺和丘陵區的涵洞縱坡超過5%時，除進行上述整理外，還應對溝床使用干砌或漿砌片石鋪砌，當翼墻以外溝床的坡度較大時，也應進行鋪砌防護。

3.4 涵洞缺口填土

建成的涵洞，在主體圬工強度達到規定的強度后，即可回填。回填施工要點如下：

（1）回填涵洞缺口時，應將已成路堤土方挖出臺階。

（2）填土路堤在涵洞每側不小于兩倍孔徑的寬度及高出洞頂1m范圍內，應采用透水性良好的材料、改良土或非膨脹性素土由涵洞的兩側對稱水平分層回填，仔細夯實，達到規定的壓實度要求。

（3）使用機械填筑涵洞缺口時，須待涵洞圬工強度達到容許強度，才可在涵身的兩側及涵頂運用人工或小型機具對稱夯填，高出涵頂至少0.5m，然后再用機械填筑。