高填土涵洞设计方法研究
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1.1.1 涵洞的分类及构造

1.1.1.1 涵洞的分类[1]

(1)按建筑材料分类。通常可分为浆砌石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵、砖涵和混合材料涵洞,有时也可用陶瓷管涵、波纹管涵、铸铁管涵、石灰三合土涵等。其中,石涵主要用于产石地区,可做成石盖板涵、石拱涵;混凝土涵可预制成拱涵、圆管涵和小跨径盖板涵;钢筋混凝土涵可用于管涵、盖板涵、拱涵以及软土地基上的箱涵。

(2)按洞身结构布置(构造形式)分类。可分为管涵(圆管涵)、盖板涵、拱涵、箱涵等。不同构造形式涵洞具有常用的跨径与使用条件[8]

(3)按涵顶填土高度分类。可分为明涵和暗涵两类。明涵是指涵顶不填土的涵洞,适用于低路堤、浅沟渠;暗涵是指涵顶填土高度大于0.5m的涵洞,适用于高路堤、深沟渠。

(4)按孔数分类。可分为单孔涵、双孔涵和多孔涵等。

(5)按水力性质分类。根据水流通过涵洞的状态确定的涵洞水力计算图示,分为无压力式、半压力式和压力式三种,因此涵洞按水力计算图示和水力性质可以分为无压力式涵洞、半压力式涵洞和压力式涵洞三类。

(6)按施工方法分类。可分为上埋式涵洞、沟埋式涵洞和隧道式涵洞。上埋式涵洞是将涵洞布设于地表,然后再覆土夯实,管顶一般高于天然地面;沟埋式涵洞是指埋设前沿涵洞轴线方向在天然地面上开挖狭窄的矩形断面沟槽,然后敷设涵节、回填土料并分层夯实,管顶低于天然地面;隧道式涵洞多用于将预制的涵节通过高压油泵带动的油压千斤顶,借助于预先修好的后背支撑,将涵节顶入路堤或坝内。

1.1.1.2 涵洞的构造

一座完整涵洞主要由洞身、基础和洞口建筑三部分组成[9],具体组成如图1.1所示。

图1.1 涵洞组成

(1)洞身。洞身位于填土下方,是涵洞的主要组成部分,通常由承重结构(拱圈或盖板等)、涵台、基础以及防水层、伸缩缝等部分构成。其作用是承受荷载和填土压力并传递给地基。另外,其还是涵洞过水的主要部分,因而对于涵洞除了具有坚固稳定的特性外,还需保持必要的孔径。

(2)基础。涵洞的基础对涵洞的使用质量具有较大影响,对于涵洞基础要求不能有过大的沉降,而且沉降必须均匀。因此,涵洞应尽量避免设置在地基松软、强度不均匀或地质条件不良的地段,当地基强度较低而且无法避让时,应采取措施对地基进行加固或加强处理。一般涵洞基础采用M7.5砂浆砌块、片石,厚度60cm或100cm。

(3)洞口建筑。由进口建筑物和出口建筑物组成。进口建筑物由进口翼墙、护底和涵前铺砌构成,出口建筑物由出口翼墙、护底和出口防冲铺砌或消能设施构成。山区公路涵洞常用洞口形式有八字墙洞口、端墙式洞口和跌水井洞口。