公路小橋涵勘測(cè)設(shè)計(jì)：第六章 涵洞構(gòu)造 (2)

1、第六章 涵洞構(gòu)造,第一節(jié) 涵洞組成 第二節(jié) 涵洞洞身構(gòu)造 第三節(jié) 涵洞洞口形式及構(gòu)造 第四節(jié) 涵洞進(jìn)出口河床加固及防護(hù),第一節(jié) 涵洞的組成 由 洞身 和 洞口 建筑兩部分組成。 一、洞 身 洞身通常由承重結(jié)構(gòu)(如拱圈、蓋板等)、涵臺(tái)、基礎(chǔ)以及防水層、伸縮縫等部分組成。 鋼筋混凝土箱涵及圓管涵為封閉結(jié)構(gòu)，涵身斷面由箱節(jié)或管節(jié)組成。 為了便于排水，涵身還應(yīng)有適當(dāng)?shù)目v坡，其最小坡度為03。,二、洞口建筑 洞口是洞身、路基、河道三者的連接構(gòu)造物。 洞口建筑由進(jìn)水口、出水口 和 溝床加固三部分組成。 洞口的作用是： （1）使水流進(jìn)出順暢； （2）確保路基邊坡穩(wěn)定，使之免受水流沖刷。 為使水流安全順暢地通

2、過(guò)涵洞，減小水流對(duì)涵底的沖刷，需對(duì)涵洞洞身底面 及 進(jìn)出口底面 進(jìn)行加固鋪砌，必要時(shí)在進(jìn)出口前后還需設(shè)置調(diào)治構(gòu)造物，進(jìn)行溝床加固。,第二節(jié) 洞身構(gòu)造及立面布置 一、圓 管 涵 主要由管身、基礎(chǔ)、接縫 及 防水層組成。 1 管身 管身是管涵的主體部分，通常由鋼筋混凝土構(gòu)成。 管徑有0.50m、0.75m、1.00m、125m、1.50m、2.00m六種。 管身多采用預(yù)制安裝，其預(yù)制長(zhǎng)度通常有0.5m和1.0m兩種。 當(dāng)管身直徑do0.5時(shí)則采用 單層鋼筋。 當(dāng)直徑為0 .75200m時(shí)則應(yīng)用 雙層鋼筋。,圓管涵管身可有剛性與柔性之分： 當(dāng)整節(jié)鋼筋混凝土圓管無(wú)鉸時(shí)為剛性管節(jié)； 當(dāng)沿橫截面圓周對(duì)稱加

3、設(shè)4個(gè)鉸時(shí)稱柔性管節(jié)。,單孔及雙孔圓管涵管身斷面：,2基礎(chǔ) 1) 混凝土或漿砌片石基礎(chǔ) （管座） 一般用于土質(zhì)較軟弱的地基上。基礎(chǔ)厚度20cm，混凝土標(biāo)號(hào)10號(hào)，基礎(chǔ)頂面用C15級(jí)素混凝土做成八字斜面，使管身和基礎(chǔ)連接成一體。 2) 混凝土平整層 在巖石地基上，可不作基礎(chǔ)，僅在圓管下鋪一層墊層混凝土，其厚度一般為5cm。,3) 墊層基礎(chǔ) 在砂礫、卵石、碎石及密實(shí)均勻的粘土或砂土地基上，可采用砂礫石做墊層基礎(chǔ)。墊層厚度 t 值視土質(zhì)情況確定。 對(duì)于卵石、礫石、粗中砂及整體巖層地基t=o， 對(duì)于亞粘土、粘土及破碎巖層地基t=15cm； 在干燥地區(qū)的粘土、亞粘土、輕亞粘土及細(xì)砂地基t=30cm。,3

4、接縫及防水層,圓管涵多采用預(yù)制拼裝施工，為防止圓管接頭漏水，應(yīng)作接縫處防水處理。 1）接口形式 平口、套接、企口三種 平接：管涵一般用此 套接：套管、套環(huán)兩種(可用于低壓的有壓式管道) 企口：很少用,2)平接口構(gòu)造： 剛性接口、半剛性接口、柔性接口三種。 （1）剛性接口 適用條件： 管基落在原狀土上，土基密室、土質(zhì)均勻。 設(shè)剛性管座（水泥混凝土管座)的接口： 水泥砂漿抹帶、 鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶。,（2）半剛性接口 預(yù)制鋼筋混凝土套環(huán) 石棉水泥 接口 一定程度上可防不均勻沉降，故較可靠； 地基較弱時(shí)用。,（3）柔性接口 填方上涵管； 地基不均勻； 非剛性管座的管節(jié)接口：砂或石灰做的弧形土基。 圖

5、a，接縫用 熱瀝青浸煉過(guò)的麻絮 填塞，再用厚lmm2mm、寬15cm一20cm的鐵皮纏扎，鐵皮纏扎可做成兩個(gè)半箍的形式，然后夾起來(lái)。 圖b，接縫用熱瀝青浸煉的麻絮 填塞，然后用熱瀝青 填充，最后用涂滿熱瀝青的油毛氈 裹 兩層或用熱瀝青浸煉的防水紙八層，粘合在外表。,3）企口構(gòu)造,4）防水層,防滲水侵蝕，一般用塑性粘土，厚度15-20mm.,二、蓋板涵 由蓋板、涵臺(tái)、基礎(chǔ)、洞身鋪底、伸縮縫及防防水層等部分組成。,1蓋板 蓋板是涵洞的承重結(jié)構(gòu)部分，可有石蓋板或鋼筋混凝土蓋板。 跨徑2m以下，石料豐富時(shí)，一般用石蓋板。厚度隨填土高度和跨徑而異，一般15cm-40cm。一般石料強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)在MU40號(hào)以

6、上。 跨徑大于2m 或 無(wú)石料地區(qū)，宜采用鋼筋混凝土蓋板，其厚度為25cm30cm，跨徑為150m500m。,2涵臺(tái)、基礎(chǔ)及洞身鋪底 一般用漿砌(或干砌)塊、片石構(gòu)成。砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M5號(hào)?；A(chǔ)厚度一般60cm，鋪底厚度一般為30cm。蓋板涵的涵臺(tái)(墩)寬度a及b,涵臺(tái)(墩)基礎(chǔ)寬度al和b1各自的常用值見(jiàn)表62。,3沉降縫及防水層 涵洞沿洞身長(zhǎng)度方向應(yīng)分段設(shè)置沉降縫，以防止不均勻沉降。 1) 涵洞與急流槽、端墻、翼墻等結(jié)構(gòu)分段處設(shè)置沉降縫。沉降縫應(yīng)貫穿整個(gè)斷面(包括基礎(chǔ))，縫寬約2cm3cm。 2) 沉降縫沿洞身每隔3m6m設(shè)置一道； 3) 凡地基土質(zhì)發(fā)生變化、基礎(chǔ)埋置深度不同或基礎(chǔ)地基壓力

7、發(fā)生較大變化以及基礎(chǔ)填挖交界處； 4) 凡采用填石抬高基礎(chǔ)的涵洞，間距不大于3m。 5) 置于均勻巖石地基上的涵洞可不設(shè)置沉降縫。 6) 斜交正做涵洞，沉降縫與涵洞中心線垂直； 斜交斜做涵洞，沉降縫與路中心線平行，但拱涵、管涵的沉降縫應(yīng)與涵洞中心線垂直。,沉降縫應(yīng)用填充料填筑 1）基礎(chǔ)頂面以下，填嵌瀝青木板或?yàn)r青砂板，也可用粘土填入搗實(shí)，并在流水面邊緣用1：3水泥砂漿填塞，深約15cm。 2）在基礎(chǔ)頂面以上，接縫處 外側(cè) 以熱瀝青浸制麻筋填塞，深度約5cm，內(nèi)側(cè) 以1：3水泥砂漿填塞，深約15cm，中間如有空隙可以填粘土。 3）在基礎(chǔ)頂面以上，應(yīng)順沉降縫周?chē)O(shè)置粘土保護(hù)層，厚度約20cm。,涵

8、洞防水層的作法如下： 1）各式鋼筋混凝土涵洞的洞身及端墻，在基礎(chǔ)面以上，凡被土掩埋部分的表面，均涂以兩層熱瀝青，每層厚lcm1.5cm。 2）混凝土及石砌涵洞(包括端、翼墻)被土掩埋部分的表面，只需將圬工表面做平，無(wú)凹入存水部分，可以不設(shè)防水層。 3) 鋼筋混凝土明涵，采用2cm厚防水砂漿或4cm6cm防水混凝土。 4) 石蓋板涵蓋板頂可用10cm15cm草筋膠泥糊頂防水層，并將表面做成拱形，以利排水。,三、拱涵,由拱圈、護(hù)拱、拱上側(cè)墻、涵臺(tái)、基礎(chǔ)、鋪底、沉降縫及排水設(shè)施等部分組成。,1拱圈 拱圈是拱涵的承重結(jié)構(gòu)部分，可由石料、混凝土、磚等材料構(gòu)成。常采用等厚的圓弧拱。矢跨比常用12、13、1

9、4。一般不小于14，矢跨比小于16的叫坦圓拱，坦圓拱僅在建筑高度受限時(shí)采用。,拱涵的常用跨徑為l00cm、150cm、 200cm、 250cm、 300cm、400cm。 拱涵拱圈厚度一般為25cm35cm。 石拱圈可有干砌和漿砌兩種 拱圈厚度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,2涵臺(tái)(墩) 涵臺(tái)(墩)是支撐拱圈并傳遞荷載至地基的圬工構(gòu)造物。臺(tái)(墩)高一般為50cm400cm， 臺(tái)頂寬為45cm140cm，臺(tái)身底寬為70cm一260cm，墩身寬度為50cm140cm。 涵臺(tái)基礎(chǔ)視地基土壤情況，分別采用整體式或分離式。 小跨徑涵洞,對(duì)于松軟地基上的涵洞，可采用整體式基礎(chǔ)。 對(duì)于較大跨徑的涵洞，宜采用分離式基礎(chǔ)。

10、用支撐梁防止涵臺(tái)臺(tái)身在臺(tái)背土體作用下產(chǎn)生水平位移，支撐梁用鋼筋混凝土材料。臺(tái)身施工完畢、涵底鋪砌前支模施工支撐梁，一般原位現(xiàn)澆。,3護(hù)拱 作用：用于保護(hù)拱圈，防止荷載沖擊。常用白灰砂漿或水泥砂漿砌片石構(gòu)成。 護(hù)拱高度一般為矢高之半。,4拱上側(cè)墻、鋪底：多用水泥砂漿砌片石構(gòu)成 拱上側(cè)墻：指的是在實(shí)腹式拱橋 拱圈以上 沿橋縱向兩側(cè)設(shè)置的 擋土墻。 實(shí)腹拱橋：將橋腹用石或混凝土充填密實(shí)； 空腹拱橋：在大拱的左右拱肩上加筑小拱的橋拱，稱空腹拱。,上圖：空腹拱橋 下圖：雙曲空腹拱橋,5排水設(shè)施及沉降縫 排水設(shè)施設(shè)于拱背及臺(tái)背，其作用主要是排除路基滲水，使拱圈免受水的浸蝕，以確保路基穩(wěn)定。 沉降縫設(shè)置方法

11、同蓋板涵。,四、箱涵 整體閉合式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，有良好的整體性和抗震性能 。 箱涵施工較困難，造價(jià)高，僅在軟地基及高等級(jí)公路上采用。 主要由鋼筋混凝土涵身、翼墻、基礎(chǔ)、變形縫等部分組成。,1 涵身 涵身由鋼筋混凝土組成，洞身斷面一般為長(zhǎng)方形或正方形。 2翼墻 翼墻在涵身靠洞口側(cè)的兩端，與洞身聯(lián)成整體，為鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)。壁厚一般為31cm41cm。 翼墻主要用于洞身與進(jìn)出口錐坡的連接，支擋路基填土。 當(dāng)采用八字墻洞口時(shí)，可不作翼墻。,3基礎(chǔ) 箱涵基礎(chǔ)一般為雙層結(jié)構(gòu)：下層為砂礫石墊層，厚度為40cm70cm；上層為混凝土結(jié)構(gòu)，厚10cm。 4變形縫 變形縫均設(shè)在洞身中部，連同基礎(chǔ)變形縫設(shè)置

12、一道。,主要由鋼筋混凝土涵身、翼墻、基礎(chǔ)、變形縫等部分組成。,箱涵基礎(chǔ)一般為雙層結(jié)構(gòu)。上層為混凝土結(jié)構(gòu)，下層為砂礫石墊層。,翼墻在涵身靠洞口側(cè)的兩端，與洞身聯(lián)成整體，為鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)。壁厚一般為31cm41cm。,變形縫均設(shè)在洞身中部，連同基礎(chǔ)變形縫設(shè)置一道。槽口設(shè)于頂、底板上面和側(cè)墻外面。,五 倒虹吸管涵,按材料分類(lèi)： 1鋼筋混凝土管（圓管及箱型管） 2預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管(有縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋) 3鋼管 4預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管 按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)： 1豎井式 2緩坡式（進(jìn)出口是斜坡明渠） 3斜井式,倒虹吸涵洞造價(jià)較高，接頭處易漏水，易淤積堵塞，養(yǎng)護(hù)困難。,六、鋼波紋管涵（橋）,優(yōu)點(diǎn) 1，管節(jié)薄，

13、質(zhì)量輕，易存放運(yùn)輸（拼接）組裝快 2，柔性結(jié)構(gòu)，抗震強(qiáng)，適應(yīng)較大沉降變形 3，受冰凍、軟土地基膨脹及濕陷黃土影響小 4，減少水泥、沙石用量。 缺點(diǎn) 1，粗糙系數(shù)大 2，耗鋼材多,下列地區(qū)優(yōu)先考慮：,1，不良地基（冰凍、軟土地基膨脹及濕陷黃土） 2，人力資源缺乏地區(qū)（高海拔） 3，沙石缺乏地區(qū) 4，應(yīng)急搶修，救災(zāi),謹(jǐn)慎使用：,高速公路重要路段（鋼材有腐蝕危險(xiǎn)，使用壽命有限） 泥石流，排泄沙石流量大，流速高區(qū)段。 高填土（不同的施工方法，上部土對(duì)涵洞的壓力不同，不一定等于上部填土重）。 大孔徑、非圓截面。,七 通道,第三節(jié) 涵洞洞口形式及構(gòu)造,涵洞洞口類(lèi)型很多：八字式、端墻式、跌水井、扭坡式、平頭

14、式、走廊式、流線型等。 八字式、端墻式、跌水井是常用的形式。,一、八字式洞口 1正八字式洞口 八字墻為重力式墻式結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、建筑結(jié)構(gòu)較美觀，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。 常用于河溝平坦順直、無(wú)明顯溝槽，且溝底與涵底高差變化不大的情況。,當(dāng)墻身較高時(shí)(一般大于5m)，使用不夠經(jīng)濟(jì)。 八字墻墻身砌筑對(duì)石料的形狀和規(guī)格要求較高，一般需要用塊片石搭配料石砌筑。 為縮短翼墻長(zhǎng)度，減少墻身數(shù)量并使涵洞與溝槽順接，可將翼墻末端做成矮墻的 潛入式八字墻.,八字翼墻墻身與路中線垂直方向的夾角叫擴(kuò)散角。 按水力條件考慮、進(jìn)口水流擴(kuò)散角以 為宜，出口擴(kuò)散角不宜大于 ，但工程上擴(kuò)散角多采用 ，并且左右翼墻對(duì)稱。 擴(kuò)

15、散角過(guò)大則靠近翼墻處易產(chǎn)生渦流，致使沖刷加大，需因地制宜靈活設(shè)置。 當(dāng)=0時(shí)，八字墻墻身與公路中線垂直，叫直墻式洞口。 適用于涵洞跨徑與河溝寬度基本一致。 直墻式洞口翼墻短且洞口鋪砌少，較為經(jīng)濟(jì)。,二、斜八字式洞口 斜交洞口：當(dāng)涵洞與路線斜交時(shí) 基本做法 斜交斜做：洞身端部與路線平行。 斜交正做：洞身與正交相同，洞口端部高度調(diào)整。,翼墻斜度：1，2；（路垂線與翼墻夾角） ：水流擴(kuò)散角，即沿涵軸線方向翼墻向外側(cè)的張角， ：路垂線 與 涵洞軸線的夾角。也是涵軸線方向的垂線與路中線的夾角(即涵洞的斜度)，,反翼墻： 時(shí)，2= - 正翼墻： 時(shí), 1= + ,（1）斜交斜做洞口：洞口帽石方向 與 路軸

16、線方向平行時(shí)。,正翼墻, 當(dāng)1愈大，翼墻的工程數(shù)量亦愈大， 160度為宜。 反翼墻，當(dāng)2=0時(shí)，翼墻工程數(shù)量最小，最經(jīng)濟(jì)。,（2）正做洞口：當(dāng) 洞口帽石方向 與 涵軸線方向 垂直時(shí)。,正做洞口的翼墻一般采用正翼墻。 長(zhǎng)的叫大翼墻； 短的叫小翼墻。,大翼墻的 角愈小愈經(jīng)濟(jì)， 小翼墻的 = 時(shí)最為經(jīng)濟(jì)。,斜交正做洞口的洞身與正交涵洞洞身相同，因而設(shè)計(jì)、施工比斜做洞口方便。但洞身長(zhǎng)度比斜做時(shí)要長(zhǎng)些，工程數(shù)量有所增加。 正做洞口由于兩個(gè)翼墻的高度不同，因而其伸出的長(zhǎng)短亦不一致，其翼墻尾端的連線應(yīng)與路中線平行。 端墻和帽石可做成臺(tái)階式或斜坡式兩種。,比 較：,在涵臺(tái)兩端修一垂直于臺(tái)身并與臺(tái)身同高的矮墻叫

17、端墻(又叫一字墻)。在端墻外側(cè)，用砌石的橢圓錐坡或天然土坡或砌石護(hù)坡或擋土墻與天然溝槽和路基相連接，即構(gòu)成各種形式的端墻式洞口 。,二、端墻式洞口,a)、b)溝床穩(wěn)定、土質(zhì)堅(jiān)實(shí)情況用。 c)洞口有人工渠道或不受沖刷影響的巖石河溝上用。 d)為改善水力條件可在c)的溝底設(shè)置小錐坡 e)僅在洞口路基邊坡設(shè)有直立式擋墻時(shí)才采用。,端墻配 錐形護(hù)坡洞口是最常用的一種洞口。 它比八字墻洞口水流條件要好些，因而多用于寬淺河溝或孔徑壓縮較大的情況。 其穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性比八字墻好，因而它更適用于涵臺(tái)較高的涵洞(一般大于5m) 。 能適應(yīng)各種不同路基邊坡的情況，靈活性比八字墻較強(qiáng)。,涵洞與路線斜交時(shí)，錐坡洞口一般

18、多用斜交正做洞口 可做成斜坡式或臺(tái)階式,當(dāng) 天然河溝縱坡度大于50 或 路基縱斷面設(shè)計(jì)不能滿足涵洞建筑高度要求 時(shí)用。 邊溝跌水井洞口：適用于內(nèi)側(cè)有挖方邊溝涵洞的進(jìn)水口 一字墻跌水井洞口：適用于一般陡坡溝槽跌水。,三、跌水井洞口,為使洞口與人工灌溉渠道水流順暢，避免產(chǎn)生過(guò)大的水頭損失或減少?zèng)_刷或淤積，用一段變邊坡的過(guò)渡段。,四、扭坡式洞口,如過(guò)渡段過(guò)短，使擴(kuò)散角過(guò)小，則宜引起主流脫離邊墻而產(chǎn)生回流，致使水流過(guò)度集中，使下游渠道產(chǎn)生沖刷。進(jìn)口收縮過(guò)渡段長(zhǎng)度一般為渠道水深的46倍，出口擴(kuò)散段還應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)。過(guò)渡段長(zhǎng)度可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。,常用于鋼筋混凝土管涵，因需制作特殊的洞口管節(jié)模板，費(fèi)用較高，僅適

19、用于大批預(yù)制。 平頭式洞口節(jié)省材料4585，但其水流條件較差，比八字墻洞口宜泄能力減少8一10。 除有條件較大數(shù)量生產(chǎn)使用外，一般很少采用。,五、平頭式(領(lǐng)圈式)洞口,1、正交 2、斜交,六、走郎式洞口 走廊式洞口建筑由兩個(gè)前后高度相等的平行墻構(gòu)成，平行墻的端部在平面上做成圓曲線形。,洞口的進(jìn)水口將壅水水位跌水由洞口改變至翼墻圓曲線的開(kāi)始處。這種洞口施工較復(fù)雜，目前較少采用。 與直墻式比較。,c) 圓管涵時(shí)可用 喇叭式洞口: 由一塊斜頂板a、兩塊側(cè)墻b及兩塊曲線三角形板組成，適于大量預(yù)制及裝配的圓管涵洞,蓋板涵或箱涵，采用升高式，并可配以八字墻(或設(shè)曲線墻)。 b) 對(duì)于拱涵，為便于施工，采用

20、進(jìn)口加高節(jié)段的方式。,七、流線型洞口 將涵洞進(jìn)口端節(jié)在立面上升高形成流線型，有時(shí)平面也做成流線型，使沿涵長(zhǎng)向的涵洞凈空符合水流進(jìn)洞逐漸收縮的實(shí)際情況。,第四版 教材,一、常用涵洞洞口 1、八字式洞口 2、端墻式洞口 3、跌水井洞口 4、扭坡式洞口 5、平頭式式洞口 6、走廊式式洞口 7、流線型式洞口,二、特殊的涵洞洞口,1、倒虹吸（豎井式，緩坡式） 2、波紋管（直管延長(zhǎng)、平頭式、簸箕式） 3、斜交洞口 1）基本做法 a 斜交斜做：洞身端部與路線平行。 b 斜交正做：洞身與正交相同，洞口端部高度調(diào)整。 2）斜八字式（斜交斜做八字式，斜交正做八字式) 3）斜錐坡式（斜交正做端墻式） 4）平頭式斜洞

21、口（正交、斜交正做） 4、其它形式洞口（護(hù)坡一字式，帶圓形聚水池，上擋墻接跌水井，帶沉淀池）,3斜交洞口：當(dāng)涵洞與路線斜交時(shí) 1）基本做法 （1）斜交斜做：洞身端部與路線平行。 （2）斜交正做：洞身與正交相同，洞口端部高度調(diào)整。,翼墻斜度：1，2；（路垂線與翼墻夾角） 角為水流擴(kuò)散角，即沿涵軸線方向翼墻向外側(cè)的張角， 角為涵軸線方向的垂線與路中線的夾角(即涵洞的斜度)，也是路垂線與涵洞軸線的夾角。,反翼墻： 正翼墻：,正翼墻1愈大，翼墻的工程數(shù)量亦愈大， 160度為宜。 反翼墻，當(dāng)2=0時(shí)翼墻工程數(shù)量最小，最經(jīng)濟(jì)。,2）斜八字洞口 （1）斜交斜做洞口：洞口帽石方向與路軸線方向平行時(shí),（2）正做

22、洞口：當(dāng)洞口帽石方向與涵軸線方向垂直時(shí)。,正做洞口的翼墻一般采用正翼墻。 長(zhǎng)的叫大翼墻； 短的叫小翼墻。,大翼墻的角愈小愈經(jīng)濟(jì)，小翼墻的 時(shí)最為經(jīng)濟(jì)。,斜交正做洞口的洞身與正交涵洞洞身相同，因而設(shè)計(jì)、施工比斜做洞口方便。但洞身長(zhǎng)度比斜做時(shí)要長(zhǎng)些，工程數(shù)量有所增加。 正做洞口由于兩個(gè)翼墻的高度不同，因而其伸出的長(zhǎng)短亦不一致，其翼墻尾端的連線應(yīng)與路中線平行。 端墻和帽石可做成臺(tái)階式或斜坡式兩種。,比 較：,3）斜坡式洞口（斜交正做端墻式）,一般斜交正做，兩側(cè)錐坡大小不一，不美觀，盡量減小斜交角度，使錐坡差異較小。,4）平頭式斜洞口,4 其它形式洞口,1）波紋鋼洞口 2）護(hù)坡一字墻式 3）帶圓形聚水

23、池式 4）上擋墻接跌水井式 5）帶沉淀池的八字式,第四節(jié) 涵洞進(jìn)出口溝床加固及防護(hù),一、進(jìn)水口河床加固與防護(hù)： 1加固措施（進(jìn)口處河溝縱坡不同，加固措施不同） 1)緩坡溝床加固: 河溝縱坡小于10、河溝順直、縱坡平緩的情況下，僅對(duì)進(jìn)口采用干砌片石鋪砌加固。,圖a)：鋪砌長(zhǎng)度通常采用10m。 圖b)：當(dāng)流速較慢，且為較大的多孔涵洞，可采用U形鋪砌形式。,2)一般陡坡溝床加固 當(dāng)河溝縱坡為1040時(shí)，溝槽開(kāi)挖的邊坡率采用1：4 1：10。除巖石溝槽外，河底和溝槽側(cè)坡以及路基邊溝均需用人工鋪砌加固，加固的類(lèi)型由水流速度而定。 圖a)緩坡涵進(jìn)口: 涵前溝底縱坡較陡，洞身縱坡平緩，水流在進(jìn)口處由急突然變

24、緩易產(chǎn)生水躍，進(jìn)口段緩坡段長(zhǎng)度約為(12)Lo(Lo為涵洞孔徑)。 圖b)陡坡涵進(jìn)口的: 洞內(nèi)縱坡較大，水流呈急流狀態(tài)，涵底坡度與涵前溝底縱坡基本平順銜接，不設(shè)緩坡段。,3)陡坡溝床加固 涵前河溝縱坡大于50，需設(shè)跌水井，削減水能，減緩流速。 上游溝槽開(kāi)挖坡度，視土質(zhì)情況定，為加固河槽，跌水井與河槽連接處可采用吊溝或U型斷面急流槽形式。 吊溝一般為梯形斷面，非巖石土溝槽時(shí)溝壁應(yīng)進(jìn)行鋪砌加固。 U型斷面急流槽、為確保急流槽的穩(wěn)定，槽底應(yīng)每隔150cm200cm設(shè)一防滑墻。,還可在槽底增設(shè)人工加糙措施，加糙類(lèi)型：,4)溝床特殊加固及防護(hù)措施,巖石挖方跌水井 當(dāng)進(jìn)水口為巖石溝槽時(shí)，可視地形情況，直接

25、在石方上開(kāi)挖跌水井，上游溝槽開(kāi)挖坡度一般為1：02。,小型擋石壩 當(dāng)上游河溝水流帶有較多礫石或石塊時(shí)，為防止堵塞洞口，可在進(jìn)口設(shè)置小擋石壩。,進(jìn)口邊溝加固 進(jìn)口有跌水井,邊溝為土質(zhì)或土夾石,將溝底加寬,并對(duì)邊溝加固. 進(jìn)口設(shè)擋消能設(shè)施(消力池),設(shè)養(yǎng)護(hù)階梯 設(shè)擋水墻 設(shè)攔沙墻(拱形墻式 直墻式),2注意問(wèn)題,1）應(yīng)特別注意使水流順暢。 不宜片面追求縮短進(jìn)口設(shè)施，強(qiáng)使水流拐彎或用折線拐彎。 2)進(jìn)水口新開(kāi)引水河溝應(yīng)力求較短，禁止上游 開(kāi)挖出現(xiàn)積水坑。與原河溝的銜接務(wù)必順直。 3)陡坡涵可設(shè)養(yǎng)護(hù)踏步 4)上游鋪砌與洞口銜接嚴(yán)密 5)進(jìn)口與洞口端墻連接處設(shè) 伸縮沉降縫 6)鋪砌材料用干砌片石 或漿砌

26、片石,二、出水口溝床加固與防護(hù),1沖刷的產(chǎn)生及加固的作用 小橋涵孔徑對(duì)河床有較大壓縮，上游有較高壅水，橋涵內(nèi)的流速特別是出口流速，比天然流速大。 小橋涵下游產(chǎn)生局部沖刷的原因主要有三： 1)實(shí)際流速大于土壤允許不沖刷流速。 2)當(dāng)出口流速大于臨界流速時(shí)，如果下游溝槽的坡度小于臨界坡度，在出口形成水躍。 3)出口水流與河床形成交角，出口水流對(duì)河岸產(chǎn)生淘刷。,沖刷先在小橋涵下游沖成一個(gè)深坑，在洪水通過(guò)后，坑內(nèi)長(zhǎng)期積水，使坑內(nèi)的邊坡逐漸伸展，直至洞口，引起洞口破壞。 涵洞水毀 大部分都是由于出水口處理不當(dāng)所致，而其中下游水毀 較上游多34倍。 對(duì)下游河床加固防護(hù)，有利于小橋涵的穩(wěn)定，有適當(dāng)利于縮小孔

27、徑，減少造價(jià)。,2加固的類(lèi)型 根據(jù)地形、地質(zhì)條件和水流特性，通過(guò)水力計(jì)算慎重選擇洞口擴(kuò)散、緩流、消力等設(shè)施類(lèi)型，并充分考慮使農(nóng)業(yè)不受水害。 公路小橋涵下游防護(hù)加固的類(lèi)型： 1)鋪砌加固：一般鋪砌加固； 延長(zhǎng)鋪砌 加 深截水墻 。 2)挑坎防護(hù)。 3)特殊消能設(shè)施：包括急流槽、跌水、消力池等。,3鋪砌加固 1)一般的鋪砌加固形式 在 洞身縱坡i15 的 緩坡涵洞 中，常只對(duì)下游河床作一般的加固鋪砌。 水流經(jīng)翼墻雖已擴(kuò)散，但在下游河床中仍有沖刷現(xiàn)象發(fā)生。,一般在洞口末端設(shè)置截水墻，其埋置深度口應(yīng)大于或等于洞身或翼墻基礎(chǔ)深度。 截水墻外做干砌片石加固，以保護(hù)截水墻。,2)延長(zhǎng)鋪砌加深截水墻 當(dāng) 天然

28、溝床 縱坡 較陡，則應(yīng)采用延長(zhǎng)鋪砌的石塊 或 混凝土塊來(lái)抵抗高速的水流，用深埋的截水墻保護(hù)平砌的加固層，使端部不因淘空而水毀。,(1)延長(zhǎng)鋪砌長(zhǎng)度的確定 當(dāng)孔徑較小且河床縱坡不大時(shí)，鋪砌長(zhǎng)度可取孔徑的13倍。 當(dāng)孔徑較大時(shí)，鋪砌長(zhǎng)度 l 與 河床土質(zhì)、單寬流量q及下游水流狀態(tài)有關(guān)，可參照表6-10,式中 Q：涵洞設(shè)計(jì)流量； B：設(shè)計(jì)流量對(duì)應(yīng)的溝槽寬。,(2)鋪砌厚度的確定 加固厚度h2 水流在出口處擴(kuò)散，水深變小，加固工程 要受到 自下而上 的靜水壓力（揚(yáng)壓力），加固工程的重量應(yīng)大于該壓力。,1水的密度，取l000kgm3， 2加固石塊或混凝土的密度，取2650kgm3； h加固工程上的平均水

29、深(m)； hLi洞內(nèi)臨界水深(m)。 局部加厚h2 的 長(zhǎng)度 約為加固全長(zhǎng)的30，且不應(yīng)小于15m。,認(rèn)為鋪砌上水流擴(kuò)散較快，水深從臨界水深變?yōu)閔較快，而鋪砌下的揚(yáng)壓力變化較慢，近似認(rèn)為還是臨界水深與h2的和。,加固厚度hl 加固厚度h1應(yīng)根據(jù)小橋涵下擴(kuò)散水流的設(shè)計(jì)流速(也可近似用出口處流速)及加固類(lèi)型確定。通常采用單層片石鋪砌，厚度為20cm30cm，下設(shè)10cm碎石墊層。,(3)截水墻及其埋置深度 垂裙（隔水墻、攔水墻）：其結(jié)構(gòu)尺寸按擋土墻原理確定，用水泥砂漿漿砌。 斜裙（斜坡、防淘斜坡）：常用干砌片石砌筑，斜坡坡度不大于1：1。 水流順斜坡流下時(shí)，最大流速位于水底，使斜裙的沖刷深度比垂

30、裙大。當(dāng)斜坡度為1：2時(shí)，沖刷深度將增大1040，因此一般用垂裙比斜裙有利。,為防止加固末端的淘刷，無(wú)論垂裙或斜裙都應(yīng)有一定的埋置深度t，其值必須大于加固工程末端的沖刷深度，并由下式?jīng)Q定： t=4/3 當(dāng)很大時(shí)可用下式確定： t=+05 (m) 垂裙埋置深度與出口流速有關(guān)，也可參考表7-9確定。 當(dāng)流速大于6ms時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)消力池、消力檻或加大孔徑等措施。 沖刷深度計(jì)算： 1水流引起的沖刷值1 2)水躍引起的沖刷值2 3)流向偏斜引起的沖刷3,沖刷深度的計(jì)算 1） 水流引起的沖刷值1： 圖中1-1為沖刷前的河底線， 2-2為沖刷后的河底線，沖刷前后單寬流量不變： 式中 V: 沖刷前洞口的實(shí)際流

31、速； Vy：沖刷后河底的允許不沖刷流速； hzs：沖刷前正常水深； hz：沖刷后正常水深 隨著沖刷深度的增加，河床土壤的抗沖刷能力逐漸增加，則允許不沖刷流速隨深度加大而堤高，其關(guān)系可近似地表示如下：,式中 V1：水深為1m時(shí)，河床土壤的允許不沖刷流速由涵洞手冊(cè)4-31查得, 將Vy式代人式可得：,2)水躍引起的沖刷值2 根據(jù)水力計(jì)算，水躍產(chǎn)生的沖刷可用下式計(jì)算，如圖,V，h躍前流速(ms)及躍前水深(m) K傾斜系數(shù)，當(dāng) 較小時(shí)按下式讓算 值后查表確定：,式中：h”不沖刷河床中躍后水深(m),t水躍后兩個(gè)水滾組成的水深(m)，t14h” 折沖系數(shù)，當(dāng)加固工程較短時(shí)口取135。 C加固長(zhǎng)度系數(shù)，

32、表查得。,傾斜系數(shù)K值,L：水躍位置距固體邊緣的距離 hzs：下游正常水深 如兩種沖刷都有可能發(fā)生，則取1 2較大者。 一般來(lái)說(shuō)：上游水深越大，加固工程越長(zhǎng)；河床土壤的允許不沖刷流速越小則第一沖刷越大。,3)流向偏斜引起的沖刷3,式中： v：水流接近河岸的流速； m：河岸 邊坡坡度 系數(shù)； ：水流流向與河岸夾角； d：土壤粒徑，細(xì)粒土壤后一項(xiàng)可不記.,4挑坎防護(hù)（出口采用挑坎，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防護(hù)措施） 1)挑坎的組成及作用 在自由流出的涵洞的下游，為變沖為淤，可在出水口設(shè)置一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)挑坎。 挑坎由上坎、平臺(tái)、下坎及 截水墻 四部分組成,在出口八字墻或錐坡范圍內(nèi)設(shè)置挑坎后，水流出橋涵后即被大坎上挑，抬高了水位，增加了表層流速，減小了底部流速，削弱了水流的擴(kuò)散能力和擴(kuò)散方向上的漩渦。 上坎以后，平臺(tái)及下坎有保持出水口水位、削減水流沖刷能量和縮短出水口水躍長(zhǎng)度的作用。 隨后小坎又再次把沖刷位置挑離鋪砌層末端，減少了沖刷。同時(shí)，由于小坎后的回流反而使鋪砌層末端變沖刷為淤積。,2)挑坎尺寸及布置 (1)挑坎形式的選擇：通常根據(jù)八字墻鋪砌長(zhǎng)度確定，,(2)上下坎間距D D值的大小與上游鋪砌長(zhǎng)度有關(guān)，鋪砌越長(zhǎng)，D值越大，鋪砌越短，D值也就越小。一般D為20m40m。,(3)挑坎尺寸 出水口天然水深為15