道路與橋梁施工技術(shù)第3章涵洞施工技術(shù)課件

第3章

涵洞施工技術(shù)目錄3.1概述3.2施工準備3.3涵洞主體部分施工技術(shù)3.4涵洞附屬部分施工技術(shù)3.1概述涵洞是公路工程中的小型構(gòu)造物，雖然在總造價中僅占很小比例，但涵洞施工質(zhì)量的好壞，直接影響到公路工程的整體質(zhì)量及其使用性能，以及周圍農(nóng)田的灌溉、排水等。對涵洞施工同樣不可忽視，應(yīng)在施工前做好充分準備，周密安排，施工過程中嚴格控制施工質(zhì)量，確保其質(zhì)量達到設(shè)計及規(guī)范要求。3.1.1涵洞的分類（1）按建筑材料分類1）石涵石涵包括石蓋板涵和石拱涵、石涵造價、養(yǎng)護費用低、且可節(jié)省鋼材和水泥。在產(chǎn)石地區(qū)應(yīng)優(yōu)先考慮石涵。2）混凝土涵混凝土涵可現(xiàn)場澆筑或預(yù)制成拱涵、圓管涵和小跨徑蓋板涵。這種涵洞節(jié)省鋼材，便于預(yù)制，但損壞后修理和養(yǎng)護較困難。3）鋼筋混凝土涵鋼筋混凝土涵可用于管涵、蓋板涵、拱涵和箱涵、鋼筋混凝土涵涵身堅固，經(jīng)久耐用，養(yǎng)護費用少。管涵、蓋板涵安裝運輸便利，但耗鋼量較多，預(yù)制工序多，造價較高。4）磚涵磚涵主要指磚拱涵。磚涵便于就地取材，但強度較低。在水流含堿量大或冰凍地區(qū)不宜采用。5）其他材料涵洞其他材料涵洞有陶瓷管涵、鑄鐵管涵、波紋管涵、石灰三和土拱涵等。3.1.1涵洞的分類（2）按構(gòu)造形式分類1）管涵管涵受力性能和對地基的適應(yīng)性能較好，不需墩臺，圬工數(shù)量少，造價低。管涵通常為圓管涵，圓管涵主要由管身、基礎(chǔ)、接縫及防水層組成，各部分構(gòu)造如圖3-1所示。3.1.1涵洞的分類2）蓋板涵蓋板涵構(gòu)造簡單，易于維修，有利于在地路堤上修建。跨徑較小時可用石蓋板，跨徑較大時可用鋼筋混凝土蓋板。蓋板涵主要由蓋板、涵臺、基礎(chǔ)、洞身鋪底、伸縮縫及防水層等部分組成，如圖3-2所示。3.1.1涵洞的分類3）拱涵拱涵適用于跨越深溝或高路堤時采用。拱涵承載能力大，砌筑技術(shù)容易掌握。拱涵主要由拱圈、護拱、拱上測圈、涵臺、基礎(chǔ)、鋪底、沉降縫及排水設(shè)施等組成，各部分構(gòu)造如圖3-3所示。3.1.1涵洞的分類4）箱涵箱涵適宜于軟土地基。整體性強。但用鋼量多，造價高，施工較困難。箱涵主要由鋼筋混凝土涵身、翼墻、基礎(chǔ)、變形縫等部分組成，如圖3-4所示。因箱涵為整體閉合式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，所以具有良好的整體性及抗震性能。但由于箱涵施工較困難，造價高，一般僅在軟土地基上采用。3.1.1涵洞的分類（3）

按洞頂填土情況分類1）明涵2）暗涵（4）

按水力性能分類1）無壓力式涵洞2）半壓力式涵洞3）有壓力式涵洞4）倒虹吸管3.2施工準備3.2.1準備工作3.2.2施工放樣3.2.3涵洞長度計算3.2.4八字翼墻尺寸計算3.2.1準備工作（1）

現(xiàn)場核對涵洞開工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計資料，結(jié)合現(xiàn)場實際地形、地質(zhì)情況，對其位置、方向、孔徑、長度、出入口高程以及與灌溉系統(tǒng)的連接等進行校對。核對時，還需注意農(nóng)田排灌的要求，需要增減涵洞數(shù)量、變更涵型或孔徑時，應(yīng)向監(jiān)理反映，按照合同有關(guān)規(guī)定辦理。（2）施工詳圖若原設(shè)計文件、圖紙不能滿足施工需要時，例如地形復(fù)雜處的陡峻溝谷涵洞、斜交涵洞、平曲線或大縱坡上的涵洞、地質(zhì)情況與原實際資料不符處的涵洞等應(yīng)先繪出施工詳細圖或變更設(shè)計圖，然后再依圖放樣施工。3.2.2施工放樣涵洞施工設(shè)計圖是施工放樣的依據(jù)，根據(jù)設(shè)計中心里程，在地面上標定位置并設(shè)置涵洞縱向軸線。當涵洞位于路線的直線部分時，其中心應(yīng)根據(jù)線路控制樁的方向和附件百米樁里程來測定，位于曲線部分時，應(yīng)按曲線測設(shè)方法測定。涵洞軸線確定后量出上下游涵長，考慮進出口是否順暢，當無須改善時，用小木樁標定涵端，用大木樁控制涵洞軸線，并以軸線為基準測定基坑和基礎(chǔ)在平面上的所有尺寸，用木樁標出。3.2.3涵洞長度計算涵洞長度是指包括沉降縫、接縫在內(nèi)的涵洞出入口兩端墻外緣間的總長度。（1）涵洞與路線正交涵洞與路線正交如圖3-5所示:3.2.2施工放樣當帽石端墻外緣不位于路基邊坡延線上時，則在上式內(nèi)以h上+t、h下+t分別代替原式的h上和h下，并計人a值，則得：3.2.2施工放樣（2）涵洞與路線斜交、洞口端墻斜做(與路線平行)時涵洞長度計算。3.2.2施工放樣（3）涵洞與路線斜交、洞口正做(洞口端墻與墻身垂直)時涵洞長度計算。在涵洞斜交、洞口正做時，一般是采用圖b的形式，有時為施工方便，也可做成圖c的形式。3.2.2施工放樣3.2.4八字翼墻尺寸計算八字翼墻是涵洞出入口的一種建筑形式。實際工作中，一般按以下情況對翼墻放樣尺寸進行計算。（1）正翼墻、反翼墻的底部放樣尺寸正翼墻、反冀墻是配合斜做洞口的形式，正翼墻是向涵軸線外側(cè)方向傾斜β角的翼墻，反翼則是向涵軸線方向傾斜的翼墻，如圖3-8所示。（2）大翼墻和小翼墻底部放樣尺寸大翼墻、小翼墻是配合斜交涵洞正做洞口的形式，大翼墻是涵軸線與路中線相交為銳角側(cè)的翼墻，小翼墻是涵軸線與路線相交為鈍角側(cè)的翼墻。3.2.4八字翼墻尺寸計算（3）河床縱坡對八字翼墻長度影響的計算(如圖3-10所示)3.3涵洞主體部分施工技術(shù)3.3.1管涵3.3.2拱涵、蓋板涵和箱涵3.3.3倒虹吸管3.3.1管涵公路工程中的管涵有混凝土管涵和鋼筋混凝土管涵。目前我國公路工程中多采用鋼筋混凝土管涵。（1）

涵管的預(yù)制為了保證涵洞管節(jié)的質(zhì)量，涵管宜在工廠中預(yù)制。預(yù)制混凝土圓管可采用振動制管法、離心法、懸輥法和立式擠壓法。管節(jié)成品的質(zhì)量檢驗分為管節(jié)尺寸檢驗和管節(jié)強度檢驗?；炷凉芎|(zhì)量要求及尺寸允許偏差見表3-1所示。（2）管節(jié)的運輸與裝卸1)待運的管節(jié)其各項質(zhì)量應(yīng)符合前述的質(zhì)量標準，應(yīng)特別注意檢查待運管節(jié)設(shè)計涵頂填土高度是否符合設(shè)計要求，防止錯裝、錯運。2)運輸管節(jié)的工具，可根據(jù)道路情況和設(shè)備條件采用汽車、拖拉機拖車，不通公路地段可采用馬車。3)管節(jié)的裝卸可根據(jù)工地條件，使用各種起重設(shè)備如龍門吊機、汽車吊和小型起重工具滑車、鏈滑車等。4)在裝卸和運輸過程中，應(yīng)小心謹慎。運輸途中每個管節(jié)底面宜鋪以稻草，用木塊圓木楔緊，并用繩索捆綁固定，防止管節(jié)滾動、相互碰撞破壞。5)從車上卸下管節(jié)時，應(yīng)采用起重設(shè)備。嚴禁由汽車上將管節(jié)滾下，造成管節(jié)破裂。3.3.1管涵（3）管涵施工程序管涵可分為單孔、雙孔的有圬工基礎(chǔ)和無圬工基礎(chǔ)管涵。1）單孔有圬工基礎(chǔ)管涵①挖基坑并準備修筑管涵基礎(chǔ)的材料；②砌筑圬工基礎(chǔ)或澆筑混凝土基礎(chǔ)；③安裝涵洞管節(jié)，修筑涵管出人口端墻、翼墻及涵底(端墻外涵底鋪裝)；④鋪設(shè)管涵防水層及修整；⑤鋪設(shè)管涵頂部防水粘土(設(shè)計需要時)，填筑涵洞缺口填土及修建加固工程。3.3.1管涵2）單孔無圬工基礎(chǔ)管涵挖基與備料與圖3-12同，本圖未示出。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(shè)墊層的防水層，然后安裝管節(jié)，管節(jié)間接縫宜留1cm寬。縫中填防水材料，詳見防水層部分。④在管節(jié)的下側(cè)再用天然土或砂礫墊層材料作培填料，并搗實至設(shè)計高程(如圖所示)，并切實保證培填料與管節(jié)密貼。再將防水層向上包裹管節(jié)，防水層外再鋪設(shè)粘質(zhì)土，水平徑線以下的部分，應(yīng)立即填筑，以免管節(jié)下面的砂墊層松散，并保證其與管節(jié)密貼。⑤修筑管涵出人口端墻、翼墻及兩端涵底和進行整修工作。3.3.1管涵3.3.1管涵3）雙孔無圬工基礎(chǔ)管涵3.3.1管涵洞身施工程序如圖3-14所示。①挖基、備料與前同，本圖未示出。②在搗固夯實的天然土表層或砂墊層上修筑圓弧狀管座，其深度等于管壁的厚度。③按圖3-14所示的程序，先安裝右邊管并鋪設(shè)防水層，在左邊一孔管節(jié)未安裝前，在砂墊層上先鋪設(shè)墊底的防水層，然后按同樣的方法安裝管節(jié)。管節(jié)間接縫盡量抵緊，管節(jié)內(nèi)外接縫均以強度10MPa水泥砂漿填塞。④在管節(jié)下側(cè)用天然土或砂墊層材料做填料，夯實至設(shè)計高程處(如圖所示)，并切實保證與管節(jié)密貼。左側(cè)防水層鋪設(shè)完后，用貧混凝土填充管節(jié)間的上部空腔，再鋪設(shè)軟塑狀粘土。防水層及粘土鋪設(shè)后，涵管兩側(cè)水平直徑線以下的一部分填土應(yīng)立即填筑，以免管節(jié)下面砂墊層松散。在嚴寒地區(qū)此部分填土必須填筑不凍脹土料。⑤修筑管涵出人口兩端端墻、翼墻及涵底和整修工作。3.3.1管涵4）涵底陡坡臺階式基礎(chǔ)管涵溝底縱坡很陡時，為防止涵洞基礎(chǔ)和管節(jié)向下滑移，可采用管節(jié)為臺階式的管涵，每段長度一般為3~5m，臺階高差一般不超過相鄰涵節(jié)最小壁厚的3／4。（4）管涵基礎(chǔ)修筑1）地基土為巖石2）地基土為礫石土、卵石土或砂礫、粗砂、中砂、細砂或勻質(zhì)粘性土3）地基土為粘性土4）必須采用有圬工基礎(chǔ)的管涵5）嚴寒地區(qū)的管涵基礎(chǔ)施工6）基礎(chǔ)砂墊層材料7）軟土地區(qū)管涵地基處理3.3.1管涵（5）

管節(jié)安裝管節(jié)安裝應(yīng)從下游開始，使接頭面向上游；每節(jié)涵管應(yīng)緊貼于墊層或基座上，使涵管受力均勻；所有管節(jié)應(yīng)按正確的軸線和圖紙所示坡度敷設(shè)。如管壁厚度不同，應(yīng)使內(nèi)壁齊平。管節(jié)的安裝方法通常有滾動安裝法、滾木安裝法、壓繩下管法、龍門架安裝法、吊車安裝法等，可根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況選用。3.3.1管涵（6）管涵施工注意事項1)有圬工基礎(chǔ)的管座混凝土澆筑時應(yīng)與管座緊密相貼，漿砌塊石基礎(chǔ)應(yīng)加做一層混凝土管座，使圓管受力均勻；無圬工基礎(chǔ)的圓管基底應(yīng)夯填密實，并做好弧形管座。2)無企口的管節(jié)接頭采用頂頭接縫，應(yīng)盡量頂緊，縫寬不得大于1cm，嚴禁因涵身長度不夠，而將所有接縫寬度加大的方法來湊合涵身長度。管身周圍無防水層設(shè)計的接縫，需用瀝青麻絮或其它具有彈性的不透水材料從內(nèi)、外側(cè)仔細填塞。設(shè)計規(guī)定管身外圍做防水層的，按前述施工工序施工。3)長度較大的管涵設(shè)計有沉降縫的，管身沉降縫應(yīng)與圬工基礎(chǔ)的沉降縫位置一致?？p寬為2～3cm，應(yīng)用瀝青麻絮或其它具有彈性的不透水材料從內(nèi)、外側(cè)仔細填塞。4)長度較大、填土較高的管涵應(yīng)設(shè)預(yù)拱度。預(yù)拱度大小應(yīng)按設(shè)計規(guī)定設(shè)置。5)各管節(jié)設(shè)預(yù)拱度后，管內(nèi)底面應(yīng)成平順圓滑曲線，不得有逆坡。相鄰管節(jié)如因管壁厚度不一致(在允許偏差內(nèi))產(chǎn)生臺階時，應(yīng)鑿平后用水泥環(huán)氧砂漿抹補。3.3.2拱涵、蓋板涵和箱涵混凝土和鋼筋混凝土拱涵、蓋板涵、箱涵的施工分為現(xiàn)場澆筑和在工地預(yù)制安裝兩大類。（1）

就地澆筑的拱涵和蓋板涵1）拱涵基礎(chǔ)①整體式基礎(chǔ)兩座涵臺的下面和孔徑中間使用整塊的混凝土澆筑的基礎(chǔ)稱為整體式基礎(chǔ)。②非整體式基礎(chǔ)兩座涵臺的下面為獨立的現(xiàn)澆混凝土或漿砌片石基礎(chǔ)，兩者之間不相連的稱為非整體式基礎(chǔ)。③板凳式基礎(chǔ)兩座涵臺下面的混凝土基礎(chǔ)之間用較薄的混凝土或鋼筋混凝土板在頂部連接，一起澆筑成似同板凳一樣的基礎(chǔ)。3.3.2拱涵、蓋板涵和箱涵2）支架和拱架①鋼拱架和木拱架②土牛拱胎(土模)在水流不大的情況下，小橋涵施工可以用土牛拱胎代替拱架。3）拱涵與蓋板涵基礎(chǔ)、涵臺、拱圈、蓋板的施工①涵洞基礎(chǔ)②圬工基礎(chǔ)③砂墊層基礎(chǔ)④涵洞臺、墩⑤涵洞拱圈和鋼筋混凝土蓋板3.3.2拱涵、蓋板涵和箱涵4）拱架和支架的安裝和拆卸①安裝的一般要求拱架和支架支立牢固，拆卸方便(可用木楔作支墊)，縱向連接應(yīng)穩(wěn)定，拱架外弧應(yīng)平順。②拆卸的一般要求a.圈圬工強度達到設(shè)計值的85％時，即可拆除拱架，但必須達到設(shè)計值后方可填土。b.拱架未拆除，拱圈強度達到設(shè)計值的85％時，可進行拱頂填土，但應(yīng)在拱圈達到強度設(shè)計值100%時，方可拆除拱架。3.3.2拱涵、蓋板涵和箱涵（2）

就地澆筑的箱涵箱涵又稱矩形涵，它與蓋板涵的區(qū)別是：蓋板涵的臺身與蓋板是分開澆筑的，臺身還可以采用砌石圬工，成為簡支結(jié)構(gòu)。而箱涵是上下頂板、底板與左、右墻身是連續(xù)澆筑的，成為剛性結(jié)構(gòu)，如圖3-22所示。3.3.2拱涵、蓋板涵和箱涵1）箱涵基礎(chǔ)涵身基礎(chǔ)分為有圬工基礎(chǔ)和無圬工基礎(chǔ)兩種。2）箱涵身和底板混凝土的澆筑箱涵身的支架、模板可參照現(xiàn)澆混凝土拱涵和蓋板涵的支架、模板制造安裝。澆筑混凝土?xí)r注意事項與澆筑拱涵與蓋舉涵相同。（3）.裝配式拱涵、蓋板涵和箱涵1）預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)的要求①拱圈、蓋板、箱涵節(jié)等構(gòu)件預(yù)制長度，應(yīng)根據(jù)起重設(shè)備和運輸能力決定，但應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛性，一般不小于1m，但亦不宜太長。②拱圈構(gòu)件上應(yīng)設(shè)吊裝孔，以便起吊。吊孔應(yīng)考慮平吊及立吊兩種，安裝后可用砂漿將吊孔填塞。③若采用鋼絲繩捆綁起吊可不設(shè)吊孔或吊環(huán)。3.3.2拱涵、蓋板涵和箱涵2）預(yù)制構(gòu)件的模板3）構(gòu)件運輸4）施工和安裝①基礎(chǔ)與就地澆筑的涵洞基礎(chǔ)施工方法相同。②拱涵和蓋板涵的涵臺身涵臺身大都采用砌筑結(jié)構(gòu)，可按照就地澆筑的涵臺身施工方法施工。如采用裝配式結(jié)構(gòu)時，可按照裝配式墩臺相關(guān)的要求施工。③上部構(gòu)件的安裝3.3.3倒虹吸管（1）.適用范圍當遇以下情形時，常修建倒虹吸管：路線穿過溝渠、路堤高度很低或在淺挖方地段通過，填、挖高度不足，難以修建明涵時，或因灌溉需要，必須提高渠底高程，建筑架空渡槽又不能滿足路上凈空要求。公路上通常采用的倒虹吸管為豎井出入口式，如圖3-23和圖3-24所示。兩者使用場合為：如路基邊溝底部高程低于灌溉渠底部高程可采用圖3-23形式；如路基邊溝底部高程高于灌溉渠底部標高則采用圖3-24形式。兩者構(gòu)造的主要區(qū)別在于前者的路基邊溝設(shè)于倒虹吸管兩個豎井入口之內(nèi)，多用于需要跨過淺路塹的灌溉渠；后者的路基邊溝(或無邊溝)設(shè)于倒虹吸管兩個豎井之外。3.3.3倒虹吸管（2）施工布置和注意事項1）倒虹吸管總長的確定

2）管節(jié)結(jié)構(gòu)3）倒虹吸管埋置深度的確定4）倒虹吸管底坡5）管基6）防漏接縫7）進出口豎井8）沉淀池9）攔污柵10）泄水管及閥門。11）鐵腳蹬。12）井蓋。13）管槽及井槽回填土。3.4涵洞附屬部分施工技術(shù)3.4.1防水層3.4.2沉降縫3.4.3涵洞浸水口3.4.4涵洞缺口填土3.4.1防水層（1）

防水層的作用和設(shè)置部位防水層的作用：防止水分侵入混凝土內(nèi)，使鋼筋銹蝕，縮短結(jié)構(gòu)壽命。北方嚴寒地區(qū)的無筋混凝土結(jié)構(gòu)需要設(shè)置防水層，防止侵人混凝土內(nèi)的水分凍脹造成結(jié)構(gòu)破壞。防水層的設(shè)置部位：1）各式鋼筋混凝土涵洞(不包括圓管涵)2）混凝土及石砌涵洞3）鋼筋混凝土圓管涵4）鋼筋混凝土蓋板明涵5）磚、石、混凝土拱涵的上部結(jié)構(gòu)防水層敷設(shè)，多用防水卷材，防水效果較好。3.4.1防水層（2）

瀝青的熬制與敷設(shè)瀝青可用鍋、鐵桶等容器以火熬制，或使用電熱設(shè)備。涂敷熱瀝青的圬工表面應(yīng)先用刷子掃凈，消除粉屑污泥。涂敷工作宜在干燥溫暖(溫度不低于+5°C)的天氣進行。（3）瀝青麻絮、油氈、防水紙的浸制方法和質(zhì)量要求瀝青麻絮(瀝青麻布)可采用工廠浸制的成品或在工地用麻絮以熱瀝青浸制。油氈是用一種特制的紙?zhí)?或其它纖維胎)用軟化點低的瀝青浸透制成，浸漬石油瀝青的稱石油氈，浸漬焦油瀝青的稱焦油瀝青油氈。為了防止在儲存過程中相互粘著，油氈表面應(yīng)撒一層云母粉、滑石粉或石棉粉。防水紙(油紙)是用低軟化點的瀝青材料浸透原紙做成的，除瀝青層較薄，沒有撤防粘層外，其它性質(zhì)與油氈相同。3.4.1防水層質(zhì)量應(yīng)符合如下要求：1)油氈和防水紙外表不應(yīng)有孔眼、斷裂、疊皺及邊緣撕裂等現(xiàn)象，油氈的表面防粘層應(yīng)均勻地撒布在油氈表面上。2)氈胎或原紙內(nèi)應(yīng)吸足油量，表面油質(zhì)均勻，撕開的斷面應(yīng)是黑色的，無未浸透的空白紙層或雜質(zhì)，浸水后不起泡、不翹曲。3)氣溫在25°C以下時，把油氈卷在2cm直徑的圓棍上彎曲，不應(yīng)發(fā)生裂縫和防粘層剝落等現(xiàn)象。4)將油氈加熱至80°C時，不應(yīng)有防粘層剝落、膨脹及表面層損壞等現(xiàn)象。夏季在高溫下不應(yīng)粘在一起。鋪設(shè)油氈和防水紙所用粘貼瀝青應(yīng)和油氈、防水紙有同樣的性能。煤瀝青油氈和防水紙必須用煤瀝表粘貼。3.4.2沉降縫（1）沉降縫設(shè)置目的設(shè)置沉降縫的目的是避免結(jié)構(gòu)物因荷載或地基承載力不均勻而發(fā)生不均勻沉陷，產(chǎn)生不規(guī)則的多處裂縫，而使結(jié)構(gòu)物破壞。（2）

沉降縫設(shè)置的位置和方向涵洞洞身、洞身與端墻、翼墻、進出水口急流槽交接處必須設(shè)置沉降縫，但無圬工的圓管涵僅于交接處設(shè)置沉降縫，洞身范圍不設(shè)。具體設(shè)置位置視結(jié)構(gòu)物和地基土的情況而定。（3）

沉降縫的施工方法沉降縫的施工，要求做到使縫兩邊的構(gòu)造物能自由沉降，又能嚴密防止水分滲漏，故沉降縫必須貫穿整個斷面(包括基礎(chǔ))。3.4.2沉降縫沉降縫具體施工方法如下：1）基礎(chǔ)部分可將原基礎(chǔ)施工時嵌入的瀝青木板或瀝青砂板留下，作為防水之用。如基礎(chǔ)施工時不用木板，也可用粘土填入搗實，并在流水面邊緣以1:3水泥砂漿填塞，深度約為15cm。2）涵身部分縫外側(cè)以熱瀝青浸制的麻筋填塞，深度約為5cm，內(nèi)側(cè)以1：3水泥砂漿填塞