道路与桥梁施工技术第3章涵洞施工技术课件.ppt

1、 3.1 概述 3.2 施工准备 3.3 涵洞主体部分施工技术 3.4 涵洞附属部分施工技术 涵洞是公路工程中的小型构造物，虽然在总造价中仅占很小比例，但涵洞施工质量的好坏，直接影响到公路工程的整体质量及其使用性能，以及周围农田的灌溉、排水等。对涵洞施工同样不可忽视，应在施工前做好充分准备，周密安排，施工过程中严格控制施工质量，确保其质量达到设计及规范要求。（1）按建筑材料分类1）石涵石涵包括石盖板涵和石拱涵、石涵造价、养护费用低、且可节省钢材和水泥。在产石地区应优先考虑石涵。2）混凝土涵混凝土涵可现场浇筑或预制成拱涵、圆管涵和小跨径盖板涵。这种涵洞节省钢材，便于预制，但损坏后修理和养护较困难

2、。3）钢筋混凝土涵钢筋混凝土涵可用于管涵、盖板涵、拱涵和箱涵、钢筋混凝土涵涵身坚固，经久耐用，养护费用少。管涵、盖板涵安装运输便利，但耗钢量较多，预制工序多，造价较高。4）砖涵砖涵主要指砖拱涵。砖涵便于就地取材，但强度较低。在水流含碱量大或冰冻地区不宜采用。5）其他材料涵洞其他材料涵洞有陶瓷管涵、铸铁管涵、波纹管涵、石灰三和土拱涵等。（2）按构造形式分类 1）管涵管涵受力性能和对地基的适应性能较好，不需墩台，圬工数量少，造价低。管涵通常为圆管涵，圆管涵主要由管身、基础、接缝及防水层组成，各部分构造如图3-1所示。2）盖板涵盖板涵构造简单，易于维修，有利于在地路堤上修建。跨径较小时可用石盖板，跨

3、径较大时可用钢筋混凝土盖板。盖板涵主要由盖板、涵台、基础、洞身铺底、伸缩缝及防水层等部分组成，如图3-2所示。3）拱涵拱涵适用于跨越深沟或高路堤时采用。拱涵承载能力大，砌筑技术容易掌握。拱涵主要由拱圈、护拱、拱上测圈、涵台、基础、铺底、沉降缝及排水设施等组成，各部分构造如图3-3所示。4）箱涵箱涵适宜于软土地基。整体性强。但用钢量多，造价高，施工较困难。箱涵主要由钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝等部分组成，如图3-4所示。因箱涵为整体闭合式钢筋混凝土框架结构，所以具有良好的整体性及抗震性能。但由于箱涵施工较困难，造价高，一般仅在软土地基上采用。（3）按洞顶填土情况分类1）明涵2）暗涵（4）按

4、水力性能分类1）无压力式涵洞2）半压力式涵洞3）有压力式涵洞4）倒虹吸管 3.2.1 准备工作 3.2.2 施工放样 3.2.3 涵洞长度计算 3.2.4 八字翼墙尺寸计算（1）现场核对涵洞开工前，应根据设计资料，结合现场实际地形、地质情况，对其位置、方向、孔径、长度、出入口高程以及与灌溉系统的连接等进行校对。核对时，还需注意农田排灌的要求，需要增减涵洞数量、变更涵型或孔径时，应向监理反映，按照合同有关规定办理。（2）施工详图若原设计文件、图纸不能满足施工需要时，例如地形复杂处的陡峻沟谷涵洞、斜交涵洞、平曲线或大纵坡上的涵洞、地质情况与原实际资料不符处的涵洞等应先绘出施工详细图或变更设计图，然

5、后再依图放样施工。涵洞施工设计图是施工放样的依据，根据设计中心里程，在地面上标定位置并设置涵洞纵向轴线。当涵洞位于路线的直线部分时，其中心应根据线路控制桩的方向和附件百米桩里程来测定，位于曲线部分时，应按曲线测设方法测定。涵洞轴线确定后量出上下游涵长，考虑进出口是否顺畅，当无须改善时，用小木桩标定涵端，用大木桩控制涵洞轴线，并以轴线为基准测定基坑和基础在平面上的所有尺寸，用木桩标出。涵洞长度是指包括沉降缝、接缝在内的涵洞出入口两端墙外缘间的总长度。（1）涵洞与路线正交 涵洞与路线正交如图3-5所示:当帽石端墙外缘不位于路基边坡延线上时，则在上式内以 h上+t、h下+t 分别代替原式的 h上和

6、h下，并计人a 值，则得：（2）涵洞与路线斜交、洞口端墙斜做(与路线平行)时涵洞长度计算。（3）涵洞与路线斜交、洞口正做(洞口端墙与墙身垂直)时涵洞长度计算。在涵洞斜交、洞口正做时，一般是采用图b的形式，有时为施工方便，也可做成图c的形式。八字翼墙是涵洞出入口的一种建筑形式。实际工作中，一般按以下情况对翼墙放样尺寸进行计算。（1）正翼墙、反翼墙的底部放样尺寸正翼墙、反冀墙是配合斜做洞口的形式，正翼墙是向涵轴线外侧方向倾斜角的翼墙，反翼则是向涵轴线方向倾斜的翼墙，如图3-8所示。（2）大翼墙和小翼墙底部放样尺寸大翼墙、小翼墙是配合斜交涵洞正做洞口的形式，大翼墙是涵轴线与路中线相交为锐角侧的翼墙，

7、小翼墙是涵轴线与路线相交为钝角侧的翼墙。（3）河床纵坡对八字翼墙长度影响的计算(如图3-10所示)3.3.1 管涵 3.3.2拱涵、盖板涵和箱涵 3.3.3 倒虹吸管公路工程中的管涵有混凝土管涵和钢筋混凝土管涵。目前我国公路工程中多采用钢筋混凝土管涵。（1）涵管的预制为了保证涵洞管节的质量，涵管宜在工厂中预制。预制混凝土圆管可采用振动制管法、离心法、悬辊法和立式挤压法。管节成品的质量检验分为管节尺寸检验和管节强度检验。混凝土管涵质量要求及尺寸允许偏差见表3-1所示。（2）管节的运输与装卸1)待运的管节其各项质量应符合前述的质量标准，应特别注意检查待运管节设计涵顶填土高度是否符合设计要求，防止错

8、装、错运。2)运输管节的工具，可根据道路情况和设备条件采用汽车、拖拉机拖车，不通公路地段可采用马车。3)管节的装卸可根据工地条件，使用各种起重设备如龙门吊机、汽车吊和小型起重工具滑车、链滑车等。4)在装卸和运输过程中，应小心谨慎。运输途中每个管节底面宜铺以稻草，用木块圆木楔紧，并用绳索捆绑固定，防止管节滚动、相互碰撞破坏。5)从车上卸下管节时，应采用起重设备。严禁由汽车上将管节滚下，造成管节破裂。（3）管涵施工程序管涵可分为单孔、双孔的有圬工基础和无圬工基础管涵。1）单孔有圬工基础管涵挖基坑并准备修筑管涵基础的材料；砌筑圬工基础或浇筑混凝土基础；安装涵洞管节，修筑涵管出人口端墙、翼墙及涵底(端

9、墙外涵底铺装)；铺设管涵防水层及修整；铺设管涵顶部防水粘土(设计需要时)，填筑涵洞缺口填土及修建加固工程。2）单孔无圬工基础管涵挖基与备料与图3-12同，本图未示出。在捣固夯实的天然土表层或矿砂垫层上，修筑截面为圆弧状的管座，其深度等于管壁的厚度。在圆弧管座上铺设垫层的防水层，然后安装管节，管节间接缝宜留1cm宽。缝中填防水材料，详见防水层部分。在管节的下侧再用天然土或砂砾垫层材料作培填料，并捣实至设计高程(如图所示)，并切实保证培填料与管节密贴。再将防水层向上包裹管节，防水层外再铺设粘质土，水平径线以下的部分，应立即填筑，以免管节下面的砂垫层松散，并保证其与管节密贴。修筑管涵出人口端墙、翼墙

10、及两端涵底和进行整修工作。3）双孔无圬工基础管涵洞身施工程序如图3-14所示。挖基、备料与前同，本图未示出。在捣固夯实的天然土表层或砂垫层上修筑圆弧状管座，其深度等于管壁的厚度。按图3-14所示的程序，先安装右边管并铺设防水层，在左边一孔管节未安装前，在砂垫层上先铺设垫底的防水层，然后按同样的方法安装管节。管节间接缝尽量抵紧，管节内外接缝均以强度10MPa水泥砂浆填塞。在管节下侧用天然土或砂垫层材料做填料，夯实至设计高程处(如图所示)，并切实保证与管节密贴。左侧防水层铺设完后，用贫混凝土填充管节间的上部空腔，再铺设软塑状粘土。防水层及粘土铺设后，涵管两侧水平直径线以下的一部分填土应立即填筑，以

11、免管节下面砂垫层松散。在严寒地区此部分填土必须填筑不冻胀土料。修筑管涵出人口两端端墙、翼墙及涵底和整修工作。4）涵底陡坡台阶式基础管涵沟底纵坡很陡时，为防止涵洞基础和管节向下滑移，可采用管节为台阶式的管涵，每段长度一般为35m，台阶高差一般不超过相邻涵节最小壁厚的34。（4）管涵基础修筑 1）地基土为岩石2）地基土为砾石土、卵石土或砂砾、粗砂、中砂、细砂或匀质粘性土3）地基土为粘性土4）必须采用有圬工基础的管涵5）严寒地区的管涵基础施工6）基础砂垫层材料7）软土地区管涵地基处理（5）管节安装管节安装应从下游开始，使接头面向上游；每节涵管应紧贴于垫层或基座上，使涵管受力均匀；所有管节应按正确的轴

12、线和图纸所示坡度敷设。如管壁厚度不同，应使内壁齐平。管节的安装方法通常有滚动安装法、滚木安装法、压绳下管法、龙门架安装法、吊车安装法等，可根据施工现场实际情况选用。（6）管涵施工注意事项1)有圬工基础的管座混凝土浇筑时应与管座紧密相贴，浆砌块石基础应加做一层混凝土管座，使圆管受力均匀；无圬工基础的圆管基底应夯填密实，并做好弧形管座。2)无企口的管节接头采用顶头接缝，应尽量顶紧，缝宽不得大于1cm，严禁因涵身长度不够，而将所有接缝宽度加大的方法来凑合涵身长度。管身周围无防水层设计的接缝，需用沥青麻絮或其它具有弹性的不透水材料从内、外侧仔细填塞。设计规定管身外围做防水层的，按前述施工工序施工。3)

13、长度较大的管涵设计有沉降缝的，管身沉降缝应与圬工基础的沉降缝位置一致。缝宽为23cm，应用沥青麻絮或其它具有弹性的不透水材料从内、外侧仔细填塞。4)长度较大、填土较高的管涵应设预拱度。预拱度大小应按设计规定设置。5)各管节设预拱度后，管内底面应成平顺圆滑曲线，不得有逆坡。相邻管节如因管壁厚度不一致(在允许偏差内)产生台阶时，应凿平后用水泥环氧砂浆抹补。混凝土和钢筋混凝土拱涵、盖板涵、箱涵的施工分为现场浇筑和在工地预制安装两大类。（1）就地浇筑的拱涵和盖板涵1）拱涵基础整体式基础两座涵台的下面和孔径中间使用整块的混凝土浇筑的基础称为整体式基础。非整体式基础两座涵台的下面为独立的现浇混凝土或浆砌片

14、石基础，两者之间不相连的称为非整体式基础。板凳式基础两座涵台下面的混凝土基础之间用较薄的混凝土或钢筋混凝土板在顶部连接，一起浇筑成似同板凳一样的基础。2）支架和拱架钢拱架和木拱架 土牛拱胎(土模)在水流不大的情况下，小桥涵施工可以用土牛拱胎代替拱架。3）拱涵与盖板涵基础、涵台、拱圈、盖板的施工涵洞基础圬工基础砂垫层基础涵洞台、墩涵洞拱圈和钢筋混凝土盖板4）拱架和支架的安装和拆卸安装的一般要求拱架和支架支立牢固，拆卸方便(可用木楔作支垫)，纵向连接应稳定，拱架外弧应平顺。拆卸的一般要求a.圈圬工强度达到设计值的85时，即可拆除拱架，但必须达到设计值后方可填土。b.拱架未拆除，拱圈强度达到设计值的

15、85时，可进行拱顶填土，但应在拱圈达到强度设计值100%时，方可拆除拱架。（2）就地浇筑的箱涵箱涵又称矩形涵，它与盖板涵的区别是：盖板涵的台身与盖板是分开浇筑的，台身还可以采用砌石圬工，成为简支结构。而箱涵是上下顶板、底板与左、右墙身是连续浇筑的，成为刚性结构，如图3-22所示。1）箱涵基础涵身基础分为有圬工基础和无圬工基础两种。2）箱涵身和底板混凝土的浇筑箱涵身的支架、模板可参照现浇混凝土拱涵和盖板涵的支架、模板制造安装。浇筑混凝土时注意事项与浇筑拱涵与盖举涵相同。（3）.装配式拱涵、盖板涵和箱涵1）预制构件结构的要求拱圈、盖板、箱涵节等构件预制长度，应根据起重设备和运输能力决定，但应保证结

16、构的稳定性和刚性，一般不小于1m，但亦不宜太长。拱圈构件上应设吊装孔，以便起吊。吊孔应考虑平吊及立吊两种，安装后可用砂浆将吊孔填塞。若采用钢丝绳捆绑起吊可不设吊孔或吊环。2）预制构件的模板 3）构件运输 4）施工和安装基础与就地浇筑的涵洞基础施工方法相同。拱涵和盖板涵的涵台身涵台身大都采用砌筑结构，可按照就地浇筑的涵台身施工方法施工。如采用装配式结构时，可按照装配式墩台相关的要求施工。上部构件的安装（1）.适用范围 当遇以下情形时，常修建倒虹吸管：路线穿过沟渠、路堤高度很低或在浅挖方地段通过，填、挖高度不足，难以修建明涵时，或因灌溉需要，必须提高渠底高程，建筑架空渡槽又不能满足路上净空要求。公

17、路上通常采用的倒虹吸管为竖井出入口式，如图3-23和图3-24所示。两者使用场合为：如路基边沟底部高程低于灌溉渠底部高程可采用图3-23形式；如路基边沟底部高程高于灌溉渠底部标高则采用图3-24形式。两者构造的主要区别在于前者的路基边沟设于倒虹吸管两个竖井入口之内，多用于需要跨过浅路堑的灌溉渠；后者的路基边沟(或无边沟)设于倒虹吸管两个竖井之外。（2）施工布置和注意事项1）倒虹吸管总长的确定 2）管节结构3）倒虹吸管埋置深度的确定4）倒虹吸管底坡5）管基6）防漏接缝7）进出口竖井8）沉淀池9）拦污栅10）泄水管及阀门。11）铁脚蹬。12）井盖。13）管槽及井槽回填土。3.4.1 防水层 3.4

18、.2 沉降缝 3.4.3 涵洞浸水口 3.4.4 涵洞缺口填土（1）防水层的作用和设置部位 防水层的作用：防止水分侵入混凝土内，使钢筋锈蚀，缩短结构寿命。北方严寒地区的无筋混凝土结构需要设置防水层，防止侵人混凝土内的水分冻胀造成结构破坏。防水层的设置部位：1）各式钢筋混凝土涵洞(不包括圆管涵)2）混凝土及石砌涵洞3）钢筋混凝土圆管涵4）钢筋混凝土盖板明涵5）砖、石、混凝土拱涵的上部结构防水层敷设，多用防水卷材，防水效果较好。（2）沥青的熬制与敷设沥青可用锅、铁桶等容器以火熬制，或使用电热设备。涂敷热沥青的圬工表面应先用刷子扫净，消除粉屑污泥。涂敷工作宜在干燥温暖(温度不低于+5C)的天气进行。

19、（3）沥青麻絮、油毡、防水纸的浸制方法和质量要求沥青麻絮(沥青麻布)可采用工厂浸制的成品或在工地用麻絮以热沥青浸制。油毡是用一种特制的纸胎(或其它纤维胎)用软化点低的沥青浸透制成，浸渍石油沥青的称石油毡，浸渍焦油沥青的称焦油沥青油毡。为了防止在储存过程中相互粘着，油毡表面应撒一层云母粉、滑石粉或石棉粉。防水纸(油纸)是用低软化点的沥青材料浸透原纸做成的，除沥青层较薄，没有撤防粘层外，其它性质与油毡相同。质量应符合如下要求：1)油毡和防水纸外表不应有孔眼、断裂、叠皱及边缘撕裂等现象，油毡的表面防粘层应均匀地撒布在油毡表面上。2)毡胎或原纸内应吸足油量，表面油质均匀，撕开的断面应是黑色的，无未浸透

20、的空白纸层或杂质，浸水后不起泡、不翘曲。3)气温在25C以下时，把油毡卷在2cm直径的圆棍上弯曲，不应发生裂缝和防粘层剥落等现象。4)将油毡加热至80C时，不应有防粘层剥落、膨胀及表面层损坏等现象。夏季在高温下不应粘在一起。铺设油毡和防水纸所用粘贴沥青应和油毡、防水纸有同样的性能。煤沥青油毡和防水纸必须用煤沥表粘贴。（1）沉降缝设置目的设置沉降缝的目的是避免结构物因荷载或地基承载力不均匀而发生不均匀沉陷，产生不规则的多处裂缝，而使结构物破坏。（2）沉降缝设置的位置和方向涵洞洞身、洞身与端墙、翼墙、进出水口急流槽交接处必须设置沉降缝，但无圬工的圆管涵仅于交接处设置沉降缝，洞身范围不设。具体设置位

21、置视结构物和地基土的情况而定。（3）沉降缝的施工方法沉降缝的施工，要求做到使缝两边的构造物能自由沉降，又能严密防止水分渗漏，故沉降缝必须贯穿整个断面(包括基础)。沉降缝具体施工方法如下：1）基础部分可将原基础施工时嵌入的沥青木板或沥青砂板留下，作为防水之用。如基础施工时不用木板，也可用粘土填入捣实，并在流水面边缘以1:3水泥砂浆填塞，深度约为15cm。2）涵身部分缝外侧以热沥青浸制的麻筋填塞，深度约为5cm，内侧以1：3水泥砂浆填塞，深度约为15cm，视沉降缝处圬工的厚薄而定。缝内可以用沥青麻筋与水泥砂浆填满；如太厚，亦可将中间部分先填以粘土。3）沉降缝的施工质量要求沉降缝端面应整齐、方正，基

22、础和涵身上下不得交错，应贯通，嵌塞物应紧密填实。4）保护层各式有圬工基础涵洞的基础襟边以上，均顺沉降缝周围设置粘土保护层，厚约20cm，顶宽约20cm。对于无圬工基础涵洞，保护层宜使用沥青混凝土或沥青胶砂，厚度1020cm。涵洞进出水口工程是指涵洞端墙、翼墙(包括八字墙、锥坡、平行廊墙)以外的部分，如沟底铺砌和其它进出水口处理工程。（1）平原区的处理工程涵洞出入口的沟床应整理顺直，与上、下排水系统(天沟、路基边沟、排水沟、取土坑等)的连接应圆顺、稳固，保证流水顺畅，避免排水损害路堤、村舍、农田、道路等。（2）山丘区的处理工程在山丘区的涵洞底纵坡超过5时，除进行上述整理外，还应对沟床进行干砌或浆

23、砌片石防护。翼墙以外的沟床当坡度较大时，也应铺砌防护。（1）建成的涵管、圬工达到设计强度的85%时，方可进行涵洞洞身两侧的回填。涵洞两侧紧靠涵台部分的回填土不宜采用大型机械进行压实施工，宜采用人工配合小型机械的方法夯填密实。填土的每侧长度均应符合设计规定。填筑应在两侧同时对称、均衡地分层进行，填筑的压实度应不小于96%。涵顶的填土厚度必须大于0.5m后方可通行车辆和筑路机械。（2）用机械填筑涵洞缺口时，须待涵洞圬工达到容许强度后，涵身两侧应用人工或小型机具对称夯填，高出涵顶至少lm，然后再用机械填筑。不得从单侧偏推、偏填，使涵洞承受偏压。（3）冬季施工时，涵洞缺口路堤、涵身两侧及涵顶lm内，应用未冻结土填筑。（4）回填缺口时，应将已成路堤土方挖出台阶。