涵洞

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涵洞(culvert)横穿路基的小型泄水构筑物。用于跨越天然沟谷洼地排泄洪水,或用于横跨大小道路作为人、畜和车辆的立交通道,或用于农田灌溉作为水渠。 组成 涵洞主要由洞身、基础、端和冀墙组成。洞身由若干管节组成,是涵洞的主体。它埋在路基中,具有一定的纵向坡度,以便排水;端墙和翼墙位于入口和出口及两侧,起挡土和导流作用,同时还可以保护路堤边坡不受水流冲刷(图1)。

图1 涵洞组成

涵洞一般横穿路堤下部,多数洞顶有填土,采用单孔或双孔,孔径0.75~6 m。

分类 按建筑材料可分为砖涵、石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵;按构造可分为拱涵、箱涵、圆涵等。

拱涵 拱涵的构造由洞身、出入口端墙、翼墙和出入口的铺砌组成(图2)。洞身又分为拱圈、边墙(双孔的还有中墩)及基础三部分。拱圈一般采用最小厚度为40 cm的等截面圆弧,边墙及中墩用以支承拱圈,边墙内侧为竖直面,外侧为适应拱脚较大水平力而设有斜坡;基础根据孔径大小一般采用整体式或分离式;洞身全长一般不做成整体,而是用沉降缝将洞身分割为若干涵节,以适应不同基底应力导致不均匀下沉产生的不规则断裂。拱涵的出入口均设有端墙和翼墙,作用是保证水流顺畅流入洞内,防冲、防渗及维护路堤的稳定。此外,为防止对出入口基础及路堤的冲刷,在其一定范围内的沟床还应进行铺砌加固。

图2 拱 涵

箱涵 以盖板取代拱圈,洞身截面变成了箱形,称为盖板箱涵(图3),常采用的跨度在0.75 ~ 3.00 m间。盖板为梁式结构,其边墙尺寸较拱涵小,工程量节省;盖板箱涵内过水面积比同孔径的拱涵大,排水能力较拱涵为强;高路堤采用盖板涵时,其盖板跨中弯矩要增大,不如拱涵经济,故盖板涵一般只适用于低路堤。

图3 钢筋混凝土盖板箱涵

圆涵 洞身由钢筋混凝土圆管构成(图4),管节形状均较简单,基础工程亦简易,又可在成品厂集中预制。在既有铁路增建涵洞时,用圆涵可便于采用顶进法施工,对铁路运营影响小。但其过水面积远较拱涵、箱涵为小,泄洪能力差,更不适用洪水夹石块的河沟,也不宜用作立交涵或人工灌溉渠道。另外,圆涵涵顶填土愈高,孔径愈大,不仅运输安装不便,而且工程量增大,因此常用的圆涵孔径一般小于2.5 m,填土高度不大于15m,所以圆涵适用于孔径小,且沙石料缺乏地区。

图4 圆 涵

此外,目前还广泛采用钢筋混凝土刚架式箱涵、钢筋混凝土卵式拱涵及拼装式箱涵等。其优点为泄洪能力强,圬工量小,结构轻巧,便于预制拼装,缺点是钢材用量较多。这些涵洞多用于砂石材料供应困难,施工条件较差的地区。而在某些特殊情况下除桥涵排水方案外,还应考虑其他工程措施,如选用倒虹吸管、渡槽或泄水隧道等。