1.涵洞设计的一般原则
(1)宜就地取材,尽量节约钢材。
(2)尽量套用标准设计,加快设计、施工进度。
(3)在同一段线路范围内尽量减少涵洞类型,以便大量集中制造,简化施工。
(4)充分考虑日后维修养护的方便。
(5)同一段线路的涵洞应做合理的布局,使全线桥涵能形成畅通无阻的、良好的排水系统。
(6)设计中应加强方案比选工作。除技术条件外,应充分考虑经济效益,节省投资。
2.涵洞类型的选择
涵洞类型的选择应综合考虑以下因素:
(1)地形、地质、水文和水力条件。涵洞类型选择时应考虑水流情况、设计流量大小、路堤填方高度、涵前允许最大壅水高度、地基承载能力等。一般当设计流量在10 m3/s左右时,宜采用圆管涵;设计流量在20 m3/s以上时,宜采用盖板涵;设计流量更大时,宜采用拱涵。当然,还应同时综合考虑路堤填方高度是否满足要求。地基情况较差时,可考虑采用箱涵。
(2)经济造价。因地区不同,涵洞造价往往差异很大。涵洞造价主要取决于材料的料场价格,其次是材料的运输费用和当地的人工、机具费用。
在盛产石料地区,应优先考虑石涵;在缺乏石料地区,可根据流量大小选用钢筋混凝土管涵、盖板涵和拱涵。
(3)材料选择和施工条件。涵洞材料选择要因地制宜,尽可能就地取材,优先考虑圬工结构,少用钢材。同时,应方便施工,一段线路上不宜采用过多类型的涵洞,便于集中预制,节省模板,保证质量,加快施工进度。
(4)养护维修。为便于养护,孔径不宜过小,洞身不宜过长。冰冻地区不宜采用倒虹吸管涵;否则,应在冻期前将管内积水排除,并将两端进口封闭。
3.涵洞孔径的确定
根据设计流量确定涵洞的净跨径。在确定涵洞净跨径时,应结合涵洞净高综合考虑。根据计算的涵洞净跨径套用标准跨径。
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)规定的涵洞标准跨径有75 cm、100 cm、150 cm、200 cm、250 cm、300 cm、400 cm七种。
4.涵洞布置(www.daowen.com)
(1)涵洞的平面布置。涵洞的平面布置主要是解决好涵位及涵轴线与路线交角的问题。涵洞应尽量布置成正交。正交涵洞长度短,工程数量小,施工简便。当天然河道与路线斜交,但地形变化不大且水流较小时,可经过人工改河,仍设正交涵洞;但经过技术经济比较,不宜改河时,则只能采用斜交涵洞。斜交涵洞的斜交角通常取5°为一级,以便利用标准图中的尺寸。
(2)涵洞的立面布置。
1)涵洞标高确定。涵洞顶面中心标高应服从路线纵断面要求,可从路线设计标高推算出来。涵底中心标高一般与天然沟床标高一致或略低一些。如果是老涵改建,涵底的标高应考虑涵洞进出口沟底标高,以此确定涵底中心标高。
2)涵底纵坡。涵底纵坡最好选用临界坡度,此时涵洞的排洪能力最大。但实际设计时,涵底纵坡通常根据沟底纵坡确定。最小纵坡不小于0.4%,以防淤积;但也不大于最大坡度,以防涵底铺砌被冲毁。
3)涵底基础。设置在天然地基上的涵底基础,除岩石、砾石及粗砂地基外,其地基为冻胀性土时,均应将基底埋入冰冻线以下不小于0.25 m。
当基底下有软土层时,为了将基础置于好土层上或需要人工加固地基时,往往需将基础埋置于较深的土层中。
当沟床坡度大于5%时,涵底基础宜每隔3~5 m设置防滑横隔墙或把基础分段做成阶梯形(见山坡涵洞)。
在无冲刷处,涵洞基底除岩石地基外,一般应设在天然地面或河底面以下1 m。如河床上有铺砌层时,一般宜设在铺砌层顶面以下1 m。
5.涵洞尺寸及工程数量
当涵洞选择标准跨径后,其细部尺寸及工程数量均可套用相应的标准图,使用时应注意以下几项:
(1)荷载应与标准图一致,不能大于标准图的规定。
(2)材料强度等级、地基承载力不能低于标准图的要求,否则应进行强度验算。
(3)当设计的墙身高与标准图不一致时,应选用标准图上大一级墙身所对应的各部分尺寸。
(4)当有些工程数量无法从标准图上查得时,应通过计算确定。
6.洞口形式
涵洞的洞口形式应根据涵洞进出口的地形和流量大小确定。选定后,也可套用标准图。无论采用的是何种洞口形式,其进水口均须铺砌。
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