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水工建筑物基础(第2版)
1.15.5.3 三、涵洞的构造
三、涵洞的构造

1.进出口

涵洞的进出口是用来连接洞身和填方土坡的,也是洞身和上下游渠道之间的连接段。其作用是平顺水流以降低水头损失和防止冲刷,最常见的进出口形式有圆锥护坡式、八字形斜降墙式、反翼墙走廊式、八字墙式、进口段洞顶抬高式,如图12-57所示。

图12-57 涵洞进出口形式

(a)圆锥护坡式;(b)八字形斜降墙式;(c)反翼墙走廊式;(d)八字墙式;(e)进口段洞顶抬高式

(1)圆锥护坡式[图12-57(a)]。进口、出口设圆锥形护坡与渠堤外坡连接,构造简单、省材料,但进口水流收缩大,与其他形式的进水口相比,在同样条件下,上游壅水时易封住洞顶,这种形式一般用于小型工程。

(2)八字形斜降墙式[图12-57(b)]。翼墙在平面上呈八字形,八字墙与水流方向成30°~40°交角,墙顶面随两侧土坡的降低而逐渐降低,进流条件比圆锥护坡式有所改善,但仍易使上游产生壅水而封住洞顶。

(3)反翼墙走廊式[图12-57(c)]。指涵洞进水口两侧翼墙高度不变以形成廊道,水面降落产生在该段翼墙内,可降低洞身高程,适用于无压涵洞的进口,但工程量较大,采用较少。

(4)八字墙式[图12-57(d)]。将八字翼墙伸出填土边坡之外,其作用与走廊式相似,若翼墙改用扭曲面式,即成为扭曲面护坡式,水流条件会更好,但施工较麻烦。

(5)进口段洞顶抬高式[图12-57(e)]。对于无压涵洞,为了保证进口水流不封住洞顶,可将进口1.2H(H为洞高)长度范围内洞身高度适当加大,以使进口水面降落位于此段范围内,以免水流封住洞口;对于半有压涵洞,为使水流封住进口洞顶时洞内仍能保持稳定的无压流态,可将进口一小段洞身高度适当减小,并在其后设通气孔,以稳定洞内水面;对于有压涵洞,可将进口段洞身的顶部做成逐渐收缩的曲线形式,使进口有平顺的水流边界和必要的进流能力。

2.洞身构造

为了适应温度变化引起的伸缩变形和地基的不均匀沉降,涵洞应分段设置沉降缝。对于砌石、混凝土、钢筋混凝土涵洞,分缝间距一般不大于10m,且不小于2~3倍洞高;对于预制安装管涵,按管节长度设缝。常在进出口与洞身连接处及洞身上荷载变化较大处设沉降缝,该缝为永久缝,缝中应设止水,构造要求与倒虹吸管相似。

若涵洞顶部为渠道,则顶部应设一层防渗层,洞顶填土应不小于1.0m,对于有衬砌的渠道,也应不小于0.5m,以保证洞身具有良好的工作条件。

无压涵洞的净空高度应大于或等于洞高的1/6~1/4,净空面积应大于或等于涵洞断面的10%~30%。

3.基础

涵洞基础(图12-58)一般采用混凝土或浆砌石管座,管座顶部的弧形部分与管体底部形状吻合,其包角一般采用90°~135°。箱涵和拱涵在岩基上只需将基面整平即可;对于在压缩性小的土层上只需采用素土或三合土夯实;在软基上通常用碎石垫层。在寒冷地区,基础应埋于冰冻层以下0.3~0.5m。

图12-58 涵洞基础

(a)原状土基础;(b)三合土基础;(c)混凝土基础