公路涵洞的构造、设计与测设

1.涵洞的组成

涵洞时路基下的一个过水孔道，由洞身、洞口和基础等组成，洞身是过水孔道的主体，它一方面保证水流通过，另一方面也直接承受荷载压力和填土压力，并将其传给地基。洞身通常由承重结构物（拱圈、盖板等）、涵台、基础以及防水层沉降缝等部分组成。涵洞洞底还应有铺砌并有适当的纵坡坡度，以利于排水，其最小坡度为0.4%。

洞口是洞身、路基、河道三者的连接构造物。涵洞洞口形式较多，作用和特点各异。涵洞设计洞口设计十分重要且洞口与洞身及基础需分别设计，施工时分别施工。修建洞口建筑首先使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅；其次是确保路基边坡稳定，使之免受水流冲刷。位于涵洞上游侧的洞口称为出水口。进水口设计中应能达到“束水导流”的作用，出水口应能起到“散水防冲”的作用。

2.涵洞的分类

按建筑材料分为石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵、其它材料组成的涵洞（砖、陶瓷、铸铁、钢波纹管、石灰三合土等，少用）；按构造形式分为管涵（常用圆管）、盖板涵、拱涵、箱涵；按水力性质分为无压力式、半压力式、压力式(倒虹吸涵)。

3.洞身构造及适用条件

3.1钢筋混凝土管涵：主要由管身、基础、接缝及防水层构成。适用于缺少石料地区有足够填土高度的小跨径暗涵。一般采用单孔；多孔时不宜超过3孔，纵坡≤3％，每隔4-6m应设置一道沉降缝。

3.1管涵工程实例图

3.2盖板涵:主要由盖板、涵台、洞身铺底、伸缩缝、防水层等构成。钢筋混凝土盖板涵适用于无石料地区且过水面积较大的明涵或暗涵。石盖板涵适用于石料丰富、且过水流量较小的小型涵洞。

3.2钢筋砼盖板涵工程实例图

3.3拱涵:拱涵主要由拱圈、护拱、涵台、基础、铺底、沉降缝及排水设施组成。适用于跨越深沟或高路堤。

3.3砼拱涵工程实例图

3.4箱涵:主要由钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝等组成。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。一般仅在软土基上采用。

3.4砼拱涵工程实例图

4.涵洞的布置要求和涵长计算

4.1.涵洞布置要求

1) 功能性要求：进出水便利。 2) 安全性要求：地基承载力。

3) 经济性要求：涵长与涵顶填土高度。

4) 施工便利性要求：斜交角度的标准化及施工场地的考虑。 5) 尽量保持河沟水流的天然状态，一般应一沟一涵; 6) 山区公路的傍山线，为了排除路基内侧边沟的流水，通常每隔200～400m应

设置一道涵洞；

7) 路线经过农田、跨越灌溉用渠，必须设置灌溉涵; 8) 在截水沟排水出口处应布设涵洞;

9) 路线的转角>90°，曲线半径较小，弯道前的纵坡>4％，且坡长在200米内

又无其他涵洞时，在弯道地点附近应布设涵洞;

10) 路线由陡坡（≥5%）段过渡到缓坡（≤3%）段，在此200米内又无其他涵

洞时，在变坡点附近应布设涵洞。

11) 正交可使涵宽和涵身长度最小，不宜勉强正交时可斜交。 4.2.涵洞的计算

4.2.1正交涵洞长度计算 1) 无超高加宽时：

B上=B下=0.5B

1：m B上 hF下 h上 H—路基填土高度，涵

H 底中心至路基边缘高度。

h上、h下—涵洞上下游

i0 图4.1无超高加宽时涵长计算 L下 洞口建筑高度。 m—路基边坡率

i0——涵底坡度

L上、L下—涵洞上下游水平长度（m）。 L上=

B上m（H-h上）

1mi0L下=

B下m（H-h下）

1mi0涵洞总长L=L上+L下

若缘石外低端不在路基边坡延长线时，h上、h下用h上+t、h下+t代替，t—厚，a—宽

2) 有超高加宽时（设在平曲线内）

1、i0与i1方向一致

L上=

B上m（H-h上Bi1）

1mi0B下m（H-h下Wi1）W

1mi0i1 w L下=

i0 B上、B下——半个标准路基宽

图4.2有超高加宽时涵长计算 W——路基加宽 涵洞总长L= L上+L下

注意：路基的设计高为未超高加宽前路基内侧边缘点的高程。 3) i0与i1方向相反

L上=

w i1 B上Wm（H-h上Wi1）

1mi0B下m（H-h下Bi1）

1mi0i0 L下=

图4.3有超高加宽时涵长计算

涵洞总长L=L上+L下 4.2.2斜交斜做涵洞长度计算 因L上•cosα=B上+ m（H-

h上-L上•i0）+a

H h上 B上 a Bi0 hF下 中心线 所以：

B上m（H-h上）aL上=

cosmi0同

L下=

理

B下m（H-h下）a

cosmi0：

L下 α 5.涵址测量

图4.4斜交斜做涵长计算

1) 涵位中桩钉设

直线上的涵位用花杆穿线的办法（经违仪）确定中桩，或用全站仪坐标法定设中桩。曲线上的涵位用切线支距法定设中桩。

切线支距法步骤：

1、预估ZY到涵中心桩的曲线长。

2、查切线支距X、Y，或根据曲线长和偏角计算X、Y。 3、沿切线方向量X、垂直距离Y得中心桩。 4、若该点不是河沟中心，则再估。 2) 测斜交角度、高程

a) 直线上的斜交角度

涵洞的斜交角度指的是涵洞的中心线与道路中线垂直方向的夹角。在直线上测量涵洞的斜交角度相对比较容易，其测量步骤如下：

路线方向 1、立经纬仪于涵洞中桩，对中、整平。

涵洞中线 2、瞄准线路的中线方向。

3、转动水平盘，拨转900角，读数m。

α 4、顺时针或逆时针转动水平盘，瞄准河沟正中心，读数n。

图5.1直线段斜交角5、斜交角度：顺时针转时为α=n-m；逆时针转时

为α=m-n。

b) 曲线上的斜交角度 曲线上斜交角度的测量首先要找到该中桩的切线方向，由切线方向拨转900得出线路中线的垂直方向，之后才能测量出斜交切线方向角度。因此，曲线段的斜交角度的测量关键是找到该点的切线方向。

河沟方向测量步骤：

n-m1、立仪于ZY（HY）点，对

垂直方向中、整平，瞄准交点

方向，读数m。

2、转动水平盘，瞄准涵洞中桩，读数n。 图5.2曲线段斜交角度

3、n-m为ZY到涵洞中桩的曲线所对应的弦切角。搬动仪器到涵洞中桩，对中整平。瞄准ZY点。

4、拨角n-m，得该点的切线方向。

5、旋转水平读盘900得该点的垂直方向，读数o。 6、旋转水平盘，瞄准河沟中心方向，读数p。 7、p-o为斜交角度。 3) 断面测量

涵洞作一纵剖面图，上下游各测15—20M。 4) 涵位平面图

一般不测地形图，但地形复杂时测，范围为河槽宽的4倍。比例1：200—1：500，等高线1m一根，平坦地0.5m一根。

6. 涵洞放样

根据涵洞设计图，在实地上把涵洞的中心线先确定下来。根据涵洞设计尺寸，把涵洞的基础、涵身、

A B

洞口基础、洞口墙身在实地上放样出来，用桩做标记，并用白灰划线。

涵洞方向

C D

路线方向

图6.1 涵洞中心线确定

1) 涵洞中心线的确定 42仪器立在涵洞中桩，根据设计的斜交角度，旋转水平度盘至13涵洞中心线方向，在该方向上定

AoB出涵洞的L上和L下长度，定桩。

在远离涵长的该方向上确定四个方向桩（A、B、C、D），上下游各两个，注意在订桩时应该使桩相对固定。

图6.2 涵洞洞身基础放样 2) 涵身基础的放样

涵身基础的放样是依据涵洞中线与涵洞设计图里的基础尺寸，利用经纬仪和钢尺在实地上确定基础的轮廓线。

如图6-2，基础放样的步骤如下：

1、立仪于O点，瞄准线路方向，拨转涵洞角度，量取距离游长度A点，同理定出B点。

2、立仪于A点，瞄准O点，旋转900方向，量取

L，订出涵洞上2l，订出台基内侧边缘点1。 23、从1点在该方向上量取a，订出2点。同理订出3、4点。

4、在1、2、3、4点订桩并用白灰把四点连线，涵身的基础线则放样完毕。 5、同理可以放出另一侧的涵身基础线。 3) 台身的放样

据图6-2，在基础样放完后，在基础线内量取台身的尺寸并划线。 4) 洞口放样

举例洞口为八字翼墙的放样方法，如图6-3。

步骤:

1、立经纬仪于A点，对中、整平。

2、瞄准涵台台身内侧方向，倒镜1800，拨转300为翼墙方向，在该

W方向上量取设计图尺寸，得0cos30A图6.3 涵洞洞口放样 W墙身顶端内侧边缘点。

3、继续旋转水平度盘600，从A点量取距离2，再量距离3，再量距离4，倒镜1800，从A量取距离1。

4、同理，可以得出洞口端部的5个点。

5、最外的两条线为基础轮廓线，靠近的两条为墙身底部线，中间等宽的部位为墙顶线。用桩订设，划白灰线。

7. 工程实例

如图7.1所示，本涵为排路基边沟水而设，孔径为1孔1.5m的钢筋砼盖板涵，基础底为碎石土、亚粘土，基底承载力为[fao]=220kPa，基础要求地基承载力达到[fao]=300kPa，故在基底施作3m厚的片碎石垫层，可保证基底承载力达到[fao]=300kPa。涵洞布置纵坡与地形保持相似，进口接直翼墙，出口接挡墙，挡墙出口须保证与原自然原沟接顺，同时在挡墙基础底施作铺砌已保证挡墙基础不被水侵蚀。

图7.1 实际工程应用实例图