涵洞及涵洞的施工工艺的介绍说明

近年来，随着国家在交通基础设施、重要建筑原材料等方面投入力度加大，公路事业得到健康飞速发展。公路工程在公路事业中起着极其重要的作用，而涵洞在公路工程中占有较大比例，是公路工程的重要组成部分，这主要表现在工程数量和工程造价两个方面。据有关资料统计，涵洞工程数量约占桥涵总数的60%～70%，平原地区平均每公里1～3座，山岭重丘区平均每公里4～6座；涵洞工程造价约占到桥涵总额的40%左右。涵洞的施工工艺对于涵洞建设又起着决定性的作用，加大对涵洞施工工艺的研究和改进必将促进公路建设事业的发展。
　　一、涵洞的定义、组成及分类
　　1、涵洞的定义
　　涵洞是指在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通，修筑于路面以下的过路结构，通过这种结构可以让水从公路的下面流过。涵洞是根据连通器的原理，常用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等材料筑成。其作用与桥相同，但一般孔径较小，形状主要有管形、箱形及拱形等。此外，有的涵洞还是一种洞穴式水利设施，有闸门以调节水量。
　　2、涵洞的组成
　　涵洞是设于路基下的排水孔道，通常有洞身、洞口建筑两大部分组成。
　　洞身是形成过水孔道的主体，它应具有保证设计流量通过的必要孔径，同时要求本身坚固稳定。洞身的作用是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，并将其传递给地基。洞身通常由承重结构（如拱圈、盖板等）、涵台、基础以及防水层、伸缩缝等部分组成。
　　洞口是洞身、路基、河道或道路三者的连接构造物。洞口建筑由进水口、出水口和沟床加固三部分组成。洞口的作用是：一方面使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅；另一方面确保路基边坡稳定，使之免受水流冲刷。沟床加固包括进出口调治构造物，减冲防冲设施等。
　　3、涵洞的分类
　　涵洞根据不同的标准，可以分为很多种。按照构造形式，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵。按填土情况不同分类，涵洞可以分为明涵和暗涵。明涵洞顶无填土，适用于低路堤及浅沟渠处；暗渠是洞顶有填土，且最小的填土厚度应大于50cm，适用于高路堤及深沟渠处。按建筑材料分类，涵洞可分为砖涵、石涵、混凝土涵及钢筋混凝土涵等。按水利性能分类，涵洞可分为无压力式涵洞、半压力式涵洞、压力式涵洞。无压力涵洞指的是入口处水流的水位低于洞口上缘，洞身全长范围内水面不接触洞顶的涵洞；半压力式涵洞指的是入口处水流的水位高于洞口上缘，部分洞顶承受水头压力的涵洞；压力式涵洞指的是涵洞进出口被水淹没，涵洞全长范围内以全部断面泄水。
　　二、涵洞的施工工艺
　　 目前，高速公路工程建设中用到的涵洞，以箱涵最多。箱涵不是盖板明渠，箱涵的盖板及涵身、基础是用钢筋砼浇筑起来的一个整体，可用来排水、过人及车辆通过。箱涵适用于软土地基，但造价比较高。现以大广高速京衡段LQ7标的K64+491.3箱涵为例，具体介绍这种涵洞的施工工艺。该箱涵的参数为，与路线夹角70°、孔径6m、高3.5m，其具体的施工工艺如下。
　　1、施工准备
　　根据招投标文件、施工合同，设计文件及公路桥涵施工技术规范，编制施工组织设计。做好测量资料的复核及导线点、水准点位的复测，将施工组织设计、测量资料的复核及砼的施工配合比设计报监理工程师审批。审批通过后，架设全站仪精确放出箱涵基础的四个角，测出原地面的标高。
　　2、施工方法
　　第一步基坑开挖。基坑开挖采用人工配合挖掘机作业，当挖至高于设计0.3～0.4m时，用人工配合继续开挖修整成型。基底的平面尺寸要比基础的平面尺寸宽出1m多，基坑挖的不深且土质良好，基坑坑壁不用支护加固。考虑到春天的雨水稀少，基坑口周堆土堆防止地表水的流入，为缩短基坑暴露时间，预计好基坑成型的时间且提前通知监理工程师，在基坑达到设计要求后立即进行检查。基底经监理工程师检验地基承载力符合设计要求并签订隐蔽检查证书后，且按照图纸设计回填20cm砂砾垫层并夯实检测后，才能进行基础砼浇筑。
　　第二步浇筑基础砼。砼用料采用符合设计要求的砂、卵石和水泥，卵石粒径不得超过结构物最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。水泥采用普通硅酸盐水泥32.5R，砼采用SF60型水泥砼拌和楼出料，以确保砼的标号和质量。每隔4m在板接缝处设一道沉降缝，缝宽1～2cm，沉降缝平行路中线布设，在浇筑时用符合设计要求的泡沫材料填塞。基础砼一次浇筑，不留施工缝。
　　第三步箱底浇筑。箱底采用60cm厚的C30的钢筋砼。在基础上清刷干净后绑扎钢筋，支立定型钢模板，自检合格后报监理工程师，检验合格签字确认后浇筑砼。图纸设计整个涵洞分两次浇筑，先浇筑地板及腹板内壁以上30cm。为了保证两次浇筑有良好的接触面，第一次浇筑完成后应刷毛处理。
　　第四步涵身浇筑。涵洞墙身砼用料和第一次浇筑板底的砼相同。涵洞墙身采用搭支架、支立定型钢模板现浇施工。支架的立柱应保持稳定，并用斜撑拉杆固定；安装侧模板时，应防止模板位移和凸出。模板安装完毕后，必须严格检查其各个平面位置尺寸的准确性和垂直度、顶面标高、节点联系及纵横向稳定性。经自检无误后，报监理工程师验收签字确认后，方可浇筑砼。每隔4m在板接缝处设一道沉降缝，缝宽2cm，沉降缝平行路中线布设，在每浇筑一次之后用符合设计要求的泡沫材料填塞。砼浇筑时按顺序和方向分层、分班浇筑，每层不超过30cm，上下两班同时浇筑，上层和下层的前后浇筑距离要大于1.5以上。使用插入式振动器，振捣时振动棒移动间距不能超过振动棒作业半径的1.5倍；与侧模要保持50～100mm的距离；插入下层砼50～100mm；对每一振动部位，必须振动到该部位砼停止下沉，不在有气泡冒出，表面呈现平坦、泛浆为止，但也不可过振。每一处振动完毕后，要边振动边徐徐提出振动棒，避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他锚栓等预埋件。拆模时要避免大的震动，遵循先支后拆、后支先拆的顺序，拆时严禁乱抛乱扔。养护采用土工布覆盖洒水养生，并常保持砼表面湿润。
　　第五步盖板现浇。支立满堂式钢管支架并保证其稳定性、强度及刚度。在支架上铺设底模，模板应保持其表面平整，接缝密实不漏浆，测量模板面标高并保证与设计标高一致。在模板上绑扎钢筋，钢筋应用铁丝绑扎结实，间距匀称，接头布置在内力较小处并错开布置。钢筋与底模间设置垫块，垫块要与钢筋绑扎结实。侧模板安装要设立支撑固定、拉杆，力求牢稳。经自检合格后报监理工程师，验收签字确认后方可浇筑砼。养护同样采用土工布覆盖洒水养生，并常保持砼表面湿润。
第六步涵背两侧的填筑。在涵洞防水层作好且顶板砼强度达到100%后，方可安排涵洞台背回填，涵洞两侧应对称均匀分层同步进行填筑施工。在涵洞两侧不少于2倍孔径范围内对称进行，涵台背后1m范围内采用轻型夯实机械施工，当顶部填筑厚度大于1m后允许使用重型施工机械。涵洞台背回填必须分层填筑压实，并检测每一层压实度，符合规范要求则报监理，确认后再进行下一层填筑，分层填筑厚度为20cm。
　　三、结语
　　近年来，随着在交通基础设施的投入力度加大，我国的公路建设事业发展迅速、业绩斐然。但是，国内公路建设市场还远未成熟，同发达的欧美国家相比，无论市场规模、产品档次、品种规格、消费水平等方面都还有相当大的差距。随着市场经济的发展，公路建设技术水平、产品质量正在提高，应用领域的不断扩展，我国的公路建设将会有巨大的市场需求和发展空间，特别高速公路工程建设必将得以迅速发展。作为公路建设中的支柱，公路桥梁和涵洞建设在公路特别是高速公路建设中必将发挥更加突出明显的作用。因此，在涵洞的建设方面应继续投入更多的技术关注，尤其注重涵洞的施工工艺，以利于涵洞质量保证和环境保护，以适应公路建设的需要。

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