1、说 明一、技术标准与设计规范：1、交通部部颁标准公路工程技术标准JTG B01-20032、交通部部颁标准公路桥涵设计通用规范JTG D60-20043、交通部部颁标准公路圬工桥涵设计规范JTG D61-20054、交通部部颁标准公路桥涵地基及基础设计规范JTJ 024-855、交通部部颁标准公路桥涵施工技术规范JTJ 041-20006、交通部部颁标准公路工程抗震设计规范JTJ 004-897、 公路桥涵设计手册（涵洞） 人民交通出版社（1994 年）8、 铁路桥涵设计基本规范TB10002120059、河北省交通厅公路管理局文件冀交公路字（2005）218 号关于印发“河北省公路桥涵设计通
2、用图编制工作会议”有关文件的通知二、技术指标：1、净跨径：2.00、2.50、3.00、4.00、5.00 米2、斜度：0/30（涵洞轴线与路线法线之夹角）3、荷载等级：公路级公路级4、涵洞净跨径、净空及地基土的容许承载力：净跨径（m） 矢跨比涵台高度（m）涵顶填土高度（m）地基容许承载力 （ KPa）备注2.00 2.0、2.52.50 2.0、 2.5、3.03.00 2.5、 3.0、3.54.00 2.5、 3.0、4.05.001/22.5、 3.0、4.00.52.0、2.04.04.06.0、6.08.08.010.0、10.012.012.020.0250、300350、400
3、450、500填土高12.020.0m涵洞采取减荷措施4.00 4.0 12.015.0、15.018.018.020.0 600800850、9005.001/34.0 12.015.0、15.018.018.020.0 950、11001250地基应通过处理满足承载力的要求4.00 4.0 15.018.0、18.020.0 6008005.00 1/3 4.0 12.015.0 600800基础采用三层台阶三、主要材料材料强度应满足公路圬工桥涵设计规范 （JTG D612005）所规定的各项指标。主要材料中，满足受冰冻影响地区(一月份平均气温低于10)所使用材料的抗冻性指标要求。结构部位
4、 石 料 石料抗冻性指标 砂 浆0.512.0 MU50 细料石 25 M7.5 拱 圈12.020.0 C40 砼预制块 25 M10.0护 拱 MU50 块石 25 M7.5 0.512.0 MU40 块石 25 M7.5 涵台台身12.020.0 MU40 块石 25 M10.00.512.0 MU40 块石 25 M7.5 涵台基础12.020.0 MU30 块石 25 M10.0八字墙墙身 MU30 片石 25 M5.0 八字墙基础 MU30 片石 25 M5.0 缘 石 MU30 粗料石 涵 底 铺 砌 MU30 片石 25 M5.0 洞 口 铺 砌 MU30 片石 25 M5.0
5、 四、设计要点1、拱圈计算采用等截面无铰拱。2、在计算拱圈内力时，不考虑曲率、剪切变形、弹性压缩时对内力的影响，也不计温度变化影响力。3、拱上恒载按土柱压力计算。4、路面车辆活载对涵顶的压力：当填土高度为 0.5m 时，按 45角分布；当填土高度大于 0.5m 时，按30角分布。填土内摩擦角为 35，土容重 18KN/m。5、涵洞过水流量按无压力式涵洞设计。确定涵底坡度时，一般应小于本图册水力计算表中设定流速下的最大坡度 imax，同时应大于表中的临界坡度 ik。当设计涵底坡度小于临界坡度时，泄水能力应予折减。6、本图材料数量表中涵洞洞口数量按八字墙型式给出。7、使用时可根据涵底地基容许承载力
6、适当选用分离式单层、双层或多层基础的拱涵。当涵底地基容许应力较低时，必须对地基进行加固处理，以符合设计要求。8、涵洞洞口处的路基边坡应与涵洞所在路段路基边坡保持一致，本图提供了填土高 0.5-8.0 米时边坡按11.5 和填土高 8.012.0 米时按 11.75 边坡进行设计的尺寸，如边坡坡率为其它值时需要另行设计。9、考虑到安全因素，涉及到的高填土涵洞（1220m）采用密度为 20g/cm3、厚度为 20cm 的 EPS 板材进行减荷。其涵顶土压力集中系数 K 可以取为 0.6。涵侧的垂直土压力和侧向土压力不进行折减。高填土涵洞（1220m）采取减荷措施后的主拱圈厚度采用 12m 高填土的
7、结果。五、施工要点1、涵洞的进出水口，洞身与八字墙应分离砌筑。2、拱圈砌块受力面的砌缝应作幅射状并垂直于拱轴线。拱圈和出入口拱上端墙砌筑时应由拱脚向拱顶地称、均衡的进行。3、拱圈与涵台连接部分的拱座砌筑时，其砌缝应与拱轴线垂直。所有砌体均须使砌块于顺相间、相互咬码。砌体均应密实，砂浆充填饱满 ，不得留有空隙。4、涵身在顺水流方向每隔 4.06.0m 设置沉陴缝一道，沉降缝贯穿整个断面，缝宽 2cm。坚实地基（如岩石等）上可不设沉降缝。5、凡在地基的土质变化较大、基础埋置深度不一或地基容许承载力发生较大变化，以及路基填挖交界处均应设置沉降缝。6、沉降缝的防水措施在基础顶面以下，填嵌涂沥青木板或沥
8、青砂，也可以用粘土填入捣实，并在流水面边缘以 13 水泥砂浆填塞，深度约 15cm。在基础顶面以上，按缝外侧以热沥青浸制麻筋填塞，深度约5cm，内侧以水泥砂浆填塞，深度约为 15cm，中间空隙填以粘土。7、台背排水设施，在北方干旱少雨地区可以取消，但在雨水较多地区，仍须按图示修建。高填土拱涵可不考虑台背排水设施。8、为防止河床过度冲刷，可采用铺砌措施对河床进行加固处理。对倾斜较大的岩石河床，基础和铺砌可做成阶梯形。洞底和洞口铺砌必须注意平整，砂砾垫层必须均匀、密实。9、洞底和洞口铺砌采用浆砌片石铺设。10、位于冻胀土地区的涵洞，洞口两端 2m 范围内基底应置于冻土线以下。11、冬季进行混凝土或
9、砌体施工时，应按照公路桥涵施工技术规范中的相应要求注意防冻。12、涵台台后的填土应在涵洞砌体砂浆或混凝土强度达到设计强度的 75%时方可进行，同时应严格按水平分层，对称地按照路基设计要求的压实度填筑、压实。对涵台较高，不易达到碾压效果的涵台台后填土，可在该范围内填筑碎石或砂性材料，并注意两边对称进行。13、施工中当涵顶填土高度大于 0.5m 时，方可采用振动式碾压设备对涵洞范围内的涵顶填土进行碾压。六、高填土涵洞采用 EPS 板减荷措施的说明涵洞属于条形上埋式构筑物，在填土较高的情况下，垂直土压力是决定结构断面尺寸的控制因素。高填土涵洞洞顶垂直土压力的影响因素很多，填土高度、涵洞基础及地基的刚
10、度、地形条件和施工方法等因素的变化，都会引起涵顶内外土柱间沉降差的变化，从而在涵顶产生附加的垂直土压力，使得涵顶垂直土压力增大。在公路桥涵设计手册 涵洞的附录三中分不同情况对涵顶的垂直土压力变化进行了讨论。在现场测试方面，1989 年，中国人民解放军总参工程兵第四设计研究所林选青进行土压力现场测试，其涵顶土压力集中系数 K 在 1.2-1.5 之间。另外，2001 年，长安大学谢永利在广州北二环高速公路进行了土压力测试，测得拱涵洞顶土压力集中系数 K 值大都在 1.5-2.0 之间。而我国过去一些小涵洞出现裂害，大多与垂直土压力估计不足有关。所以在高填土作用下，考虑采取减荷措施，是保证涵洞结构
11、的安全性、减少裂害的有效途径。所谓减荷措施，其工作机理就是采取有效措施，减小涵顶内外土柱间沉降差，甚至产生负的沉降差，使外土柱对内土柱产生向上的附加摩擦力，外土柱与涵洞共同承担涵顶土柱压力，达到降低涵顶垂直土压力值的减荷效果，或者说产生了“土拱效应” 。室内外试验研究结果表明，不同减荷方式方法各有其特点与适用范围，效果也不相同。但总的来看，以洞顶铺填减荷材料(压缩性大于填土的柔性材料 )层，不仅减压效果最佳，可以大大减小洞顶垂直土压力，而且可以减小涵洞与填土之间的沉降差，还可以通过改变涵洞轴线方向的减荷材料层厚度，调整洞轴向垂直土压力分布不均，从而也减小了洞身轴向的不均匀沉降。顾安全等人提出使
12、用 EPS（Expanded Polystyrene）板作为减荷材料。国外 EPS 板在道路工程中已有广泛应用，该减荷方法在国内也经过了一些大型工程实践和试验，已趋于成熟。目前国内除了顾安全等人提出的 EPS 板，其余对高填土涵洞减荷措施研究开展的还是很少。本工程建议填土高度在 1220m 之间的涵洞采用 EPS 板减荷措施。顾安全等在高填土涵洞(管 )采用 EPS 板减荷的试验研究 （岩土工程学报2005 年第五期）中指出，在刚性涵洞顶部和两侧铺设 EPS 柔性材料板具有显著的减荷效果，在其试验条件下，涵顶的垂直土压力约减小了 1/22/3，涵侧的侧向土压力约减小了 1/2。张卫兵在其硕士论
13、文高填方涵洞 EPS 减荷特性试验研究 （长安大学 2004 年）中，以涵顶土压力集中系数 K=0.4 为标准，通过对实际工程数据的分析、拟合，推出一个填土高度与 EPS 板经济厚度的关系曲线。根据该曲线，选取工程中常用的密度为 20g/cm3 的 EPS 板（图中与其接近的为 19 g/cm3） ，按填土高度为 20m，从图中可以选出合理的 EPS 板厚度为 15cm。EPS 铺筑铺设时要求错缝设置，板间的缝隙及高差一般小于 20mm 及 10mm。为使 EPS 板间相互固定，应设置金属联接件，EPS 块各层间采用双面爪型联接件，在顶面及侧面设置单面爪型联接件，底层 EPS 块用 L 型销钉
14、固定于施工基面，边铺设边联接。EPS 板铺设后前后及两侧采用粒径小于 8cm 的碎石回填夯实，其目的为防止有害物质侵人。EPS 板铺设后顶面处理：顶层设置一层 30cm 左右的黄砂，防止水侵入 EPS 板，调整 EPS 板在铺设时产生的高低差。另外， EPS 板块铺设在黄砂找平层上，黄砂找平层厚 40cm，黄砂找平层要求密实，平整铺设 EPS 时施工人员尽量避免在黄砂找平层上行走。防水层采用材料：高分子防水卷材，如氯化聚乙烯（CPE）低密度聚乙烯（LDPE）等。总结：考虑到安全因素，本工程涉及到的高填土涵洞（1220m）采用密度为 20g/cm3、厚度为 20cm的 EPS 板材进行减荷。其涵顶土压力集中系数 K 可以取为 0.6。涵侧的垂直土压力和侧向土压力不进行折减。高填土涵洞（1220m）采取减荷措施后的主拱圈厚度采用 12m 高填土的结果。参考文献顾安全，金滨，冯瑞玲.减荷措施在高填土涵洞中的应用研究 A.中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集C.2U02 .503 一 506.顾安全，郭婷婷，王兴平.高填土涵洞(管) 采用 EPS 板减荷的试验研究C 岩土工程学报.2005 年第五期七、本图主持及编制单位编制单位：河北省交通厅公路管理局
