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【摘要】涵洞的基礎设计和施工质量好坏，是整个结构物质量的根本。基础工程属于是隐蔽工程，如有缺陷很难发现，也很难进行弥补或修复，而这些缺陷往往直接影响整个结构物的使用及安危。在某种情况下，基础工程施工的进度，经常控制整个结构物施工的进度。本文分析探讨了市政工程中涵洞基础设计。
【关键词】市政工程涵洞基础设计
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：
涵洞设计作为市政工程设计中必不可少的一个部分，在市政工程的设计过程中扮演着重要的角色，应认真做好工程外业勘查和内业设计工作。合理有效地利用外业勘查资料，协调好工程设计中各专业组之间的关系，做好工程资料的及时互动交流，能有效提高涵洞的设计效率，降低工程造价，减少工程设计事故的发生。
一、、涵洞基础设计的要求
1、基本要求
涵洞基础的设计应保证具有足够强度、稳定性和耐久性。应结合结构物和地基特点、要求，根据桥涵处的水文、地质、地形、结构形式、材料供应和施工条件等，合理地选择基础的类型，地基的加固形式，确定基础的埋置深度，做到全面分析、综合考虑、精心设计。涵洞址处的工程地质好坏，直接影响基础的强度和稳定。地质构造对基础类型的选择有着决定性的意义，设计时应当认真查明涵洞处的地质情况，为涵洞的基础设计提供可靠的原始资料。
2、基础设计的资料收集
涵洞基础的设计方案与计算中有关参数的选用，都需要根据当地的地质条件、水文条件、结构形式、荷载特性、材料情况及施工要求等因素全面考虑。施工方案和方法也应当结合设计要求、现场地形、施工技术设备、施工季节、气候条件、水文等情况来研究确定。因此，应在正式设计之前通过仔细地调查研究，充分掌握必要的、符合实际情况的资料。涵洞基础的设计除应掌握有关该涵洞所需的资料，包括结构形式、涵洞孔径、承受荷载及国家颁发的设计、施工技术规范外，还应注意工程地质、水文资料的搜集和分析，重视土质、建筑材料的调查和试验。涵洞基础的设计应掌握的资料，其中各项资料的内容范围，可根据涵洞工程的规模、重要性及涵洞处的工程地质、水文条件的具体情况和设计阶段确定取舍。
二、市政工程中涵洞基础类型的选择
涵洞的基础类型很多，可根据建筑材料、结构形式和工作条件不同来划分。各类基础的特点和适用条件如下。
1、按建筑材料不同划分：涵洞基础按建筑材料不同，可分为石材基础、砖材基础、混凝土基础和钢筋混凝土基础。在选择基础建筑材料时，主要应从材料的耐久性，包括抗冻性、抗水性和抗风化性，当地材料的储量，并结合机械化程度、劳动力条件、施工方法及施工期限等方面综合考虑。石材基础：一般采用水泥砂浆砌块片石，在地下水位以上也可用掺石灰的混合砂浆砌筑。砖材：基础在缺乏石材的地区，也可采用砌砖基础。由于砖的强度和耐久性均较差，所以在永久性涵洞中不提倡应用。根据施工实践经验，如将基础四周面层用浸透沥青的砖砌筑，可以大大提高砖砌体的抗冻性和耐久性。石材的强度等级不应小于MU30，砌筑砂浆的强度等级不应小于M5。由于浆砌块片石水泥用量较少，所以在石材丰富地区，一般的永久性涵洞采用较多。但是，浆砌块片石劳动强度较大，砌体的整体性稍差。混凝土基础混凝土：基础工程中最常用的材料，具有施工简便、整体性好、便于机械化施工等特点。涵洞基础混凝土的最低强度等级为C15。为了节约水泥、降低造价，可在混凝土中掺入含量不大于25%的片石，片石的强度等级不低于MU25，且不低于混凝土的强度等级。另外，还可采用各种形状的混凝土预制块来砌筑。钢筋混凝土基础：当基础承受较大挠曲时，可采用钢筋混凝土浇筑。混凝土的强度等级不应低于C15。由于钢筋混凝土的抗压和抗拉强度均较高，因此能够在较小的埋置深度内取得较大的支撑面积。
2、按结构形式不同划分：根据上部构造的要求及地基情况的不同，涵洞基础的构造形式可分为非整体性基础和整体式基础。非整体性基础非整体性基础又称为分离式基础，它是单独修筑在各涵台下相互独立的基础，一般在跨径较大及地基强度较高时采用。整体式基础一般为矩形基础，其尺寸通常是由上部结构的大小而定，而不受地基承载力的控制。当地基土质不均匀时，为防止不均匀沉降和局部破坏，或因涵洞跨径较小基础相距太近，或为了施工过程中的便利，往往将涵台下基础联合成整体式基础。
3、按工作条件不同划分：涵洞按其工作条件不同，可分为刚性基础和柔性基础，它们分别适用于不同的情况下。刚性基础：当基础材料的强度较低时，其结构尺寸可以不满足抗弯曲强度的要求，计算中可不计其弯曲变形，这种基础称为刚性基础，如石料、黏土砖及混凝土基础等。柔性基础：在上部荷载作用考虑其弯曲变形者，则称为柔性基础。如将涵管置于天然土层或砂砾石垫层上，这种无基涵管的下部也属于柔性基础。但在经常有水或涵洞前壅水较高，以及淤泥、沼泽和严寒地区，均不宜采用柔性基础。
三、基础的埋置深度设计
工程实践证明，影响涵洞基础埋置深度主要有三个因素：一是地基土壤的强度，即地基承载力大小；二是水流的流速及冲刷能力；三是地基冰冻的程度。考虑这三个方面的因素，基础的埋置深度应符合下列要求。
1、埋置深度：设置于基岩上的基础。一般可直接置于基岩上，但应当将风化层彻底清除。如果风化层较厚难以清除干净时，也可置于风化层中，埋置深度应根据风化程度、冲刷情况及承载力大小而定。当地基为一般土壤河床且无冲刷时，基础应埋置于地面下不小于0.6m 或1．0m，盖板涵为0.6m，石拱涵为1．0m。如河床上有铺砌时，一般宜设置在铺砌层底面以下1．0m。当地基为一般淤泥或软弱层时，应根据地质情况采用扩大基础、倒拱、块石挤淤、砂及木桩挤密、换土、砂垫层等加固措施。在有冲刷的河道上，由于涵洞都设置铺底，一般不考虑冲刷深度对基础埋深的影响。冰冻对地基的影响较大，地基土壤冻胀后承载能力大大降低，特别是在春季消融后会引起土基翻浆，严重影响基础的稳定。因此在冰冻地区，基础埋置深度还应考虑冰冻深度。
2、涵洞的刚性扩大基础：当地基承载能力不足时，可采用设置多层的扩大基础，刚性基础扩大时，台阶的挑出长度应与台阶高度保持一定的比例，通常用刚性角口来控制。对于砖、片石、块石和料石砌体，当采用M5 级以下砂浆砌筑时，刚性角应当取口≤30°；当采用M5 级以上砂浆砌筑时，刚性角应取a≤35°。当采用混凝土浇筑时，刚性角应取口≤40°或口≤45°。基础的厚度应根据墩台身的结构形式、荷载大小、选用的基础材料等来确定。基底的标高应按照上述埋置深度要求确定，水中基础的顶面一般不高于最低水位，在季度性河流或旱地上的墩台基础，应不宜高出地面，以免将基础碰坏。这样，基础的厚度可按上述要求所确定的基础底面和顶面标高求得。基础的平面尺寸基础的平面形状一般应根据墩台身底面的形状而确定，实体墩身的截面常采用圆端形基础的剖面尺寸刚性扩大基础的剖面形状，一般做成矩形或台阶形。自墩台身底边缘至基顶边缘的距离称为襟边，其一方面是扩大基底面积，提高基础的承载力，同时也便于对基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差进行调整，也为了满足支立墩台身模板的需要。其值应视基底面积的要求、基础厚度及施工方法而定。根据工程施工经验，墩台基础的襟边最小值为20cm。所拟定的基础尺寸，应是在可能的最不利荷载组合条件下，能保证基础本身足够的结构强度，并能使地基与基础的承载力和稳定性均能满足要求。台阶式基础每层的台阶高度，通常为0.5～1.0m。在一般情况下，各层台阶宜采用相同厚度。
参考文献：
[1] 黄劲松.浅谈高填土涵洞的基础设计[J]. 北方交通. 2006(05)
[2] 赵海.山区高等级公路涵洞基础的设计[J]. 筑路机械与施工机械化. 2006(08)
【关键词】市政工程涵洞基础设计
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：
涵洞设计作为市政工程设计中必不可少的一个部分，在市政工程的设计过程中扮演着重要的角色，应认真做好工程外业勘查和内业设计工作。合理有效地利用外业勘查资料，协调好工程设计中各专业组之间的关系，做好工程资料的及时互动交流，能有效提高涵洞的设计效率，降低工程造价，减少工程设计事故的发生。
一、、涵洞基础设计的要求
1、基本要求
涵洞基础的设计应保证具有足够强度、稳定性和耐久性。应结合结构物和地基特点、要求，根据桥涵处的水文、地质、地形、结构形式、材料供应和施工条件等，合理地选择基础的类型，地基的加固形式，确定基础的埋置深度，做到全面分析、综合考虑、精心设计。涵洞址处的工程地质好坏，直接影响基础的强度和稳定。地质构造对基础类型的选择有着决定性的意义，设计时应当认真查明涵洞处的地质情况，为涵洞的基础设计提供可靠的原始资料。
2、基础设计的资料收集
涵洞基础的设计方案与计算中有关参数的选用，都需要根据当地的地质条件、水文条件、结构形式、荷载特性、材料情况及施工要求等因素全面考虑。施工方案和方法也应当结合设计要求、现场地形、施工技术设备、施工季节、气候条件、水文等情况来研究确定。因此，应在正式设计之前通过仔细地调查研究，充分掌握必要的、符合实际情况的资料。涵洞基础的设计除应掌握有关该涵洞所需的资料，包括结构形式、涵洞孔径、承受荷载及国家颁发的设计、施工技术规范外，还应注意工程地质、水文资料的搜集和分析，重视土质、建筑材料的调查和试验。涵洞基础的设计应掌握的资料，其中各项资料的内容范围，可根据涵洞工程的规模、重要性及涵洞处的工程地质、水文条件的具体情况和设计阶段确定取舍。
二、市政工程中涵洞基础类型的选择
涵洞的基础类型很多，可根据建筑材料、结构形式和工作条件不同来划分。各类基础的特点和适用条件如下。
1、按建筑材料不同划分：涵洞基础按建筑材料不同，可分为石材基础、砖材基础、混凝土基础和钢筋混凝土基础。在选择基础建筑材料时，主要应从材料的耐久性，包括抗冻性、抗水性和抗风化性，当地材料的储量，并结合机械化程度、劳动力条件、施工方法及施工期限等方面综合考虑。石材基础：一般采用水泥砂浆砌块片石，在地下水位以上也可用掺石灰的混合砂浆砌筑。砖材：基础在缺乏石材的地区，也可采用砌砖基础。由于砖的强度和耐久性均较差，所以在永久性涵洞中不提倡应用。根据施工实践经验，如将基础四周面层用浸透沥青的砖砌筑，可以大大提高砖砌体的抗冻性和耐久性。石材的强度等级不应小于MU30，砌筑砂浆的强度等级不应小于M5。由于浆砌块片石水泥用量较少，所以在石材丰富地区，一般的永久性涵洞采用较多。但是，浆砌块片石劳动强度较大，砌体的整体性稍差。混凝土基础混凝土：基础工程中最常用的材料，具有施工简便、整体性好、便于机械化施工等特点。涵洞基础混凝土的最低强度等级为C15。为了节约水泥、降低造价，可在混凝土中掺入含量不大于25%的片石，片石的强度等级不低于MU25，且不低于混凝土的强度等级。另外，还可采用各种形状的混凝土预制块来砌筑。钢筋混凝土基础：当基础承受较大挠曲时，可采用钢筋混凝土浇筑。混凝土的强度等级不应低于C15。由于钢筋混凝土的抗压和抗拉强度均较高，因此能够在较小的埋置深度内取得较大的支撑面积。
2、按结构形式不同划分：根据上部构造的要求及地基情况的不同，涵洞基础的构造形式可分为非整体性基础和整体式基础。非整体性基础非整体性基础又称为分离式基础，它是单独修筑在各涵台下相互独立的基础，一般在跨径较大及地基强度较高时采用。整体式基础一般为矩形基础，其尺寸通常是由上部结构的大小而定，而不受地基承载力的控制。当地基土质不均匀时，为防止不均匀沉降和局部破坏，或因涵洞跨径较小基础相距太近，或为了施工过程中的便利，往往将涵台下基础联合成整体式基础。
3、按工作条件不同划分：涵洞按其工作条件不同，可分为刚性基础和柔性基础，它们分别适用于不同的情况下。刚性基础：当基础材料的强度较低时，其结构尺寸可以不满足抗弯曲强度的要求，计算中可不计其弯曲变形，这种基础称为刚性基础，如石料、黏土砖及混凝土基础等。柔性基础：在上部荷载作用考虑其弯曲变形者，则称为柔性基础。如将涵管置于天然土层或砂砾石垫层上，这种无基涵管的下部也属于柔性基础。但在经常有水或涵洞前壅水较高，以及淤泥、沼泽和严寒地区，均不宜采用柔性基础。
三、基础的埋置深度设计
工程实践证明，影响涵洞基础埋置深度主要有三个因素：一是地基土壤的强度，即地基承载力大小；二是水流的流速及冲刷能力；三是地基冰冻的程度。考虑这三个方面的因素，基础的埋置深度应符合下列要求。
1、埋置深度：设置于基岩上的基础。一般可直接置于基岩上，但应当将风化层彻底清除。如果风化层较厚难以清除干净时，也可置于风化层中，埋置深度应根据风化程度、冲刷情况及承载力大小而定。当地基为一般土壤河床且无冲刷时，基础应埋置于地面下不小于0.6m 或1．0m，盖板涵为0.6m，石拱涵为1．0m。如河床上有铺砌时，一般宜设置在铺砌层底面以下1．0m。当地基为一般淤泥或软弱层时，应根据地质情况采用扩大基础、倒拱、块石挤淤、砂及木桩挤密、换土、砂垫层等加固措施。在有冲刷的河道上，由于涵洞都设置铺底，一般不考虑冲刷深度对基础埋深的影响。冰冻对地基的影响较大，地基土壤冻胀后承载能力大大降低，特别是在春季消融后会引起土基翻浆，严重影响基础的稳定。因此在冰冻地区，基础埋置深度还应考虑冰冻深度。
2、涵洞的刚性扩大基础：当地基承载能力不足时，可采用设置多层的扩大基础，刚性基础扩大时，台阶的挑出长度应与台阶高度保持一定的比例，通常用刚性角口来控制。对于砖、片石、块石和料石砌体，当采用M5 级以下砂浆砌筑时，刚性角应当取口≤30°；当采用M5 级以上砂浆砌筑时，刚性角应取a≤35°。当采用混凝土浇筑时，刚性角应取口≤40°或口≤45°。基础的厚度应根据墩台身的结构形式、荷载大小、选用的基础材料等来确定。基底的标高应按照上述埋置深度要求确定，水中基础的顶面一般不高于最低水位，在季度性河流或旱地上的墩台基础，应不宜高出地面，以免将基础碰坏。这样，基础的厚度可按上述要求所确定的基础底面和顶面标高求得。基础的平面尺寸基础的平面形状一般应根据墩台身底面的形状而确定，实体墩身的截面常采用圆端形基础的剖面尺寸刚性扩大基础的剖面形状，一般做成矩形或台阶形。自墩台身底边缘至基顶边缘的距离称为襟边，其一方面是扩大基底面积，提高基础的承载力，同时也便于对基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差进行调整，也为了满足支立墩台身模板的需要。其值应视基底面积的要求、基础厚度及施工方法而定。根据工程施工经验，墩台基础的襟边最小值为20cm。所拟定的基础尺寸，应是在可能的最不利荷载组合条件下，能保证基础本身足够的结构强度，并能使地基与基础的承载力和稳定性均能满足要求。台阶式基础每层的台阶高度，通常为0.5～1.0m。在一般情况下，各层台阶宜采用相同厚度。
参考文献：
[1] 黄劲松.浅谈高填土涵洞的基础设计[J]. 北方交通. 2006(05)
[2] 赵海.山区高等级公路涵洞基础的设计[J]. 筑路机械与施工机械化. 2006(08)