宁启线增建二线工程既有涵洞接长设计总结

【摘要】：通过对宁启铁路复线既有涵洞接长设计，总结了接长涵勘测、设计及施工防护要点，从而确保小桥涵的安全、适用。为今后改造铁路小桥涵设计及配合施工提供参考。

【关键词】：改建铁路 小桥涵勘测 接长设计防护

中图分类号：F530.3 文献标识码：A 文章编号：

一、既有线情况简介

宁启铁路南京至南通段地处苏北平原，河网密布，原设计中为保持生态，不破坏既有排灌水系，桥涵设置时一般不改移既有河沟，以斜交斜做通过，保持原水系顺畅。既有小桥涵按洪水频率1/50进行设计，设计活载为中—活载。根据现场调查及工务部门掌握的资料，涵洞结构完好，本次增建二线时接长利用。

据统计，宁启铁路复线电化工程共设计涵洞1582座，其中658座圆涵（含倒虹吸等），924座框架涵（含盖板涵、方涵），其中接长涵洞占到涵洞设计70%以上。

二、既有涵的勘测

既有涵勘测期间工作主要有涵洞竣工图等资料的收集和现场丈量。其中丈量工作应该全面、细致，主要包括涵洞的中心里程、斜交角度、孔径、顶板厚度、帽石及流水面标高等。由于部分排洪涵淤积较严重，必须清除淤泥准确测出涵洞底板顶标高，以免照成接长涵流水面标高高于既有涵而影响排洪能力。既有涵洞数据丈量必须准确可靠，方可保证下步施工图纸设计的质量，新建接长部分与既有部分合理顺接。

三、接长涵洞设计

1、 涵洞设计的一般性原则

（1）填土高度：新建涵洞涵顶至轨底的高度不得小于1.2m，困难条件下涵顶不得高出路基基床底层表面。不满足上述要求时可以采用框架涵，但框架涵的最小覆土厚不小于0.8m。接长涵洞涵顶覆土厚不满足现行规范要求时，可以优先考虑设置框架涵接长(或新建)，并使涵顶覆土厚不小于0.8m，特别困难地段涵顶覆土厚可以采用0.65m。

（2）涵长：新建或接长涵洞总长度必须满足《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005中5.4.2条的规定，当不满足时，应采取措施（如加大净高、孔径，或设检查井等）。

（3）既有涵利用原则：结构良好，又无严重水害，则考虑接长；出现以下情况者应予以废弃，并在原涵位附近适当处另建新涵：

A、结构损坏严重；

B、有水害，孔径

C、流水面标高过高。

（4）增建二线旧涵接长原则：既有涵为圆涵时按圆涵接长，但需满足规范涵长要求。既有涵为盖板涵、框架涵时，增建二线均采用框架涵。

（5）斜交角度：不大于45°，且按5°、10°、15°、20°……设置。斜交角度＞15°时，出入口宜采用斜交形式处理，若既有涵洞为斜交正做，接长涵洞亦斜交正做。

2、 涵洞类型选择

涵洞一般采用圆涵、盖板涵、框架涵。

灌溉涵（如龙渠、毛渠）可采用圆涵，但主要灌渠（如干渠、支渠）和交通采用盖板涵、框架涵。地基承载力小于180kPa且大于150kPa时根据选用圆涵或框架涵，地基承载力大于180kPa时采用盖板涵，地基承载力小于150kPa时采用框架涵。

3、 涵洞平纵断面布置

新建涵涵位通常设于河沟、道路中心，接长涵洞应与既有涵对孔设置。当沟、路相邻并行涵洞设置密集的工点，可以考虑维持交通涵位置，适当调整流水涵洞位置。

新建或接长涵洞应尽量不要改变天然河沟或道路的现况，原则上涵洞流水面标高及坡度应与天然沟床、既有涵洞的标高及坡度一致；交通涵洞路面标高及坡度应与道路、既有涵路面标高及坡度一致。涵身纵坡按5‰设置。交通涵宜设置5‰坡度，排洪涵根据流量情况设置的坡度不应小于临界坡度。

4、涵洞基础

涵洞基础一般采用扩大基础，基础采用50cm厚C20混凝土，基底换填10cm碎石垫层。如基底应力不满足设计要求时（圆涵基底持力层的容许承载力[σ]＜150kpa、盖板涵、框架涵基底持力土层基本承载力＜设计承载力），采用换填、碎石桩法、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩法等加固处理。

换填法：适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。

碎石桩法：适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基。对饱和粘土地基上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换处理。砂石桩法也可用于处理可液化地基。

水泥土搅拌桩法：适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂上等地基。

高压旋喷桩法：适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

5、 涵洞出入口

（1）出入口形式：圆涵：孔径1.0ｍ采用端墙式，1.25ｍ、1.5ｍ采用翼墙式，有路基排水需要设置的排水涵根据具体情况设置。

(2)铺砌：

过水涵：采用35cm厚M10浆砌片石，垂裙深度不小于1ｍ，出口处铺砌应适当加长，垂裙加厚加深。

交通涵：应采用20cm厚C30混凝土防磨层，并应顺接既有路面。

(3)接长涵洞：

接长处：既有涵出入口为端墙式，需凿除帽石、沟床铺砌及锥体；既有涵出入口为翼墙式，需凿帽石、翼墙、翼墙基础、沟床铺砌及锥体。如接长涵较既有涵截面尺寸大，需在既有涵端砌筑一圈C30混凝土挡块，厚度不小于30cm，防止相接处出现漏空现象。

6、涵长计算

法一：涵洞出入口沟底流水面标高已知（比较适合于坡度较陡的山区涵洞涵长计算）

根据公式：

正交时，

H流水面——接长侧涵洞出/入口处的流水面标高

Lx1、 Lx2——正线至最左/右侧设计线中线

W左、W右——最左/右侧设计线路肩半宽

m1、m2——路基各级边坡的边坡系数

H1——路堤第一级边坡的高度（一般为定值）

H左/右路肩——左/右路肩标高

H左/右流水面——涵洞左/右侧出/入口沟底标高

K——帽石宽度

a—当路堤边坡较缓，涵洞翼墙长度不够，涵洞长度以锥体高度控制时，所增加的涵洞长度（圆涵的翼墙按1:1.5设计，当m2＝1.75时，需计a值影响）

斜交时，

法二：仅用接长侧洞口流水面标高Hj流水面及涵底纵坡i

（比较适合于平原地区涵洞涵长计算）

设涵底纵坡为i，涵洞流水面左高右低为正。

根据公式：

Hj流水面——接长侧既有涵的流水面标高（如不能直接得到宜用顶板底标高-结构高）

右侧接长时，出/入口处的流水面标高H右流水面＝Hj流水面-i*L右接长

左侧接长时，出/入口处的流水面标高H左流水面＝Hj流水面+i*L左接长

Lj——接长侧既有涵长

其余字母意义见前

考虑线路纵坡时：

接长涵洞如线路纵坡及斜交角度较大，可以直接将涵洞中心处路肩标高H路肩改为计算涵长的路肩标高（不考虑纵坡时计算出的涵长接长值*sin*j+涵洞中心处路肩标高H路肩，j为线路纵坡，需注意是上坡还是下坡）。

四、涵洞施工时对既有线的防护

涵洞接长施工需要拆除既有涵洞的翼墙及其它附属结构，而拆除部分恰好处于路基边坡处，对路基边坡稳定有重大影响。尤其是大孔径（孔径大于3m），填土高度大于2m的涵洞，基坑开挖深度深、开挖范围大，若不对线路加固，则直接危及行车安全，因此必须采用挡护措施，必要时要采用槽钢桩、挖孔桩和线路扣轨防护以保证线路行车安全。

五、结论

接长涵设计工作的重点在于对既有涵现场资料掌握的准确程度和根据现场情况采取适合的线路加固方式。这样才能与既有涵合理顺接并确保行车安全。

参考文献

《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005

《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10002.5-2005

《桥涵地基和基础》铁道第三勘察设计院