铁路枢纽东环线古路站场配套设施建设项目-涵洞说明

SⅣ-1铁路枢纽东环线古路站场配套设施建设项目施工图设计SⅣ-1－－初步设计批复意见执行情况按上阶段意见执行，同意桥涵工程设计方案。涵洞设计说明工程概况概述由于重庆铁路枢纽东环线古路站的规划修建，将既有水渠（位于铁路停车场出入口西北侧约80m）改移至A线道路K0+082处边坡外侧，因古路站周边的后期整体规划的实施，所以修建箱涵贯穿广场排水，箱涵与A线道路相交于AK0+082处，在贯穿广场，贯穿广场后与C线道路相交于CK0+130处，同时在C线路基外侧修建明渠相接既有沟渠，进出口均以铺砌沟与原有沟渠顺接。最终引致B、C线交叉口外侧填方边坡处既有沟渠排出。标准及规范《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）《公路涵洞设计规范》（JTG/T3365-02-2020）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB/T1499.1-2017）《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB/T1499.2-2018）主要技术指标设计荷载：城－A级（车辆荷载）；设计洪水频率：城市次干道1/100；地震动峰值加速度值：0.05g；环境类别：Ⅰ类；结构设计安全等级：一级；设计使用年限：30年；结构抗渗等级：P8涵洞设计设计原则涵洞型式的选择及孔跨布置，根据本路段沿线筑路材料分布情况，本着就地取材、节省工程造价为原则，在不降低原有河渠功能，尽量不改变原有自然条件及环境，保障“一沟一涵”，以满足泄洪、农田排灌及配套水利设施需要的条件下，通过现场勘察、资料分析、水文经济比较，选择涵洞型式和孔径。水文计算本项目汇水面积F≤30km2，故本次水文计算采用径流系数法。径流系数法流量计算公式如下：Q式中：查询表格均为《公路涵洞设计规范》（JTG/T3365-02-2020）附录表格。Qp——规定频率为P%时的雨洪设计流量(m3/s)；ψ——地貌系数,可查附录B表B-5；ｈ——径流厚度(mm),由暴雨分区(附录B表B-6)、规定频率P%、土的吸水类属(附录B表B-7),以及汇流时间(附录B表B-8)确定,可查附录B表B-9；ｚ——被植物或坑洼滞留的径流厚度(mm),可查附录B表B-10；Ｆ——汇水面积(km2)；β——洪峰传播的流量折减系数,可查附录B表B-11；Υ——汇水区降雨量不均匀的折减系数,以汇水区的长度或宽度中小者计；当汇水区的长度或宽度小于5km时，可不予以考虑；大于5km时,可查附录B表B-12；δ——小水库(湖泊)调节作用影响洪峰流量的折减系数,可查附录B表B-13。经查表，明确本项目位于暴雨分区第十二区、土的吸水类属为Ⅱ类、汇流时间30min、径流厚度为50mm，滞留厚度为25mm，本项目影响区域内无小水库（湖泊）故其折减系数考虑为1。各涵洞位置水文计算如下表：表1.1.4.2-1文计算表地貌系数ψ径流厚度ｈ(mm)滞留厚度ｚ(mm)汇水面积Ｆ(km2)洪峰传播的流量折减系数β汇水区降雨量不均匀的折减系数Υ小水库(湖泊)调节作用影响洪峰流量的折减系数δ规定频率为P%时的雨洪设计流量Qp(m3/s)0.1450250.3811116.26涵洞孔径计算本次涵洞设计采用无压力式。无压力式矩形涵洞的规定和计算公式无压力式涵洞进水口处，涵内的最高流水面与涵洞顶之间要保持一个最小净空高度Δ，见下表：表1.1.4.3-1压力式涵洞净空高度Δ表净空高度Δ涵洞进口净高（或内径）h、d（m）涵洞类型圆涵拱涵矩形涵≤3≥h/4≥h/4≥h/6≥3≥0.75m≥0.75m≥0.5m从涵前水深H至进水口水深H'的降落系数取0.87,则H=H式中：h`d——涵洞进水口净高(m),无升高管节时与涵内净高hd相同。本项目均采用钢筋混凝土箱涵，故本次采用箱涵简化公式计算。Q=1.581*B*HhkH=0.134*VhcVKRkikQ=ω*C*V=C*R*i式中：B——涵洞净宽（净跨），以m计；Q——过涵流量，应大于或等于设计流量Q(m3/s)；hk——涵洞内进水口附近的临界断面水深(m),无压力式时，涵内收缩断面水深hc=0.9hk；hc——涵内收缩断面水深(m)；Vk——临界断面的流速(m/s)；Vc——收缩断面的流速(m/s)；Rk——临界断面水力半径（m）；ρk——临界断面湿周（m）；ωk——临界断面过水断面面积（㎡）；ik——临界坡度（%）；K0——流量模数；W0——流速模数；C——流速系数，其中采用混凝土铺铺筑时n=0.016；为了便于检修，对于涵洞洞身长度与最小孔径及净高间的对应关系如下表所示：涵洞长度最小孔径及净高（m）涵洞长度最小孔径及净高（m）L≤150.75L＞301.2515＜L≤301.0排水0.5无压力式矩形涵洞计算流程涵洞孔径计算流程如下图：

涵洞孔径计算流程图无压力式矩形涵洞计算结果表1.1.4.3-1无压力式盖板涵涵洞计算表一（1.孔径计算表）序号设计流量Q(m3/s)假设涵洞进口净高h`d(m)涵前水深Hy(m)所需涵洞净宽By(m)设计涵洞净宽B(m)涵前实际水深H(m)进水口净高H`(m)涵洞的最小净高hd(m)涵洞设计净高hd(m)16.2612.01.402.51.361.181.421.0接上游涵洞转输流量5.5m3/s表1.1.4.3-2无压力式盖板涵涵洞计算表一（2.收缩断面流速及临界流速计算表）序号临界水深hk（m）收缩断面水深Hc（m）收缩断面流速Vc(m/s)临界流速Vk(m/s)最大流速Vy(m/s)是否满足流速要求10.870.793.182.876满足表1.1.4.3-3无压力式盖板涵涵洞计算表一（3.临界坡度计算表）序号过水断面面积ωk（㎡）临界断面湿周ρk（m）临界断面水力半径Rk（m）粗糙系数n流速系数C临界坡度ik（%）13.45.220.510.01469.530.39表1.1.4.3-4无压力式盖板涵涵洞计算表一（4.出口流速计算表）序号设计涵洞坡度i（%）是否大于临界坡度流量模数K0n*K0n*W0流速模数W0出口流速V(m/s)最大流速Vy(m/s)是否满足流速要求11＞62.60.8770.55739.773.9786满足表1.1.4.3-5项目涵洞尺寸及沟底纵坡计算成果表序号涵洞跨径设计涵洞坡度i（%）11-2.5×3.01结构型式洞身由于涵洞下穿道路A线、B线、站前广场，为方便后期涵洞维护清淤等功能，本路段主要涵洞采用钢筋混凝土箱涵。涵洞位于非岩石地基时，每6m设置一道沉降缝（位于道路下方时，不设置沉降缝）。洞口涵洞洞口根据地形情况，进口采用铺砌的形式与改建明渠顺接。出口采用铺砌在铺砌外接消力池再接阶梯急流槽在顺接改建明渠。检查井由于涵洞过长，为方便后期的检修，每隔100m设置一座检查井，共设置两处检查井，检查井采用钢筋混凝土结构基础根据重庆南江工程勘察设计集团有限公司提供的《铁路枢纽东环线古路站场配套设施建设项目（工程地质勘察报告）》2021年9月版提供的岩土物理力学参数如下表：表1.1.4.4-1岩土设计参数建议值岩性填土粉质黏土强风化泥岩强风化砂岩中风化砂岩中风化砂岩天然重度(KN/m3)20.0*19.324.5*24.2*岩石单轴天然抗压强度标准值(MPa)5.4026.47岩石单轴饱和抗压强度标准值(MPa)3.1118.73抗剪强度(天然状态)C（kPa）天然5*23.823971350饱和3*φ（°）天然28.0*9.3923.329.3饱和26.3*承载力特征值(kPa)180*（压实后）150*300*400*19606799地基容许承载力(kPa)180（压实后）150300*400*5002000岩石(土体)与锚固体极限粘结强度标准值(kPa)8040350850基底摩擦系数0.250.200.350.400.450.55土体水平抗力系数的比例系数(MN/m4)81520*30*岩体水平抗力系数(MN/m3)70*360*抗拉强度(kPa)101511变形模量(104MPa)0.100.58天然泊松比μ500.320.25临时边坡允许值（土质边坡小于8m，岩质边坡小于15m）0-5m：1:15-8m：1:1.258-15m：1:1.751:1.251:0.751:0.751:0.501:0.50备注1、带*者为经验值，“”为利用临近场地报告试验数据。2、稍密状填土负摩阻力系数取0.20。3、填土岩土界面饱和抗剪参数C值取15kPa，ф值取12°。4、表中岩体抗剪强度C的折减系数取0.30，时间效应系数取0.90，ф的折减系数取0.90，时间效应系数取0.90；地基承载力特征值为抗压强度岩石试验值的0.33的折减值。变形模量标准值折减系数取0.7，时间效应系数取0.90；抗拉强度按标准值折减系数取0.4，时间效应系数取0.90。4、岩体破裂角按45º+φ/2和不利结构面倾角比较取小值，砂岩破裂角取60º，泥岩取57º；边坡岩体类型为Ⅲ，等效内摩擦角砂岩取55°，泥岩取53°；边坡岩体类型为Ⅳ，等效内摩擦角砂岩取45°，泥岩取43°。岩体破裂角取值根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第6.3.3条取值。岩体结构面强度标准值取下列值：裂隙面标准值取下列值：内摩擦角取18°，粘聚力C取0.05Mpa。岩层面强度标准值取下列值：内摩擦角取12°，粘聚力C取0.02MPa。位于土层中的涵洞，为了满足基础设计应力要求，基础应采取换填或夯实等提高地基承载力的措施。本次设计采用换填法加固基础，换填碎石，换填深度一般为0.25～6.0m。具体布置本次设计道路共设置涵洞1道，全长300m。由于重庆铁路枢纽东环线古路站的规划修建，将既有水渠（位于铁路停车场出入口西北侧约80m）改移至A线道路K0+082处边坡外侧，因古路站周边的后期整体规划的实施，所以修建箱涵贯穿广场排水，箱涵与A线道路相交于AK0+082处，在贯穿广场，贯穿广场后与C线道路相交于CK0+130处，同时在C线路基外侧修建明渠相接既有沟渠，进出口均以铺砌沟与原有沟渠顺接。最终引致B、C线交叉口外侧填方边坡处既有沟渠排出。表1.1.4.5-1设计涵洞表涵长（m）孔径填土高度(m)结构类型左洞口右洞口3001-2.5×3.08.85m钢筋混凝土箱涵铺砌铺砌主要材料及施工工艺涵身采用C40混凝土、检查井采用C30混凝土，其受力钢筋及构造钢筋均采用HRB400钢筋；涵身垫层、洞口均为C20混凝土。水泥混凝土应采用高品质的强度等级为42.5的硅酸盐水泥，所用砂、石料、水的技术质量必须符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3350-2020）有关条文规定。混凝土粗骨料应采用连续级配，碎石宜采用锤击式破碎生产的坚硬碎石，最大粒径不宜超过2cm。混凝土细骨料应采用中粗砂，不得采用细砂，不宜采用机制砂。混凝土的抗压、抗拉强度及弹性模量等指标必须满足相应强度等级的混凝土的要求。粗骨料应采用连续级配，碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜超过20mm，以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。浇筑混凝土前应对支架、模板、钢筋和预埋件等进行检查，模板内的杂物、积水及钢筋上的污物应清理干净；模板如有缝隙或孔洞时，应堵塞严密且不漏浆。混凝土的浇筑宜连续进行，因故中断间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑时间；混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不能超过允许时间。耐久性基本要求为提高结构耐久性，一般构件混凝土须满足以下基本要求：最大水灰比0.55，最小水泥用量为340kg/m3，最大氯离子含量为0.15%，最大碱含量3kg/m3；特别地，对于现浇层混凝土按照P8级抗渗标准掺入适量抗渗剂，最小水泥用量为340kg/m3，最大氯离子含量为0.15%，最大碱含量3kg/m3，混凝土石料强度不低于混凝土强度的2倍。普通钢筋普通钢筋采用HRB400钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB/T1499.2-2018）的规定。钢筋接头宜采用焊接接头和钢筋机械连接接头，连接接头应设置在内力较小处，在接头长度范围内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度范围内的受力钢筋，其接头的截面面积的百分率不得超过允许限值。HRB400带肋钢筋，接头建议采用机械连接，接头等级为I级，接头应符合《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2016）的规定。受力主筋和钢筋机械连接件的最小混凝土保护层厚度不得小于50mm，连接件之间或连接件与钢筋之间的横向净距不宜小于25mm。钢筋绑扎接头的末端距钢筋弯折处的距离，不应小于钢筋直径的10倍，接头不宜位于构件的最大弯矩处；HRB400受拉钢筋绑扎接头的搭接长度不小于40d，受压钢筋绑扎接头的搭接长度应取受拉钢筋绑扎接头搭接长度的0.7倍。钢筋的交叉点应采用直径0.7-2.0mm的铁丝扎牢，必要时可采用电焊焊牢，绑扎钢筋的铁丝丝头不应进入混凝土保护层内。钢筋与模板之间应设置垫块，垫块的制作、设置和固定应符合规定要求。钢筋在运输过程中应避免锈蚀、污染或被压弯；在工地存放时，应按不同品种、规格，分批分别堆置整齐，不得混杂，并应设立识别标志，存放的时间不宜超过6个月。存放场地应有防排水设施，且钢筋不得直接置于地面，应垫高或堆放在台座上，顶部应采用合适的材料予以覆盖，防止水浸或雨淋。在工程施工过程中，应采取适当的措施，防止钢筋产生锈蚀；对设置在结构或构件中的预留钢筋的外露部分，当外露时间较长且环境湿度较大时，宜采取包裹、涂刷防锈材料或其他有效方式，进行临时性防护。施工注意事项有关涵洞的施工工艺、材料要求及质量检查标准，除按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）有关条文办理外，还应特别注意以下事项：箱形涵洞采用就地浇筑工艺。全箱可采用两次浇筑，第一次浇筑至底板内壁以上1/5净高处(即H0=300cm时为60cm)，第二次浇筑剩余部分。两次浇筑的接缝处应保证有良好的衔接面(粗糙、干净并不得有堆落的混凝土、砂浆等)，按施工缝处理。侧墙背后填土，应在涵身混凝土强度达到100%时方可进行，要求分层夯实，不得采用大型机械推土超厚压实法，并须在箱涵两侧对称进行。为了减少箱涵两侧填土的沉降量，以改善涵顶与两侧路面的平顺性，侧墙以外应以砂砾石回填。本图作为闭合框架的主要受力钢筋可采用焊接或搭接两种方式，图中仅给出了焊接接头的尺寸，当采用搭接时，可按公路桥涵规范采用相应的搭接长度。箱涵施工前必须对地基进行检测，达到设计承载力要求后方可施工。施工过程中，当洞顶覆土厚度小于0.5米时，涵顶及涵两侧填土在两倍孔径范围内必须采用人工方法分层夯实;当洞顶覆土厚度在0.5～1.0米时，涵顶可通过施工车辆,但压路机必须采用静压。其他注意事