山區(qū)公路涵洞設(shè)計(jì)問題研究

1、山區(qū)公路涵洞設(shè)計(jì)問題研究【摘要】本文簡述了山區(qū)公路涵洞選型，位置、立面布置和洞口形式選擇根本原那么和規(guī)律，同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)理論提出個(gè)人對涵洞設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的主要問題，想法和經(jīng)歷?！娟P(guān)鍵詞】山區(qū)涵洞；涵洞位置；因地制宜；立面布置；洞口選型1. 引言涵洞是公路的重要組成部分之一，雖單個(gè)工程數(shù)量較小，費(fèi)用低，但對整條道路而言，涵洞分布全線，工程量占著相當(dāng)比重，是保障路基排水通暢和長期穩(wěn)定重要構(gòu)筑物。同時(shí)涵洞的設(shè)計(jì)還與地方農(nóng)田水利灌溉有著親密關(guān)系，直接影響沿線人民群眾消費(fèi)生活，對于發(fā)揮公路建立社會(huì)效益起著重要作用。因此，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)涵洞是降低工程造價(jià)，保證整條道路平安、穩(wěn)定和正常運(yùn)營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。理論中

2、涵洞設(shè)計(jì)重要性往往被無視，施工中涵洞設(shè)計(jì)變更嚴(yán)重影響路基施工的連續(xù)性，涵洞設(shè)計(jì)施工不合理會(huì)給道路的使用留下隱患。對于目前涵洞設(shè)計(jì)中存在的問題，本文從涵洞構(gòu)造的選型，涵洞位置、立面布置及洞口構(gòu)筑物的選擇幾個(gè)方面進(jìn)展闡述。2. 涵洞構(gòu)造形式的選擇涵洞應(yīng)根據(jù)所在公路的使用功能、等級和開展需要，按照適用、經(jīng)濟(jì)、平安和美觀的原那么進(jìn)展設(shè)計(jì)。構(gòu)造類型的選擇應(yīng)考慮地質(zhì)條件，施工才能，做到因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)。1石拱涵能充分利用天然石料，造降低，施工技術(shù)簡單，經(jīng)久耐用，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低 ，但根本采用人工砌筑，施工速度慢，建筑高度較大，對地基要求高，適用于高填方地區(qū)，路基工程中已較少采用。2管涵一般采用

3、混凝土構(gòu)造，鋼筋用量較少，便于預(yù)制，施工速度快，但損壞后修理和養(yǎng)護(hù)較困難。假設(shè)地基出現(xiàn)不均勻沉降，管涵易出現(xiàn)開裂，滲水，不利于路基穩(wěn)定。管涵一般采用無壓流過水，與地方灌溉渠相接時(shí)較多采用。近年來，部分工程采用波紋管代替鋼筋混凝土管。波紋管由假設(shè)干塊成品波紋鋼片拼接而成，施工速度快，可適當(dāng)變形，以適應(yīng)路基不均勻沉降。波紋管建筑高度大，波紋間易淤積泥沙，不利于水流快速排除，不適于在長流水溝渠處設(shè)置。3鋼筋混凝土蓋板涵應(yīng)用范圍最廣，其構(gòu)造簡單，自重較輕，對地基承載力的要求不高，維護(hù)方便，適用于不同路基填筑高度。鋼筋混凝土蓋板多采用現(xiàn)場預(yù)制，工廠化施工，速度快，質(zhì)量有保證。4箱涵整體性能好、對地基適應(yīng)

4、性強(qiáng)，但用鋼量多，造價(jià)高，一般多采用現(xiàn)場澆筑，施工難度大。通常適用于軟土地基。涵洞構(gòu)造形式的選擇應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，地質(zhì)條件，工期及客戶要求綜合考慮。涵洞構(gòu)造形式不宜太多，以便于施工組織和原材料供應(yīng)。3. 涵洞位置確實(shí)定3.1涵洞選址的一般原那么涵洞位置選定的恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到路基的穩(wěn)定、道路的使用功能以及工程造價(jià)的上下。山嶺地區(qū)地形起伏，峰谷交替，道路布置上以縱斷面控制為主，實(shí)際布置中應(yīng)結(jié)合詳細(xì)地形特征，將涵洞布置在如下部位：1、山嶺地區(qū)一般應(yīng)順溝設(shè)置，一溝一涵，盡量保持河溝的原有狀態(tài)，涵軸線與水流方向一致，以有利于泄洪和減少對下游沖刷破壞。2、涵洞設(shè)計(jì)與路基排水親密相關(guān)，路基排水一般通過邊溝

5、、截水溝、急流槽等匯入涵洞或通過排水溝排除路基以外，因此涵洞設(shè)計(jì)時(shí)須嚴(yán)密結(jié)合道路平縱橫設(shè)計(jì)。如在道路縱斷面凹曲線低洼處、道路縱坡由陡變緩處，會(huì)出現(xiàn)水流淤積和對路基沖刷，須設(shè)置路基排水涵。3、假設(shè)工程經(jīng)過大面積的耕地，影響了原有的灌溉系統(tǒng)，應(yīng)布置灌溉涵，其位置和相鄰涵洞的間隔 需結(jié)合灌溉要求而定。4、改溝合并，當(dāng)?shù)缆吠ㄟ^地段相鄰河溝間隔 較近且流量又小，在地形上便于通過排水溝相連，排水溝上游水流設(shè)計(jì)流量小于邊溝宣泄才能，同時(shí)又不至于危害路基穩(wěn)定時(shí)，可以考慮改溝合并已減少涵洞數(shù)量，降低造價(jià)。5、結(jié)合地址勘察資料，涵洞應(yīng)盡量避開淤泥、崩塌、滑坡或泥石流發(fā)育嚴(yán)重等不良地質(zhì)地段。如必須在此設(shè)涵，那么要采

6、取一定的加固措施，保證施工和使用平安。3.2涵洞選址應(yīng)注意的問題1涵位與道路總體設(shè)計(jì)有機(jī)配合道路總體設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)結(jié)合道路平縱橫斷面，考慮線路中涵位的布置，使其與排水溝，截水溝等排水設(shè)施形成完好的排水系統(tǒng)以下圖左。如線路在轉(zhuǎn)彎處，路基內(nèi)側(cè)會(huì)出現(xiàn)水流聚集和變向，假設(shè)采用邊溝將水引入下游，易出現(xiàn)對路基沖刷和泥沙淤積，宜在此設(shè)涵以下圖右。排水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 曲線內(nèi)側(cè)設(shè)涵洞道路縱斷面設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮涵洞立面布置，挖方段落設(shè)置涵洞，可能導(dǎo)致涵洞進(jìn)出口開挖量較大，增加涵洞出口鋪砌長度或涵長，假設(shè)將道路縱坡抬高，可有效減少涵洞土石方、涵身及進(jìn)出口工程量；涵洞設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)結(jié)合道路總體布置，檢查路基排水系統(tǒng)能否有效將

7、水流排除路基以外，應(yīng)特別注意路基內(nèi)側(cè)地形起伏較大填方、挖填過渡段及低凹路段是否有出現(xiàn)積水情況的可能。假設(shè)有積水無法排除，此時(shí)可通過在路基內(nèi)側(cè)回填土石方將水流引入邊溝，或在低洼處設(shè)置涵洞的方法溝通路基兩側(cè)水流。2因地制宜，綜合考慮山區(qū)地形復(fù)雜，山勢陡峻、溝壑多變，道路建立中，原那么上應(yīng)逢溝設(shè)涵，但在地勢起伏較大的地區(qū)，河溝密集，匯水面積較小，逢溝設(shè)涵并不現(xiàn)實(shí)，此時(shí)應(yīng)利用山坡截水溝、邊溝、排水溝等將相鄰幾條水流導(dǎo)入同一方向，并在最低處設(shè)涵，對一側(cè)坡面匯水面積較大，山坡雖無明顯溝壑，因山區(qū)暴雨洪水聚集快，流速大，為確保路基平安，也需每隔200400m布設(shè)涵洞，以免路基內(nèi)側(cè)邊溝積水過深，漫流路面。4.

8、 涵洞立面布置山區(qū)涵洞立面布置受自然溝底縱坡，進(jìn)出水口標(biāo)高，路基橫斷面形式等因素的綜合影響。當(dāng)河溝縱坡3%，且涵長15m時(shí)，涵洞根底可程度布置，涵底鋪砌縱坡可采用1%3%，當(dāng)河溝縱坡3%，6%時(shí)，涵底鋪砌可采用與天然河溝一樣的縱坡。對于山區(qū)高填方路基，當(dāng)整個(gè)路基范圍內(nèi)都是緩坡時(shí)，涵洞受排水要求的限制，可以騰挪的空間不大，涵洞沿溝底布置，水流易于宣泄，但涵身工程量大，假設(shè)通過邊溝，截水溝將沖溝內(nèi)水流導(dǎo)入臨近低填方路基，可有效減少涵長。當(dāng)高填方路基地面線起伏較大時(shí)，可設(shè)置成邊坡涵，涵底縱坡一般5%，這樣可縮短涵長，但因涵底根底置于半填半挖路基之上，易出現(xiàn)不均勻沉降，此時(shí)填方段可采用碎石路基填筑，減

9、少路基沉降，且可有效增加涵洞出水口抗沖刷才能。 山區(qū)陡坡涵可設(shè)置為齒狀根底或臺階形根底、或?qū)⒊隹谠O(shè)置為扶壁式，考慮施工陡坡涵施工難度大，根底易開裂，現(xiàn)實(shí)中較少采用。5. 洞口構(gòu)筑物的選擇洞口設(shè)計(jì)中存在的主要問題是許多設(shè)計(jì)師機(jī)械地搬用定型圖，洞口形式選擇，不結(jié)合進(jìn)出口條件，洞口形式單一化，一律采用“跌水井+八字式，建議涵洞洞口設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真調(diào)查涵洞進(jìn)出口條件地形、地質(zhì)、水文等條件，據(jù)以選擇合理的洞口形式，除常用的八字墻，跌水井洞口外，因地制宜，靈敏采用直墻式、一字墻、扭坡，跌水井式等多種形式洞口。涵洞口周圍地勢平坦，河溝有一定的寬度，可選擇八字墻式洞口，而河溝中存在較為明顯的溝渠，且涵洞的空間可以

10、滿足排水要求時(shí)，可進(jìn)一步調(diào)整八字墻，將其擴(kuò)散角設(shè)置為零度，從而形成直墻式；一字墻適用于溝床穩(wěn)定、土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的河溝及流速較小的人工渠道或不易受沖刷的巖石河溝；扭坡式適用于蓋板涵、箱涵、拱涵洞身與人工灌溉渠道的連接。跌水井式洞口適用于河溝縱坡大于50%或路基不能滿足涵洞建筑高度要求、涵洞進(jìn)口開挖大以及天然溝槽與洞口高差大時(shí)，以解決路基邊溝或天然溝槽與涵洞進(jìn)口的連接。6. 總結(jié)山區(qū)公路涵洞的設(shè)計(jì)過程中，由于受到地形、地質(zhì)條件等眾多問題的影響，其設(shè)計(jì)難度大，這些要求設(shè)計(jì)者應(yīng)重視涵洞設(shè)計(jì)工作的重要性，涵洞構(gòu)造形式的選擇應(yīng)從地基穩(wěn)定、施工組織，原材料和投資造價(jià)等方面綜合考慮；涵洞位置確實(shí)定除受自然溝壑的影響，還應(yīng)滿足路基綜合排水，保證路基排水無死角，防止出現(xiàn)低洼積水的情況；涵洞立面及洞口形式