淺談山區(qū)高速公路涵洞設(shè)計(jì)方法

1、淺談山區(qū)高速公路涵洞設(shè)計(jì)方法 摘要：涵洞、通道作為高速公路的主要結(jié)構(gòu)物之一，是高速公路各種結(jié)構(gòu)物中數(shù)量較多的，同時(shí)它作為小型結(jié)構(gòu)物將排水和通行兼顧，與當(dāng)?shù)鼐用裆畛鲂邢⑾⑾嚓P(guān)。公路建設(shè)中,涵洞通道布置缺乏合理考慮,施工中對(duì)基礎(chǔ)處理輕率,使得涵洞容易產(chǎn)生下沉、開(kāi)裂等質(zhì)量事故。對(duì)此應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)排水或通行要求選用不同的涵洞結(jié)構(gòu)及軟土地基上涵洞基礎(chǔ)處理等手段,確保工程質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：山區(qū)；高速；公路涵洞；設(shè)計(jì) x734 a 涵洞設(shè)計(jì)的合格與否直接影響著公路的安全，對(duì)山區(qū)公路能否保持暢通有著非常重要的作用。因此，涵洞設(shè)計(jì)要充分考慮各個(gè)方面的影響因素，保證涵洞的設(shè)計(jì)與質(zhì)量達(dá)到國(guó)家規(guī)定的要求，保障公路的

2、正常運(yùn)行。 一、涵洞設(shè)計(jì)對(duì)山區(qū)公路的重要性分析 山區(qū)涵洞是山區(qū)公路排水的重要組成部分，主要是疏通路基兩側(cè)水流，宣泄山區(qū)雨水的人工構(gòu)造物。山區(qū)涵洞設(shè)置是否合理，能否滿足排水需求，對(duì)保證公路運(yùn)輸暢通起著重要作用。山區(qū)公路依據(jù)地形的不同來(lái)設(shè)置涵洞的數(shù)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)通常每公里約有3 座至6 座。因此，涵洞在山區(qū)公路中作用顯著。涵洞具有造價(jià)低，設(shè)計(jì)、施工相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。就單個(gè)而言，涵洞工程數(shù)量小，但對(duì)整條公路來(lái)說(shuō)，尤其是山區(qū)高速公路，涵洞布置數(shù)量較多，一般情況下每隔200300 m設(shè)置一道。在實(shí)際工作中經(jīng)常出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)重視不夠，涵洞在施工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)修改變更，影響了施工進(jìn)度，影響了設(shè)計(jì)單位的聲譽(yù)，也給公路的使

3、用留下了不少的隱患。筆者結(jié)合多條高速公路的設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)山區(qū)高速公路涵洞的勘察設(shè)計(jì)提出自己的一些粗淺的看法。 二、對(duì)涵洞位置進(jìn)行合理的考察并予以確定 山區(qū)涵洞位置應(yīng)服從路線線位，布設(shè)涵洞時(shí)應(yīng)與路線平面、縱斷面和路基排水系統(tǒng)相結(jié)合。涵位選擇時(shí)可以首先結(jié)合路線數(shù)據(jù)在地形圖上定出，在實(shí)地加以放樣校核，然后實(shí)測(cè)地面線，確定進(jìn)出口形式。如果只在實(shí)地調(diào)查時(shí)確定，則有可能由于通視條件所限，難以全面了解地形，繼而難以合理的定出涵位。山區(qū)公路一般應(yīng)一溝一涵，間距不宜大于300m ，尤其在降雨量大或暴雨集中，匯水面積大的地區(qū)必須設(shè)置涵洞。山區(qū)涵洞一般不合并，只有匯水面積很小，兩溝相距很近，又具備溝通的條件下才可合并

4、。合并時(shí)需注意開(kāi)挖排水溝或加深加寬邊溝，并做好防護(hù)工程。路線跨越彎曲的河溝時(shí)，可進(jìn)行截彎取直，一般可取路基坡腳處溝心的連接線作為涵洞設(shè)計(jì)中心線，保證水流暢通。山區(qū)涵洞如果條件允許，應(yīng)盡量將涵洞設(shè)置為正交，以減短涵長(zhǎng)，節(jié)約工程量。應(yīng)注意出水口修建引水工程，避免沖刷農(nóng)田和路基邊坡。 對(duì)于河溝縱坡較大，溝谷下游填方較高，上游填方較小，過(guò)水流量不大的情況下，涵位則不一定要沿溝心布置。雖然沿溝心布置，排水順暢，但如果涵洞沿溝心順地面坡勢(shì)布設(shè)，則會(huì)使涵洞縱坡大，涵長(zhǎng)加大，立面處理困難，造價(jià)升高。如果涵底進(jìn)行填石處理做成緩坡涵洞，一方面基礎(chǔ)未落到實(shí)處，另一方面下游急流槽工程量亦較大。此種情況可考慮將涵位移到

5、較緩的溝岸，涵洞進(jìn)口改溝攔水或增設(shè)填平區(qū)，出口可利用填挖分界處的邊溝將其尺寸加大，結(jié)構(gòu)加固，將水引向下游，工程量較小，設(shè)計(jì)施工均大大簡(jiǎn)化。對(duì)于高填土涵洞地基承載力較低時(shí)，這種處理效果也較為顯著。此類(lèi)涵洞在外業(yè)詳細(xì)調(diào)查前應(yīng)在地形圖上初步定出位置，外業(yè)勘測(cè)時(shí)，必要時(shí)應(yīng)測(cè)量涵位處的橫斷面地面線，以防涵洞基礎(chǔ)落空。 山區(qū)高速公路分離式路基穿越溝谷的涵位布設(shè)應(yīng)綜合考慮，盡可能使涵洞位于一條直線上，在滿足各自路基排水順暢的情況下，也可設(shè)置成兩個(gè)獨(dú)立的涵洞，并在上下游兩座涵洞之間做好必要的引導(dǎo)防護(hù)。這樣設(shè)計(jì)可以避免涵洞斜交角度過(guò)大，能減少涵長(zhǎng)，降低造價(jià)。 涵位選擇時(shí)還應(yīng)考慮立面布置，涵洞立面布置的任務(wù)主要是

6、確定涵底縱坡及與縱坡適應(yīng)的涵身布置形式，其應(yīng)根據(jù)溝底縱坡，涵位處地面線的具體特性進(jìn)行多次比選后才能做到經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)于山區(qū)高填土涵洞，涵身較長(zhǎng)，地面線陡緩不一，常出現(xiàn)一道涵洞，陡緩相接的情況，在設(shè)計(jì)中每道涵洞應(yīng)做到適應(yīng)溝谷地面縱坡，保證基礎(chǔ)落到實(shí)處為原則，力求做到設(shè)計(jì)趨于經(jīng)濟(jì)合理。 三、對(duì)涵洞孔徑的確定 山區(qū)涵洞一般情況下均應(yīng)進(jìn)行水文和孔徑計(jì)算，但涵洞孔徑的設(shè)計(jì)不能單憑流量設(shè)計(jì)來(lái)確定，還應(yīng)該結(jié)合農(nóng)田水利，排洪需要等因素綜合考慮?？讖降拇笮≈饕菨M足一定流量的通過(guò)，在山區(qū)涵洞的設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)采取人工加固河床的措施提高流速來(lái)達(dá)到縮小孔徑，降低工程造價(jià)的目的。同時(shí)，經(jīng)過(guò)數(shù)年的設(shè)計(jì)實(shí)踐，筆者認(rèn)為高等級(jí)

7、山區(qū)公路涵洞的孔徑最小不宜小于1.0 m，因?yàn)樯絽^(qū)洪水較多且泥石容易堵塞洞身，孔徑太小不利于排洪疏浚。山區(qū)涵洞孔徑設(shè)計(jì)必須保證洪水、漂浮物能夠從涵洞中安全通過(guò)，要滿足排灌要求，還應(yīng)注意避免對(duì)上、下游農(nóng)田的不利影響。 山區(qū)涵洞孔徑一般根據(jù)河溝斷面形態(tài)，采用流量孔徑計(jì)算法進(jìn)行設(shè)計(jì)或校核。當(dāng)?shù)厝罕妼?duì)洪水情況了解的最清楚，應(yīng)當(dāng)虛心細(xì)致地向他們進(jìn)行調(diào)查訪問(wèn)，征求老百姓對(duì)涵洞位置、孔徑大小的意見(jiàn)。山區(qū)涵洞設(shè)計(jì)流量的計(jì)算，應(yīng)按照涵洞所在地區(qū)的水文條件，徑流性質(zhì)及搜集到的包括地區(qū)性流量的各種數(shù)據(jù)，綜合分析合理選用計(jì)算公式，進(jìn)行計(jì)算。在這里介紹一種簡(jiǎn)化公式可以根據(jù)流量求得各類(lèi)涵洞的孔徑。 蓋板涵及箱涵: b =

8、 qp/(1.575h3/ 2) 石拱涵: b = qp/(1.422h3/ 2) 圓管涵: d = (qp/1.69)2/5 其中，h為涵前水深，m；qp為涵洞流量，m/s；b為涵洞凈寬,即凈跨徑，m； d為圓管涵直徑，m。 山區(qū)涵洞孔徑的計(jì)算方法很多，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用合適的方法進(jìn)行計(jì)算、校核。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，山區(qū)人民生活水平顯著提高，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度大幅提高，大型農(nóng)業(yè)機(jī)械跨越式增長(zhǎng)，山區(qū)群眾維權(quán)意識(shí)不斷增強(qiáng)，高速公路沿線群眾對(duì)涵洞、通道等小型構(gòu)造物的標(biāo)準(zhǔn)提出了越來(lái)越高的要求，涵洞孔徑的確定，還需考慮沿線居民要求，滿足沿線居民生產(chǎn)、生活要求，避免施工單位施工完畢，沿線居民發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要

9、求調(diào)整斷面尺寸或進(jìn)一步要求增加涵洞，導(dǎo)致后續(xù)施工受阻或已建成涵洞廢棄。 四、對(duì)涵洞洞口進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì) 山區(qū)涵洞的洞口設(shè)施視地形地質(zhì)和水文條件的不同有以下幾種形式： 1、當(dāng)?shù)貏?shì)較為平坦，河溝較寬，河溝縱斷面高差不大時(shí)，可選用八字墻式洞口；當(dāng)河溝有明顯溝渠，且涵洞孔徑能滿足泄洪要求的情況下，可將八字墻的水流擴(kuò)散角設(shè)為0，做成直墻式洞口，以減少工程量，降低造價(jià)；當(dāng)涵洞高度大于5m 時(shí)，八字墻容易因土壓力的影響而傾斜，而錐坡的穩(wěn)定性較高，可與端墻結(jié)合使用，或通過(guò)計(jì)算適當(dāng)增大八字墻尺寸及背坡的坡比，以達(dá)到八字墻自身的穩(wěn)定； 2、上游路基邊溝坡度較大，水流夾帶泥砂較多時(shí)，可在進(jìn)水口設(shè)置深于涵底的蓄水井

10、，使其起到消能和沉淀泥砂的作用； 3、涵前的天然河溝縱坡為10%40% 時(shí)，可開(kāi)挖溝槽，其縱坡坡率可取4%10%。溝底和溝槽邊坡以及路基邊溝均需鋪砌加工； 4、涵前的天然河溝縱坡大于50% 時(shí)，水流速度很大，進(jìn)水口處需做跌水井，以減緩流速，削弱水能。上游溝槽開(kāi)挖縱坡坡率因根據(jù)河溝地質(zhì)情況決定，以保證土體不致滑移。上游溝槽鋪砌應(yīng)加固成矩形截面，槽底每隔1.5m2m 設(shè)防滑墻一道； 5、陡坡涵洞的出水口最容易遭到水毀，一般采用八字翼墻、急流槽、跌水、緩流井、消力、人工加糙等設(shè)施。但需視河溝天然坡度情況，根據(jù)水利計(jì)算, 合理的選用幾種設(shè)施及彼此銜接的形式和尺寸； 6、當(dāng)路基為分離式路基，且上下行相距較近，且內(nèi)側(cè)邊坡坡率較緩（如1 ：4），但填土并不高，故同一位置的上下游涵洞可上游出水口與下游進(jìn)水口相連通； 7、山區(qū)公路，為減少路基填方量、少占河道，常設(shè)大量擋土墻。若涵洞設(shè)在擋墻路段，可將擋墻作為涵洞的出口，并在擋墻出口外側(cè)設(shè)置10m 左右的洞口鋪砌保護(hù)擋墻。 結(jié)束語(yǔ) 本文針對(duì)涵洞設(shè)計(jì)對(duì)山區(qū)公路的重要性分析，對(duì)涵洞位置進(jìn)行合理的考察并予以確定、對(duì)涵洞孔徑的確定、對(duì)涵洞洞口進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析僅供參考。 參考文獻(xiàn) 1趙利強(qiáng).山區(qū)高速公路涵洞設(shè)計(jì)方法的探討j.山西交通科技,2012,01:83-85. 2彭龍.吉林至草市