關于山區公路涵洞設計與施工的分析

陳澤民

（福建省三明市公路養護中心， 福建 三明 365000）

近幾年來，農村公路建設已經進入了高峰期。在公路建設過程中，經常遇到跨越水渠以及小河溝等情況，為了排除路基內側的水流，保證路基穩定，須設計排水構造物，從而既可以保證路基的連續性，又可以保證水流的正常流動。因此，涵洞的設計與施工應引起業內人士的重視。

1 涵洞位置的選擇

涵位設置是否合理直接影響公路的排水功能，涵洞位置選擇不合理會造成路基排水困難，遭遇山洪時可能導致路基沖毀、交通中斷的嚴重后果，因此涵位的選擇是涵洞設計中的一個關鍵節點，應根據公路沿線不同地形地貌、地質條件等情況，科學合理地確定涵洞的位置。山嶺及丘陵地區選擇涵洞位置需注意以下幾點：（1）順溝設涵。山區河溝坡陡水急、洪水猛，為避免形成嚴重的渦流現象，減輕對路堤、涵洞洞口及基礎的沖刷，涵位布置應盡量符合水流方向，一般每溝設一涵，順溝設置，不宜強求正交。（2）改溝合并。當兩條河溝相距很近，匯水面積較小（一般0.03-0.05km2以下），縱坡小于3%且水流速度不大時，為減少涵洞數量可改溝合并。（3）設置截水溝的路段，在截水溝排水出口處應設置涵洞。（4）山區公路縱坡變化較大，由陡坡過渡到緩坡段，在此200m 內又無其他涵洞，宜在變坡點附近設置涵洞。[1]

2 涵洞的選型與孔徑確定

為了保證公路涵洞設計的科學合理性，除了考慮地形地貌、匯水面積，還需要對沿線群眾進行走訪，了解附近村莊、河溝、匯水區的植被情況、類屬以及歷史洪水位等。然后綜合考慮各方面的因素，進行涵洞類型與孔徑的選擇。

2.1 公路涵洞的選型與設計

公路涵洞主要型式有石拱涵、箱涵、蓋板涵、圓管涵等，目前在農村公路工程中常用的涵洞類型主要有兩種：第一種是鋼筋混凝土圓管涵洞，它主要應用于農業灌溉中，在低等級公路中應用也較為常見，一般用于孔徑為0.5-1.5m 的小型涵洞，具有結構簡單、力學性能好、工期短、施工方便、造價成本低等優點；但是也存在過水能力低、接縫處防水構造復雜、清淤困難等缺點，經常在接縫處出現漏水問題，影響路基的穩定。第二種是鋼筋混凝土蓋板涵，其優點是建筑高度小、對基礎要求不高、可現場澆筑亦可預制拼裝，而且對于洞頂填土高度沒有較高的要求，即便是不填土，也不會對整體的蓋板涵結構產生太大的影響；蓋板涵缺點是鋼材用量大，造價相對較高；與其他涵洞類型相比，蓋板涵的應用更加廣泛。

在選擇涵洞類型的時候，一條公路上盡量不要進行多種類型涵洞的設計，要盡量的定型化、為集中預制提供方便，既可以保證后續的施工質量，又可以有效節省模板。一般情況下，明涵或者填土高度較小的應選擇蓋板涵，而排水量不大的暗涵，可優先使用圓管涵。涵洞的設計看似簡單，實則蘊含著深刻的道理，只有在設計階段意識到細節的重要性，充分考慮可能影響施工質量的各種因素，那么整個涵洞的施工智聯就可以得到保證[2]。

2.2 公路涵洞孔徑的確定與設計

涵洞的孔徑首先需滿足設計流量的要求，否則會造成涵前壅水，導致路基被水淹沒或沖毀。涵位確定后，通?？稍诘匦螆D上勾畫出匯水區域面積，再根據現場地形實測數據、地表植被、土壤等情況測算出洪水流量和流速，以洪水設計流量來確定涵洞的孔徑尺寸。

除了根據流量分析計算確定孔徑外，也可在現場用經驗方法快速擬定孔徑，為正式設計提供參考。以下為現場確定涵洞孔徑的幾種經驗方法：（1）按洪水痕跡確定孔徑。當公路跨越常年流水的小河溝時，其洪水痕跡一般比較明顯，通過洪水痕跡可確定洪水位；再結合河溝寬度來確定涵洞的跨徑。（2）參照舊涵孔徑。新建公路的涵洞孔徑可參照附近同一河溝上原有公路或鐵路涵洞的尺寸來擬定，再綜合擬設涵洞位置的地形、地貌、地質、水流情況等分析確定新建涵洞的孔徑；新建涵洞宜選用標準跨徑，以便設計和施工，因此在參照舊涵擬定跨徑時可在舊涵跨徑的基礎上適當增加一到二級。公路改建時，應盡可能利用原有涵洞以減低工程造價；經調查舊涵過水面積、承載力滿足要求時，可對其進行適當加長以滿足改建公路路基寬度要求。（3）跨越管線的涵洞孔徑確定。公路建設有時會碰到天然氣、供水管道或者電力、電信光纜等，這些設施直埋在路基中會造成維修養護不便，很多時候必須以涵洞跨越。a.當跨越煤氣、天然氣等易燃易爆的特殊管道時，施工時不能擾動碰撞，因此在擬定涵洞孔徑時應在管道基礎兩側預留不小于1m 的安全距離，確保施工和運營的安全。b.跨越農村的供水管線時，涵洞的跨徑不宜小于1m，將供水管線埋于涵底土層中，既便于更換維護，又可防凍。c.跨越電力、電信纜線時，一般布設圓管涵，孔徑視相關部門要求而定，盡量不小于0.5m，將纜線從其中穿過。

選擇涵洞孔徑時，應盡量選擇標準跨徑，以利用標準圖或通用圖進行涵洞的具體設計，從而避免進行繁瑣的水力計算步驟，加快設計進度，節省時間成本。

3 涵洞施工要點分析

涵洞施工時，應認真分析設計圖紙，并在施工現場進行地形、地質情況的核實，明確涵洞、通道的位置、走向、基坑底部尺寸以及高程等數據。如果涵洞的位置、角度、設計高程不符合施工現場的實際情況，應及時與設計單位聯系，并根據實際情況作出適當的調整。

不同類型的涵洞施工方法及技術要求存在明顯差異，其中蓋板涵和圓管涵的施工時應特別需要注意以下幾方面。（一）蓋板涵施工要點：1、基坑開挖完成后必須檢測基底承載力是否滿足設計要求，當滿足不了要求時必須采取相應的地基處理措施后方可進行下道工序施工；2、涵臺臺身沉降縫一般沿涵長方向每隔4-6m設置一道，沉降縫必須貫穿整個涵臺斷面（包括基礎、臺身、臺帽），縫寬1-2cm，垂直于涵中心線設置，且要確保兩端對齊、平整，避免出現上下交錯的情況；3、預制蓋板必須在混凝土強度達到80%以上方可拆除模板；4、涵背填土必須在蓋板、支撐梁澆筑完成且混凝土強度達到設計強度的80%以后，方可進行回填土，填土應涵身兩側對稱填筑，回填應按設計要求回填砂礫或石灰土，并分層鋪筑和壓實。5、當涵頂填土厚度小于0.5m 時，嚴禁采用振動式碾壓設備對涵頂上和涵洞范圍內的填土進行碾壓，避免對涵洞造成破壞。（二）圓管涵施工要點：1、如果涵洞是與舊涵接長，那么一定要謹慎的開始基礎開挖施工，避免對舊涵的基礎以及結構產生破壞；2、管節安裝應從下游開始，使接頭面向上游，每節涵管應緊貼與墊層或基座上，使涵管受力均勻，所有管節應按正確的軸線和坡度敷設，在敷設過程中，應保持管內清潔無贓物，無多余的砂漿及其雜物；3、在拼接管節的時候，要使用瀝青麻絮進行縫隙的填塞，并確保上半圈的填塞順序為從外向內，下半圈的填塞順序為從里向外；4、運輸、存放管節的時候，一定要注意輕拿輕放、堆放平整，最好提前在地面鋪設5-10cm 后的砂墊層，確保管節受力均勻，不會出現開裂問題；5、在確認圓管涵安裝及接縫符合要求后，并且砌體砂漿或砼強度達到設計強度的80%以上再進行回填砂；可以進行一些砂性粗粒土填料的實驗，不斷的降低造價成本[3]。

4 結語：

雖然涵洞只是公路建設中規模較小的項目，但是在路基排水中發揮著重要作用，直接影響到路基的穩定。所以，要重視涵洞的設計與施工質量控制，從而有效提升公路涵洞的發展與進步。