淺析涵洞的平立面設(shè)計

李靜靜, 周 挺

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司;公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運輸行業(yè)研發(fā)中心，安徽 合肥 230088)

0 引 言

隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高，人們對生活的便捷和快速要求越來越高，高速公路也日新月異地發(fā)展起來，一條條高速公路四通八達(dá)，方便了人們的出行，加快了運輸業(yè)的發(fā)展。同時高速公路對當(dāng)?shù)氐乃岛偷缆芬泊嬖谝欢ǖ淖钄嘧饔茫@時合理地設(shè)置涵洞就顯得尤為重要。合理的涵洞在公路中起到了很好溝通兩側(cè)水系和道路的作用，反之會存在水系不通、水流不暢、積水、道路不通等情況，給公路兩側(cè)的居民帶來生活不便等各種影響。而合理地布設(shè)一個涵洞需要從平面和立面兩個方面考慮。

1 涵洞的平面布置

過水涵洞的布設(shè)應(yīng)根據(jù)沿線地形地質(zhì)水文等條件，結(jié)合路線排水系統(tǒng)，適應(yīng)農(nóng)田排灌要求，經(jīng)濟(jì)合理地布設(shè)涵洞。過人過車的涵洞應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有路網(wǎng)，滿足老百姓基本出行需求，并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和運輸業(yè)發(fā)展的要求布設(shè)。涵洞的設(shè)置密度一般為平原區(qū)每公里2～4道，山區(qū)6～8道，農(nóng)墾區(qū)和圩區(qū)可達(dá)7～8道。原則上在跨越排水溝槽處、通過農(nóng)田排灌渠道處、平原區(qū)路線通過較長的低洼或泥沼地帶、傍山或沿溪路線暴雨時徑流易集中地帶、邊溝排水及需要溝通兩側(cè)道路時，均應(yīng)設(shè)置涵洞。只有當(dāng)?shù)匦螚l件許可，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，可考慮合并改溝改路。

涵洞的設(shè)置應(yīng)滿足設(shè)計宣泄流量，使水流或道路順暢。涵洞位置和方向的布設(shè)，盡量設(shè)置于溝渠或道路原位置，與水流或道路方向一致，有利于宣泄洪水或行人行車，減少渦流現(xiàn)象。只有遇到大洼深溝或與路線斜交角較大，工程量過大或施工困難時，在不降低路線標(biāo)準(zhǔn)的前提下調(diào)整涵洞位置或角度。依據(jù)河溝流水和道路的天然狀態(tài)，涵洞自身的平面布置可分為正交和斜交。

1.1 正交

正交即涵身與路線方向呈90°交角。此時涵洞的涵寬和涵身長度最小，施工難度最小，造價最低。一般只有當(dāng)溝形或道路與路基垂直或河溝在路線附近迂回曲折成S狀且正好有條件取直時，才采用正交。但當(dāng)溝形或道路與路線斜交角度較大時，正交可能導(dǎo)致水流不暢，沖毀農(nóng)田,或者行車涵洞角度改動過大會影響行車視距。還有改角度會導(dǎo)致洞口兩側(cè)改溝較多，增加占地，都不適合采用正交，宜采用斜交涵。

1.2 斜交

斜交即涵身與路線中心線的交角大于或小于90°。斜交角度越大，涵身橫向?qū)挾群秃黹L度越大，涵洞斜端部分尺寸也越大，相應(yīng)地對斜端的結(jié)構(gòu)要求就越高。在橋涵設(shè)計時，考慮到涵洞自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)造價問題，一般涵洞斜交角度不大于正負(fù)45°。如現(xiàn)有溝渠或道路角度過大超過45°，建議涵洞采用45°角，洞口兩側(cè)稍微改路或改溝。斜交根據(jù)洞口的設(shè)置又可分為斜涵斜做和斜涵正做兩種。

(1)斜交斜做:即涵身與路線成一定角度，洞口端墻與路基邊緣線平行。涵身兩端采用斜管節(jié)或梯形板。斜交斜做依據(jù)不同角度，兩端梯形構(gòu)造和洞口張角不同，需增加不同的模板，在施工時用工較多，造價較正交涵洞高。這種涵洞洞口與路基邊坡順接，外形美觀，涵身與溝形或道路順接水流通暢，行車視距直觀，是通常采用的涵洞形式。

(2)斜交正做:即涵身與路線成一定角度，洞口采用正交洞口，相當(dāng)于一個正交涵洞斜放，構(gòu)造較簡單，施工方便。但斜交正做的涵洞洞口與路基邊坡不順接，且洞口需露出路基填土范圍外，涵長也需加長，一般只在接豎井洞口或跌水井洞口等特殊洞口時采用。

2 涵洞的立面布置

涵洞應(yīng)根據(jù)實際地形、地質(zhì)和水文以及道路線形等條件進(jìn)行立面布置，確保涵洞基礎(chǔ)穩(wěn)定，水流不沖不淤，洞口兩側(cè)溝渠或道路順接。在設(shè)計上即要滿足其排水灌溉和過人過車的使用功能，也要從涵長和施工方便等各方面綜合考慮。

涵洞的立面布置按涵底縱坡可分為平置和斜置兩種。

2.1 平置

平置即整個涵身及基礎(chǔ)呈水平布置，涵底縱坡為0%。平置涵洞通常在河床縱坡平緩或涵底縱坡小于3%且涵長較短小于15 m時采用。當(dāng)涵洞設(shè)置水塘中僅為溝通兩側(cè)水系，我們一般也采用平置涵洞。在實際設(shè)計中，考慮水流的通暢和后期的清淤，設(shè)置0.3%～0.5%的縱坡為宜。過人過車的涵洞考慮到涵洞內(nèi)積水，在地勢平坦的情況下可采取涵底平置，通過通道路面橫坡調(diào)節(jié)排水。

2.2 斜置

斜置即涵身與基礎(chǔ)呈一定比例的縱坡設(shè)置。原則上涵洞的進(jìn)出口高程應(yīng)與天然溝形或道路的高程及縱坡相一致。實際設(shè)計時，考慮涵洞的安全性和施工難度，一般圓管涵縱坡不大于3%，其他類型涵洞不大于5%。

(1)當(dāng)天然溝形坡度在小于5%時，涵洞縱坡應(yīng)與溝形或道路縱坡相一致。或者按下游洞口處溝床或路面高程控制，涵身進(jìn)口稍作開挖以順接原有溝型或道路。在設(shè)計中，當(dāng)涵底縱坡大于3%時，為了防止涵身及基礎(chǔ)發(fā)生滑動，基底開挖時設(shè)置每2 m向內(nèi)2%的臺階，保證涵身穩(wěn)定性。

(2)當(dāng)天然溝形坡度大于5%小于10%時，涵洞不宜隨溝形設(shè)置，涵身需根據(jù)實地情況設(shè)置。一種方法是將涵洞出口與溝渠一致，涵底采用緩坡，當(dāng)進(jìn)口開挖較多時，進(jìn)口接跌水井或豎井。在半填半挖的路段，地質(zhì)條件良好且石料較多的情況下，涵底高程可適當(dāng)抬高，以減少進(jìn)口開挖量，涵洞基礎(chǔ)懸空的部分采用填石墊高，出口可利用路基邊坡鋪砌成槽狀排水。如果涵底縱坡要求與溝形縱坡相一致，坡度較大時，需結(jié)合地形地貌、地質(zhì)情況貌采用扶壁式基礎(chǔ)、齒狀基礎(chǔ)或臺階式基礎(chǔ)。對于僅過人的涵洞可以參照過水涵洞采用較大橫坡、進(jìn)出口開挖或墊高，考慮行人方便，洞口兩側(cè)采用臺階狀鋪砌。而對于過車的涵洞因行車安全要求，應(yīng)避免較大橫坡，可適當(dāng)改路。

(3)對于縱坡較大的溝中設(shè)涵，還有一種常見形式為階梯涵。階梯涵就是涵洞在縱向采用分段錯臺設(shè)置。涵身分段的長度和錯臺的高度需結(jié)合地形地質(zhì)，根據(jù)溝底縱坡、管節(jié)設(shè)置等因素綜合考慮。

3 結(jié)束語

在實際設(shè)計中，我們需要從設(shè)計縱坡、地形地質(zhì)、當(dāng)?shù)厍闆r、安全性、經(jīng)濟(jì)性等多方面加以綜合考慮，務(wù)必使每個涵洞在平面立面的設(shè)計上規(guī)范實用、經(jīng)濟(jì)合理、美觀安全，最大限度滿足其使用功能。