試論公路涵洞設計與施工

王朋

摘要：隨著我國社會經濟的快速發展，公路建設工作的重要性愈加受到重視，實際的公路建設中，涵洞施工是非常重要的內容，因此，要在公路工程中，相關人員必須要做好涵洞的選型和設計，這對公路的使用、安全和經濟等有著重要的關系，直接影響著整個公路的造價和使用質量。

關鍵詞：公路涵洞;設計施工;策略

1 涵洞對公路的作用和使用的要求

對于公路中的涵洞，其對公路排水是有較大作用和意義的，而且涵洞也是公路排水系統中關鍵部分，是公路工程中占比重非常大的工程，更是道路排水體系中重要部分。針對雨量偏多的區域，其涵洞的設置更是公路工程中不可或缺的部分，這使得涵洞工程的建設費用也在不斷提升。針對涵洞的實際使用要求來說，因涵洞可能會設置在自然環境惡劣的地區，這些地區可能長年因雨水沖刷，受風、霜、雪等因素的侵蝕，還可能經受高溫和冰凍等因素的影響，另外加上大量車輛的通行載荷而承受壓力，因此在涵洞設計中，必須要滿足多項要求，才能為公路建設工作有效開展提供保障。首先，應確保涵洞有泄洪能力，保障其能夠在洪水季節順利泄洪，不會給路基穩定性帶來影響。其次，要具備較強的穩定性和強度，對于負載設計當中，保障其各個組件能夠保持正常使用，并且不會因受外界條件的作用而出現位移與變形等現象，而且不僅要考慮到實際的環境因素，也要考慮到正常的使用年限。再次，要具備較強的可靠性以及耐用性，更要確保其安全性大于標準要求，而且還要體現出經濟合理性的要求，更要合理的運用新工藝以及先進機械操作技術，以此滿足經濟收益的進一步提升。

2 公路施工中涵洞的主要類型

2.1 管涵

管涵中主要常用鋼筋混凝土管涵及波紋管涵。鋼筋混凝土管涵是農村公路路基排水中最常用的涵洞結構類型，鋼筋混凝土管涵力學性能好、構造簡單、施工方便、工期短及造價低。但現在市面上成品鋼筋混凝土管涵多數用于市政設施，采用單層鋼筋，力學性能降低，在有條件的情況下采取集中預制或購買雙層鋼筋的鋼筋混凝土管涵，涵洞數量較少時也可以采用鋼筋混凝土蓋板涵洞。在山區養護困難，小孔徑的管涵堵塞后不易清理，造成排水不暢或積水嚴重，在易堵塞位置應采用較大孔徑的管徑，便于后期清淤養護。鋼波紋管涵具有施工工期短、重量輕、安裝方便、耐久性能好，工程造價低、抗變形能力強、減少養護費用成本等優點。鋼波紋管多用于高海拔地區，主要有下列幾種原因：（1）采用工廠化生產，砂、石材、鋼筋等用量小對生態破壞少、環保，適用于生態環境脆弱的地區;（2）拼裝施工，工期短，安裝輕、安裝方便，縮短了多年凍土的裸露時間，凍融量小，在高海拔地區減少大量人工，亦可以在冬季施工;（3）特別適合于軟土、膨脹土、濕陷性黃土等地基承載力較低的地區和地震多發地區;（4）一般條件下鋼波紋管的造價比鋼筋混凝土管高出40%左右。

2.2 蓋板涵

蓋板涵主要由基礎、蓋板、涵臺、臺帽以及支撐梁共同組成，蓋板涵在當前涵洞建設過程當中占有十分重要的地位。其整體施工技術較為簡單，而且具有相對較大的排洪能力，另外蓋板涵的蓋板能夠通過集中制造的形式來實現，在很大程度上降低了工程施工周期。總體而言，蓋板涵洞的整體結構較為簡單，但是對于工程的施工工藝具有相對較高的要求。目前，蓋板涵本身的應用相對較為廣泛，普遍應用于城市排水以及農村灌溉、排水中，而且其不會對于原本地基造成其他的影響。

2.3 石拱形涵洞

石拱型涵洞一般應用在山區公路工程建設中，其最主要的特點是自身的高凈空和高過水能力。由于山區的開發和建設環境與城市有著較大的差異，常常會出現山洪、泥石流等自然災害，而石拱型涵洞對于這類山洪災害具有一定的防御作用，并且由于其基本工程材料價格低廉，工程成本較低，因此一直是山區公路涵洞施工中常采用的類型。但是石拱形涵洞也存在一定的缺點，那就是由于其自身的工程材料重量較大，對于地基的承受能力有一定的要求。

2.4 箱涵

箱涵是整體閉合式鋼筋混凝土框架結構的涵洞類型，其具有良好的整體性和抗震性，在建設材料的選擇上，多以鋼材為主，所以整體質量高于其他結構類型涵洞，但造價成本明顯更高，且施工時有困難，因此該類型涵洞一般會在一些特殊地區，如在軟土基及高速公路中設置。

3 公路涵洞設計與施工分析

3.1 合理的明確公路涵洞的實際孔徑

在實際公路施工中，其涵洞類型的選擇很重要，而公路涵洞的設計中，孔徑的設定也是非常重要的工作。根據工程建設的具體情況和需求，針對公路建設的具體客觀體制因素等來進行明確，再結合當地洪水的水流情況、洪水到達時間和當地河床水文的地質等相關數據進行合理的考量和分析。就總體情況而言，其涵洞的孔徑大小必須要以滿足洪水的流量為基礎，確保其不會沖刷到公路之上，影響到公路上的構造物，由此可以更好地杜絕建筑工程中因設計不當而帶來經濟損失。另外，也要結合我國相關的工程施工規范要求，要確保其涵洞高度和公路跨徑的整體比值有效地控制在規定的范圍內，一般狀態下是1：1～1：1.5是最為合理的。而對于不同的涵洞結構類型設計，所要依據的規范要求也是要嚴格控制的。針對一些通道式涵洞，一定應先滿足凈空的要求。而對于特殊地理條件下的涵洞，如果其長度是15～30m之間的，那么其孔徑就要控制在1.0m以上;而涵洞長度高出30m，那么其孔徑就應控制在1.25m以上。

3.2 公路涵洞位置的確定

（1）公路涵洞選址的一般原則。公路涵洞位置選擇恰當與否直接關系到公路路基的穩定、道路的使用功能以及工程造價。山嶺地區地形起伏，峰谷交錯，路線布置上以縱斷面控制為主，在實際工程中應結合公路工程所在地的地形特征將涵洞布置在適當的位置。山嶺地區一般應順溝設置，一溝一涵，并盡量保持河溝的原有狀態，使涵洞的軸線與水流方向一致，以利于泄洪和減少對下游的沖刷破壞。（2）涵洞設計與公路路基排水密切相關。由于路基排水一般通過邊溝、截水溝、急流槽等匯入涵洞或通過排水溝排到路基以外，因此在公路涵洞工程設計時，必須緊密結合公路工程的平、縱、橫設計，例如：在公路縱斷面凹曲線低洼處、公路縱坡由陡變緩處，會出現水流淤積和對路基的沖刷，此時就應設置路基排水涵。（3）若公路涵洞工程需經過大面積的耕地，會影響原有的灌溉系統，那么設計人員應布置灌溉涵。灌溉涵與相鄰涵洞的距離需結合灌溉要求而定。

3.3 選擇公路涵洞洞口型式

當前，在洞口設計過程中，所存在的主要問題包括：（1）機械的將定型圖進行搬用;（2）選擇不滿足而且不準確的進出口條件;由于洞口的整體形式較為單一，通常會采用“跌水井+八字墻”的方式。針對以上的相關問題，作為涵洞設計人員在進行洞口口型設計過程中，需要認真調查涵洞出口的水文、地質以及地形等相關的客觀條件，并且依據工程本身的施工規范，在工程施工過程中除了需要考慮跌水井口以及八字墻之外，還必須要因地制宜，靈活的選擇洞口的方式。

4 結束語

這些年來，隨著市場經濟的發展引起了公路建設的快速發展，公路涵洞建設在公路建設中必將發揮更加突出明顯的作用。因此在涵洞設計時應當進行具體而全面的勘測和調查，確定涵洞設置的位置、采用的結構形式更加適用、安全、經濟、美觀。在涵洞的設計方面應繼續投入更多的技術關注，以利于涵洞質量保證和環境保護，以適應現代化公路建設的需要。

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