分析山區(qū)高速公路涵洞設(shè)計(jì)方法

胡 可

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究股份有限公司)

1 涵洞設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 數(shù)量多

山區(qū)高速公路建設(shè)自身的特點(diǎn)決定其對涵洞的需求量較大，以某公路為例，平均每km就有5個(gè)涵洞，可見，山區(qū)高速公路涵洞的數(shù)量較多。

1.2 地形、地質(zhì)條件復(fù)雜

涵洞一般沿著河流的方向布置，由于山區(qū)河流形狀曲折，因此，涵洞所在的地質(zhì)條件和地形條件較為復(fù)雜。且溝心的形狀也不同，有的較寬，有的較窄，這些條件都加大了涵洞設(shè)計(jì)和施工的困難度，因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考察周圍的地質(zhì)和地形條件。

1.3 常用結(jié)構(gòu)形式較固定

高速公路建設(shè)線路較長，因此，每段線路的地質(zhì)條件和填土高度等都各不相同，因此，根據(jù)這些條件，使用的涵洞形式也不同，常用的有管涵、拱涵、箱涵等形式，這些涵洞形式的整體性較好，且對于地質(zhì)的要求比較低，但是這些涵洞形式的投資較大，且施工工序較為復(fù)雜，只有特殊情況下才能夠使用。

1.4 設(shè)計(jì)方法簡單

涵洞的主要功能是排水，因此，一般布置在路面結(jié)構(gòu)層的下方，因此，受到外界環(huán)境因素影響較低，設(shè)計(jì)時(shí)只需要考慮到填土靜壓力、車輪荷載和結(jié)構(gòu)自重三項(xiàng)豎向荷載。此外，涵洞設(shè)計(jì)的形式比較固定，不同地區(qū)的涵洞設(shè)計(jì)都可以參考經(jīng)過嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)套圖，設(shè)計(jì)起來方便簡單。

2 山區(qū)高速公路涵洞設(shè)計(jì)步驟

2.1 平面布置

首先，根據(jù)地形圖初擬涵洞位置，其次，做好現(xiàn)場勘察工作，以保證水流通暢，降低工程造價(jià)。并溝設(shè)計(jì)方案，將A涵洞由原來的1-2×2拱涵改成1-3×3拱涵，去掉了B涵洞，這樣滿足原設(shè)計(jì)流量要求，增加了95.0m改渠工程量，兩方案的經(jīng)濟(jì)性對比見表1。

表1 分別設(shè)涵與并溝設(shè)涵經(jīng)濟(jì)性比較表

2.2 立面布置

涵洞的立面布置主要是順溝底縱坡布置涵洞，保證涵底不沖不淤。山區(qū)河溝溝底縱坡一般較大，為了確?；A(chǔ)穩(wěn)定，縱坡小于10％的土質(zhì)地基河溝，或縱坡小于30％的輕度風(fēng)化巖石地基河溝，可采用斜置式陡坡，涵底基礎(chǔ)課設(shè)置為齒狀基礎(chǔ)或臺階形基礎(chǔ)，或?qū)⒊隹谠O(shè)置為扶壁式;縱坡大于10％的土質(zhì)地基河溝，或縱坡大于30％的的輕度風(fēng)化巖石地基河溝，可采用臺階斜置式陡坡涵。規(guī)范沒有明確規(guī)定涵底縱坡下限，但基于基礎(chǔ)穩(wěn)定性考慮，一般不做縱坡大于30％的涵洞。另外，涵底縱坡也可以靈活變化，階梯式和斜置式可以混合使用。

3 高速公路山區(qū)涵洞設(shè)計(jì)幾點(diǎn)思考

3.1 山區(qū)涵洞填土荷載

我國的相關(guān)規(guī)范規(guī)定了山區(qū)臺頂?shù)挠?jì)算公式，但是這個(gè)公式僅僅是針對一般的涵洞來確定的，如果考慮到涵洞臺頂土的作用，就會失去其科學(xué)性。如果涵洞設(shè)計(jì)時(shí)沒有結(jié)合涵洞的實(shí)際情況靈活運(yùn)用計(jì)算公式，可能會造成地基沉陷、涵洞結(jié)構(gòu)開裂等情況出現(xiàn)。

3.2 山區(qū)涵洞地基處理

山區(qū)地質(zhì)較為復(fù)雜，涵洞的跨度雖然不大，但是還是會存在高差，高差的產(chǎn)生勢必會對涵洞基礎(chǔ)的穩(wěn)定性造成很大的影響，不同節(jié)段基礎(chǔ)之間的荷載也會不同，如果設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到這些情況，按照最高填土的荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)就會造成很大的浪費(fèi)，如果按照最低填土的荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，就會使一部分地基基礎(chǔ)的處理達(dá)不到要求，進(jìn)而影響到高速公路路面的耐久性和平整度。

3.3 山區(qū)涵洞臺背填土

臺背的填土受到自身?xiàng)l件的限制，會產(chǎn)生沉降，這樣以來，底部的填土所承受的荷載就會加大，從而影響到涵洞地基基礎(chǔ)的質(zhì)量。如果涵洞所在的地勢高低不平，就會產(chǎn)生沉降差，帶來更大的摩擦力，進(jìn)而影響到涵洞基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

3.4 山區(qū)涵洞末尾節(jié)段不均勻受力

(1)由于涵洞所在的地質(zhì)條件比較復(fù)雜多變，地勢會存在很大的高差，如果設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到這個(gè)問題，就會給之后的施工帶來很大不便。因此，涵洞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該首先考察清楚涵洞所在位置的地理位置和地勢條件，然后根據(jù)不同的地勢條件進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，只有這樣才能夠方便施工，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

(2)由于涵洞的施工較為復(fù)雜，因此，經(jīng)常需要填土，但是受到涵洞周圍地質(zhì)條件的影響，填土的承受荷載的力量較小，這樣會導(dǎo)致涵洞的質(zhì)量得不到保證，針對這種情況，可以采取一些轉(zhuǎn)移荷載的措施。

(3)涵洞臺頂和臺背受到周圍地質(zhì)的影響會產(chǎn)生滑坡，為了改善這種現(xiàn)象，可以再涵洞的基礎(chǔ)底面設(shè)置成倒坡或者是在臺背上涂抹一些潤滑劑，減少荷載的作用。

(4)針對一些高差較大的涵洞，為了避免高差影響施工和后期的維護(hù)，可以再高差地設(shè)置減緩高差影響的連接器，這樣不僅可以方便工作人員施工，還能夠保證涵洞的穩(wěn)定性及質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，涵洞設(shè)計(jì)與施工對于山區(qū)高速公路的質(zhì)量有著重要的影響，因此，必須做好涵洞設(shè)計(jì)工作，為高速公路的日后使用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。鑒于山區(qū)涵洞設(shè)計(jì)對于公路工程建設(shè)的重要性，因此，本文研究這個(gè)課題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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