論水利工程涵洞的設(shè)計(jì)

梁建涌

摘 要：我國作為農(nóng)業(yè)大國，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，不斷加大投入與開發(fā)，全面推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)向現(xiàn)代化方向發(fā)展。隨著各項(xiàng)水利工程的建設(shè)，全面改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，使農(nóng)業(yè)階段進(jìn)程得到良好控制，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對各類水利工程的需求越來越大，水利建設(shè)過程中，必不可少的是涵洞建設(shè)。好的設(shè)計(jì)才能建設(shè)出好的工程，涵洞設(shè)計(jì)符合通過需要，才能更好地展現(xiàn)出水利工程的效能，使水利通過能力得以提升。對于涵洞的設(shè)計(jì)，在不同水利工程中，有不同的概念與設(shè)計(jì)思路，只有全面把握好當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境特征，才能設(shè)計(jì)出高品質(zhì)的涵洞，符合實(shí)際應(yīng)用，符合自然規(guī)律。文章主要通過對我國當(dāng)前水利工程涵洞設(shè)計(jì)重點(diǎn)問題進(jìn)行系統(tǒng)的分析，進(jìn)一步提出較為優(yōu)化的設(shè)計(jì)施工方案，以此，推動(dòng)涵洞設(shè)計(jì)能力，提高水利應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：水利工程；涵洞；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號：U449.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0098-02

引言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水利的依賴程度越來越高，良好的水利能夠保證科學(xué)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)增效，可以說，一個(gè)區(qū)域水利工程的好壞，決定了地方農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，水利工程能進(jìn)一步提高興水利除水害的能力，通過水利工程建設(shè)，全面減少水災(zāi)水害，當(dāng)前，我國治理水害的重要措施就是興修水利。一個(gè)水利工程并不是隨意建設(shè)的，需要根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件、地質(zhì)環(huán)境等進(jìn)行規(guī)劃與統(tǒng)籌，保證發(fā)揮水利最大功能作用。設(shè)計(jì)的科學(xué)、合理，能夠確保當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全，避免出現(xiàn)不良的生態(tài)破壞。水利工程的長期運(yùn)行，決定了其工程設(shè)計(jì)的重要性，要從源頭設(shè)計(jì)把好關(guān)口，設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的圖紙，形成科學(xué)的模擬量，保證涵洞通水暢通。涵洞與水利工程緊密相關(guān)，不是獨(dú)立結(jié)構(gòu)，也就是說，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要合理把握好結(jié)構(gòu)和尺寸，通過實(shí)地考察調(diào)研、科學(xué)構(gòu)思設(shè)計(jì)，使涵洞在平面設(shè)計(jì)中得以全面展現(xiàn)。根據(jù)不同的水利功能作用差異性，需要在設(shè)計(jì)時(shí)全面綜合的進(jìn)行考量，實(shí)現(xiàn)整體規(guī)劃。

1 水利工程涵洞基本情況

水利工程中的涵洞是重要的建筑物，任何一項(xiàng)水利工程均離不開涵洞的科學(xué)設(shè)計(jì)。涵洞是水利工程關(guān)鍵部分，其環(huán)境不穩(wěn)定、長時(shí)間暴露在大自然中，很容易受到自然界風(fēng)、霜、雪、雨及河流沖擊，如果質(zhì)量不合格，則很容易損毀，導(dǎo)致更大的災(zāi)害，特別是當(dāng)前，大型農(nóng)機(jī)具的普遍使用，也對涵洞形成一定的威脅，所以說，在涵洞設(shè)計(jì)中，必須要全面考慮到整體構(gòu)造和耐久性能的問題，只有這樣，才能有效提高涵洞質(zhì)量，保證過水能力。

涵洞的結(jié)構(gòu)非常重要，可以說，不管面臨何種環(huán)境，均要堅(jiān)固耐用，保持自身性能不變，要合理計(jì)算出涵洞的安全系數(shù)，使涵洞形成更大的安全性，設(shè)計(jì)過程中，安全系數(shù)和性能結(jié)構(gòu)是密切關(guān)聯(lián)的整體，結(jié)構(gòu)合理，則系數(shù)越高，安全性能越強(qiáng)。設(shè)計(jì)人員只有全面負(fù)責(zé)，認(rèn)真進(jìn)行調(diào)研，才能把握好結(jié)構(gòu)系數(shù)要求，確保涵洞堅(jiān)固耐用，能夠抵抗水流巨大壓力沖擊和沖刷。涵洞設(shè)計(jì)是一方面，但是在施工過程中，還需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，對設(shè)計(jì)進(jìn)行微調(diào)，保證與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境相協(xié)調(diào)一致，符合技術(shù)施工要點(diǎn)要求，對涵洞高度、厚度、強(qiáng)度的調(diào)整，能夠全面確保涵洞作用的良好發(fā)揮。

2 涵洞的設(shè)計(jì)

水利工程中，對涵洞的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，涵洞在建設(shè)之前，需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)，做好科學(xué)統(tǒng)籌與規(guī)劃，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，考慮到整個(gè)水利工程特征，在建筑技術(shù)視角下，合理設(shè)計(jì)施工，使各個(gè)環(huán)節(jié)得到良好控制，使涵洞設(shè)計(jì)施工環(huán)環(huán)相扣。

2.1 涵洞設(shè)計(jì)考慮因素

涵洞設(shè)計(jì)之前，不能盲目進(jìn)行，需要到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，只有全面掌握了現(xiàn)場情況，才能設(shè)計(jì)出合理的工程。通過對現(xiàn)場調(diào)研，把握好工程用料、地質(zhì)、施工各個(gè)方面的基本要素，使各個(gè)方面都得到良好控制。同時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，對涵洞類型做出正確的選擇，不能盲目套用，否則會(huì)導(dǎo)致后期的安全隱患，只有全面滿足了施工要求，才能進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證最終的效果。設(shè)計(jì)時(shí)，不能過于理想化，需要對各個(gè)季節(jié)、時(shí)間段的泄洪和過水要求進(jìn)行分析。科學(xué)設(shè)計(jì)出涵洞結(jié)構(gòu)形式和斷面形式，只有這樣，才能保證工程建設(shè)質(zhì)量，滿足施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)過程中，對施工工藝、使用材料、技術(shù)選擇做好認(rèn)定，因?yàn)檫@些因素是工程建設(shè)質(zhì)量好壞的最關(guān)鍵要素，只有全面發(fā)揮優(yōu)勢，避開不足，才具有可操作性，確保涵洞設(shè)計(jì)合理、施工規(guī)范。

2.2 套用標(biāo)準(zhǔn)圖把握要點(diǎn)

在施工過程中，對普遍存在的水利工程，是有一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的，也就是說，涵洞設(shè)計(jì)有一整套設(shè)計(jì)原理與標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)是在大量實(shí)踐過程中總結(jié)出來的，一般工程施工，往往會(huì)套用這些標(biāo)準(zhǔn)圖，或者進(jìn)行有效的參考。標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，能夠節(jié)省時(shí)間，數(shù)據(jù)與參數(shù)是在大量實(shí)踐中檢驗(yàn)并得到認(rèn)證的，是合理化、實(shí)用化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。但是，面對這些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖，我們需要謹(jǐn)慎對待，不能千篇一律，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件進(jìn)行調(diào)整把握，合理利用好標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖，打破陳舊的模式，結(jié)合好施工現(xiàn)場，對設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的改進(jìn)。

3 水利工程中涵洞設(shè)計(jì)分析

水利工程中的涵洞工程，具有重要的作用，其最主要的功能是引水或排洪。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，對引水涵洞設(shè)計(jì)較容易把握，主要通過對相關(guān)的水力參數(shù)進(jìn)行了解，使數(shù)據(jù)清晰明確，就可以設(shè)計(jì)出滿足荷載需要的涵洞工程，設(shè)計(jì)過程中，很容易掌握這些要件要求。

3.1 箱涵設(shè)計(jì)

箱涵是使用廣泛的涵洞，在公路和水利工程中較為多見，箱涵是重要的引水建筑物，從技術(shù)層面看，這種建筑結(jié)構(gòu)較為簡單，整體上并沒有復(fù)雜的分區(qū)，相對結(jié)構(gòu)簡單、施工便利，在不同的地質(zhì)條件下，均能夠建設(shè)，對地區(qū)的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠滿足多數(shù)地區(qū)水利需要。箱涵的功能決定了其是無壓引水建筑物，只要根據(jù)當(dāng)?shù)嘏潘┧闆r，合理掌握水量體積，就能設(shè)計(jì)出符合工程整體要求的箱涵平面布置和斷面尺寸圖。設(shè)計(jì)過程中，需要全面對現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，使底坡和建筑物連接更加緊密，保證水面轉(zhuǎn)角的合理性，進(jìn)行設(shè)計(jì)前，要全面對各部分的計(jì)算進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，保證結(jié)構(gòu)受力計(jì)算在允許誤差范圍，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的建筑質(zhì)量。endprint

3.2 圓管涵設(shè)計(jì)

圓管涵在工程中也是普遍使用的一種方式，其設(shè)計(jì)思路是全面提升當(dāng)?shù)嘏藕樾顾芰?。這種涵洞主要對水力荷載有一定的要求，也就是說，面臨不同的洪水流量則出現(xiàn)不同的壓力，對管道質(zhì)量提出嚴(yán)格要求，往往壓力大小受不確定因素影響較多。工程設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)格進(jìn)行計(jì)算，科學(xué)做好測算，使各部位的參數(shù)滿足壓力荷載需要，避免出現(xiàn)安全隱患。根據(jù)圓管涵功能作用看，當(dāng)前有壓力過水涵、半壓力過水涵和無壓力過水涵三種形式，設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)自然情況合理選擇標(biāo)準(zhǔn)和形式，確保涵洞結(jié)構(gòu)尺寸合理。圓管涵對地基穩(wěn)定性有一定的要求，需要綜合考慮來自各個(gè)方向的壓力，不能只考慮單向壓力，否則會(huì)導(dǎo)致安全事故。

3.3 蓋板涵設(shè)計(jì)

蓋板涵是最為多見的一種形式，是水利工程中應(yīng)用較廣泛、使用最頻繁的涵洞。設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工工藝要求，特別是鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力情況，一定要嚴(yán)格計(jì)算，確保蓋板涵承載能力和應(yīng)用效果。蓋板涵豎向壓力需要計(jì)算出擴(kuò)散面積，涵臺(tái)內(nèi)力通過涵洞和涵底重心落點(diǎn)得出，上下簡支豎梁承受上部簡支壓力和水平方向作用力得出，對整個(gè)周圍的壓力全面考慮，保證設(shè)計(jì)符合安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 拱涵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

拱涵也有較為廣泛的使用，設(shè)計(jì)時(shí)需要嚴(yán)格把握好要點(diǎn)，計(jì)算出拱涵涵頂填土對涵洞豎向壓力大小，按土柱壓力進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算。拱圈截面拱數(shù)值的計(jì)算要把握好精準(zhǔn)度，拱涵外型決定了其最后的拱頂壓力，只有充分考慮到內(nèi)力問題就能全面得到解決，設(shè)計(jì)過程中，需要把握好大的方向，對曲率、剪切變形、彈性壓縮和溫度變形等可以在后期考慮。

4 涵洞設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

涵洞工程關(guān)系到水利工程的效果，所以說，在進(jìn)行水利工程涵洞設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格把握好幾個(gè)方面要點(diǎn)，只有這樣，才能杜絕安全隱患，保證涵洞使用安全。

4.1 洞口設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

洞口是涵洞最主要的結(jié)構(gòu)，其形狀與結(jié)構(gòu)對排水有一定的調(diào)節(jié)作用。結(jié)合水利工程施工建設(shè)涵洞洞口不同類型，合理進(jìn)行選擇，保證涵洞洞口設(shè)計(jì)符合水利工程整體要求。涵洞洞口類型包括急流坡、跌水井及倒虹吸等，需要合理選擇類型，才能發(fā)揮出洞口的作用。

4.2 長度設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

洞身是整個(gè)涵洞孔道主體，涵洞洞身設(shè)計(jì)最重要的就是對水流流量與涵洞洞身孔徑大小的計(jì)算，良好的洞身孔徑能夠保證滿足水流流量通過需要。涵洞洞身堅(jiān)固性及穩(wěn)定性需要全面把握好，設(shè)計(jì)時(shí)，要滿足水利工程涵洞結(jié)構(gòu)需求，同時(shí)，也能夠滿足涵洞自身荷載壓力。長度對整體造價(jià)也有影響，需要根據(jù)內(nèi)容，合理確定好洞身斷面、長度。

5 結(jié)束語

水利工程關(guān)系到我國的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，只有全面設(shè)計(jì)好涵洞工程，才能發(fā)揮涵洞引水和泄水作用，確保工程穩(wěn)定耐用，滿足水利建設(shè)要求，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)步發(fā)展。

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