關(guān)于山區(qū)公路涵洞設(shè)計(jì)與施工的分析

陳澤民

（福建省三明市公路養(yǎng)護(hù)中心， 福建 三明 365000）

近幾年來(lái)，農(nóng)村公路建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了高峰期。在公路建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常遇到跨越水渠以及小河溝等情況，為了排除路基內(nèi)側(cè)的水流，保證路基穩(wěn)定，須設(shè)計(jì)排水構(gòu)造物，從而既可以保證路基的連續(xù)性，又可以保證水流的正常流動(dòng)。因此，涵洞的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)引起業(yè)內(nèi)人士的重視。

1 涵洞位置的選擇

涵位設(shè)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(huì)造成路基排水困難，遭遇山洪時(shí)可能導(dǎo)致路基沖毀、交通中斷的嚴(yán)重后果，因此涵位的選擇是涵洞設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)公路沿線不同地形地貌、地質(zhì)條件等情況，科學(xué)合理地確定涵洞的位置。山嶺及丘陵地區(qū)選擇涵洞位置需注意以下幾點(diǎn)：（1）順溝設(shè)涵。山區(qū)河溝坡陡水急、洪水猛，為避免形成嚴(yán)重的渦流現(xiàn)象，減輕對(duì)路堤、涵洞洞口及基礎(chǔ)的沖刷，涵位布置應(yīng)盡量符合水流方向，一般每溝設(shè)一涵，順溝設(shè)置，不宜強(qiáng)求正交。（2）改溝合并。當(dāng)兩條河溝相距很近，匯水面積較?。ㄒ话?.03-0.05km2以下），縱坡小于3%且水流速度不大時(shí)，為減少涵洞數(shù)量可改溝合并。（3）設(shè)置截水溝的路段，在截水溝排水出口處應(yīng)設(shè)置涵洞。（4）山區(qū)公路縱坡變化較大，由陡坡過(guò)渡到緩坡段，在此200m 內(nèi)又無(wú)其他涵洞，宜在變坡點(diǎn)附近設(shè)置涵洞。[1]

2 涵洞的選型與孔徑確定

為了保證公路涵洞設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，除了考慮地形地貌、匯水面積，還需要對(duì)沿線群眾進(jìn)行走訪，了解附近村莊、河溝、匯水區(qū)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(jìn)行涵洞類型與孔徑的選擇。

2.1 公路涵洞的選型與設(shè)計(jì)

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(nóng)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(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉中，在低等級(jí)公路中應(yīng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、力學(xué)性能好、工期短、施工方便、造價(jià)成本低等優(yōu)點(diǎn)；但是也存在過(guò)水能力低、接縫處防水構(gòu)造復(fù)雜、清淤困難等缺點(diǎn)，經(jīng)常在接縫處出現(xiàn)漏水問(wèn)題，影響路基的穩(wěn)定。第二種是鋼筋混凝土蓋板涵，其優(yōu)點(diǎn)是建筑高度小、對(duì)基礎(chǔ)要求不高、可現(xiàn)場(chǎng)澆筑亦可預(yù)制拼裝，而且對(duì)于洞頂填土高度沒有較高的要求，即便是不填土，也不會(huì)對(duì)整體的蓋板涵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生太大的影響；蓋板涵缺點(diǎn)是鋼材用量大，造價(jià)相對(duì)較高；與其他涵洞類型相比，蓋板涵的應(yīng)用更加廣泛。

在選擇涵洞類型的時(shí)候，一條公路上盡量不要進(jìn)行多種類型涵洞的設(shè)計(jì)，要盡量的定型化、為集中預(yù)制提供方便，既可以保證后續(xù)的施工質(zhì)量，又可以有效節(jié)省模板。一般情況下，明涵或者填土高度較小的應(yīng)選擇蓋板涵，而排水量不大的暗涵，可優(yōu)先使用圓管涵。涵洞的設(shè)計(jì)看似簡(jiǎn)單，實(shí)則蘊(yùn)含著深刻的道理，只有在設(shè)計(jì)階段意識(shí)到細(xì)節(jié)的重要性，充分考慮可能影響施工質(zhì)量的各種因素，那么整個(gè)涵洞的施工智聯(lián)就可以得到保證[2]。

2.2 公路涵洞孔徑的確定與設(shè)計(jì)

涵洞的孔徑首先需滿足設(shè)計(jì)流量的要求，否則會(huì)造成涵前壅水，導(dǎo)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(qū)域面積，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、地表植被、土壤等情況測(cè)算出洪水流量和流速，以洪水設(shè)計(jì)流量來(lái)確定涵洞的孔徑尺寸。

除了根據(jù)流量分析計(jì)算確定孔徑外，也可在現(xiàn)場(chǎng)用經(jīng)驗(yàn)方法快速擬定孔徑，為正式設(shè)計(jì)提供參考。以下為現(xiàn)場(chǎng)確定涵洞孔徑的幾種經(jīng)驗(yàn)方法：（1）按洪水痕跡確定孔徑。當(dāng)公路跨越常年流水的小河溝時(shí)，其洪水痕跡一般比較明顯，通過(guò)洪水痕跡可確定洪水位；再結(jié)合河溝寬度來(lái)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(lái)擬定，再綜合擬設(shè)涵洞位置的地形、地貌、地質(zhì)、水流情況等分析確定新建涵洞的孔徑；新建涵洞宜選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，以便設(shè)計(jì)和施工，因此在參照舊涵擬定跨徑時(shí)可在舊涵跨徑的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加一到二級(jí)。公路改建時(shí)，應(yīng)盡可能利用原有涵洞以減低工程造價(jià)；經(jīng)調(diào)查舊涵過(guò)水面積、承載力滿足要求時(shí)，可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)加長(zhǎng)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(shè)有時(shí)會(huì)碰到天然氣、供水管道或者電力、電信光纜等，這些設(shè)施直埋在路基中會(huì)造成維修養(yǎng)護(hù)不便，很多時(shí)候必須以涵洞跨越。a.當(dāng)跨越煤氣、天然氣等易燃易爆的特殊管道時(shí)，施工時(shí)不能擾動(dòng)碰撞，因此在擬定涵洞孔徑時(shí)應(yīng)在管道基礎(chǔ)兩側(cè)預(yù)留不小于1m 的安全距離，確保施工和運(yùn)營(yíng)的安全。b.跨越農(nóng)村的供水管線時(shí)，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(hù)，又可防凍。c.跨越電力、電信纜線時(shí)，一般布設(shè)圓管涵，孔徑視相關(guān)部門要求而定，盡量不小于0.5m，將纜線從其中穿過(guò)。

選擇涵洞孔徑時(shí)，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)跨徑，以利用標(biāo)準(zhǔn)圖或通用圖進(jìn)行涵洞的具體設(shè)計(jì)，從而避免進(jìn)行繁瑣的水力計(jì)算步驟，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，節(jié)省時(shí)間成本。

3 涵洞施工要點(diǎn)分析

涵洞施工時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析設(shè)計(jì)圖紙，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地形、地質(zhì)情況的核實(shí)，明確涵洞、通道的位置、走向、基坑底部尺寸以及高程等數(shù)據(jù)。如果涵洞的位置、角度、設(shè)計(jì)高程不符合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，并根據(jù)實(shí)際情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

不同類型的涵洞施工方法及技術(shù)要求存在明顯差異，其中蓋板涵和圓管涵的施工時(shí)應(yīng)特別需要注意以下幾方面。（一）蓋板涵施工要點(diǎn)：1、基坑開挖完成后必須檢測(cè)基底承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，當(dāng)滿足不了要求時(shí)必須采取相應(yīng)的地基處理措施后方可進(jìn)行下道工序施工；2、涵臺(tái)臺(tái)身沉降縫一般沿涵長(zhǎng)方向每隔4-6m設(shè)置一道，沉降縫必須貫穿整個(gè)涵臺(tái)斷面（包括基礎(chǔ)、臺(tái)身、臺(tái)帽），縫寬1-2cm，垂直于涵中心線設(shè)置，且要確保兩端對(duì)齊、平整，避免出現(xiàn)上下交錯(cuò)的情況；3、預(yù)制蓋板必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以后，方可進(jìn)行回填土，填土應(yīng)涵身兩側(cè)對(duì)稱填筑，回填應(yīng)按設(shè)計(jì)要求回填砂礫或石灰土，并分層鋪筑和壓實(shí)。5、當(dāng)涵頂填土厚度小于0.5m 時(shí)，嚴(yán)禁采用振動(dòng)式碾壓設(shè)備對(duì)涵頂上和涵洞范圍內(nèi)的填土進(jìn)行碾壓，避免對(duì)涵洞造成破壞。（二）圓管涵施工要點(diǎn)：1、如果涵洞是與舊涵接長(zhǎng)，那么一定要謹(jǐn)慎的開始基礎(chǔ)開挖施工，避免對(duì)舊涵的基礎(chǔ)以及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞；2、管節(jié)安裝應(yīng)從下游開始，使接頭面向上游，每節(jié)涵管應(yīng)緊貼與墊層或基座上，使涵管受力均勻，所有管節(jié)應(yīng)按正確的軸線和坡度敷設(shè)，在敷設(shè)過(guò)程中，應(yīng)保持管內(nèi)清潔無(wú)贓物，無(wú)多余的砂漿及其雜物；3、在拼接管節(jié)的時(shí)候，要使用瀝青麻絮進(jìn)行縫隙的填塞，并確保上半圈的填塞順序?yàn)閺耐庀騼?nèi)，下半圈的填塞順序?yàn)閺睦锵蛲猓?、運(yùn)輸、存放管節(jié)的時(shí)候，一定要注意輕拿輕放、堆放平整，最好提前在地面鋪設(shè)5-10cm 后的砂墊層，確保管節(jié)受力均勻，不會(huì)出現(xiàn)開裂問(wèn)題；5、在確認(rèn)圓管涵安裝及接縫符合要求后，并且砌體砂漿或砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上再進(jìn)行回填砂；可以進(jìn)行一些砂性粗粒土填料的實(shí)驗(yàn)，不斷的降低造價(jià)成本[3]。

4 結(jié)語(yǔ)：

雖然涵洞只是公路建設(shè)中規(guī)模較小的項(xiàng)目，但是在路基排水中發(fā)揮著重要作用，直接影響到路基的穩(wěn)定。所以，要重視涵洞的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制，從而有效提升公路涵洞的發(fā)展與進(jìn)步。