試論公路涵洞設(shè)計(jì)與施工

王朋

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路建設(shè)工作的重要性愈加受到重視，實(shí)際的公路建設(shè)中，涵洞施工是非常重要的內(nèi)容，因此，要在公路工程中，相關(guān)人員必須要做好涵洞的選型和設(shè)計(jì)，這對(duì)公路的使用、安全和經(jīng)濟(jì)等有著重要的關(guān)系，直接影響著整個(gè)公路的造價(jià)和使用質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：公路涵洞;設(shè)計(jì)施工;策略

1 涵洞對(duì)公路的作用和使用的要求

對(duì)于公路中的涵洞，其對(duì)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(tǒng)中關(guān)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(duì)雨量偏多的區(qū)域，其涵洞的設(shè)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(shè)費(fèi)用也在不斷提升。針對(duì)涵洞的實(shí)際使用要求來(lái)說(shuō)，因涵洞可能會(huì)設(shè)置在自然環(huán)境惡劣的地區(qū)，這些地區(qū)可能長(zhǎng)年因雨水沖刷，受風(fēng)、霜、雪等因素的侵蝕，還可能經(jīng)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(shè)計(jì)中，必須要滿足多項(xiàng)要求，才能為公路建設(shè)工作有效開(kāi)展提供保障。首先，應(yīng)確保涵洞有泄洪能力，保障其能夠在洪水季節(jié)順利泄洪，不會(huì)給路基穩(wěn)定性帶來(lái)影響。其次，要具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，對(duì)于負(fù)載設(shè)計(jì)當(dāng)中，保障其各個(gè)組件能夠保持正常使用，并且不會(huì)因受外界條件的作用而出現(xiàn)位移與變形等現(xiàn)象，而且不僅要考慮到實(shí)際的環(huán)境因素，也要考慮到正常的使用年限。再次，要具備較強(qiáng)的可靠性以及耐用性，更要確保其安全性大于標(biāo)準(zhǔn)要求，而且還要體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)合理性的要求，更要合理的運(yùn)用新工藝以及先進(jìn)機(jī)械操作技術(shù)，以此滿足經(jīng)濟(jì)收益的進(jìn)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(nóng)村公路路基排水中最常用的涵洞結(jié)構(gòu)類型，鋼筋混凝土管涵力學(xué)性能好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、工期短及造價(jià)低。但現(xiàn)在市面上成品鋼筋混凝土管涵多數(shù)用于市政設(shè)施，采用單層鋼筋，力學(xué)性能降低，在有條件的情況下采取集中預(yù)制或購(gòu)買雙層鋼筋的鋼筋混凝土管涵，涵洞數(shù)量較少時(shí)也可以采用鋼筋混凝土蓋板涵洞。在山區(qū)養(yǎng)護(hù)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(yán)重，在易堵塞位置應(yīng)采用較大孔徑的管徑，便于后期清淤養(yǎng)護(hù)。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(jià)低、抗變形能力強(qiáng)、減少養(yǎng)護(hù)費(fèi)用成本等優(yōu)點(diǎn)。鋼波紋管多用于高海拔地區(qū)，主要有下列幾種原因：（1）采用工廠化生產(chǎn)，砂、石材、鋼筋等用量小對(duì)生態(tài)破壞少、環(huán)保，適用于生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū);（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(shí)間，凍融量小，在高海拔地區(qū)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(qū)和地震多發(fā)地區(qū);（4）一般條件下鋼波紋管的造價(jià)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(chǔ)、蓋板、涵臺(tái)、臺(tái)帽以及支撐梁共同組成，蓋板涵在當(dāng)前涵洞建設(shè)過(guò)程當(dāng)中占有十分重要的地位。其整體施工技術(shù)較為簡(jiǎn)單，而且具有相對(duì)較大的排洪能力，另外蓋板涵的蓋板能夠通過(guò)集中制造的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在很大程度上降低了工程施工周期?？傮w而言，蓋板涵洞的整體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是對(duì)于工程的施工工藝具有相對(duì)較高的要求。目前，蓋板涵本身的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛，普遍應(yīng)用于城市排水以及農(nóng)村灌溉、排水中，而且其不會(huì)對(duì)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(yīng)用在山區(qū)公路工程建設(shè)中，其最主要的特點(diǎn)是自身的高凈空和高過(guò)水能力。由于山區(qū)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)環(huán)境與城市有著較大的差異，常常會(huì)出現(xiàn)山洪、泥石流等自然災(zāi)害，而石拱型涵洞對(duì)于這類山洪災(zāi)害具有一定的防御作用，并且由于其基本工程材料價(jià)格低廉，工程成本較低，因此一直是山區(qū)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(diǎn)，那就是由于其自身的工程材料重量較大，對(duì)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(jié)構(gòu)的涵洞類型，其具有良好的整體性和抗震性，在建設(shè)材料的選擇上，多以鋼材為主，所以整體質(zhì)量高于其他結(jié)構(gòu)類型涵洞，但造價(jià)成本明顯更高，且施工時(shí)有困難，因此該類型涵洞一般會(huì)在一些特殊地區(qū)，如在軟土基及高速公路中設(shè)置。

3 公路涵洞設(shè)計(jì)與施工分析

3.1 合理的明確公路涵洞的實(shí)際孔徑

在實(shí)際公路施工中，其涵洞類型的選擇很重要，而公路涵洞的設(shè)計(jì)中，孔徑的設(shè)定也是非常重要的工作。根據(jù)工程建設(shè)的具體情況和需求，針對(duì)公路建設(shè)的具體客觀體制因素等來(lái)進(jìn)行明確，再結(jié)合當(dāng)?shù)睾樗乃髑闆r、洪水到達(dá)時(shí)間和當(dāng)?shù)睾哟菜牡牡刭|(zhì)等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)，確保其不會(huì)沖刷到公路之上，影響到公路上的構(gòu)造物，由此可以更好地杜絕建筑工程中因設(shè)計(jì)不當(dāng)而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。另外，也要結(jié)合我國(guó)相關(guān)的工程施工規(guī)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(guī)定的范圍內(nèi)，一般狀態(tài)下是1：1～1：1.5是最為合理的。而對(duì)于不同的涵洞結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì)，所要依據(jù)的規(guī)范要求也是要嚴(yán)格控制的。針對(duì)一些通道式涵洞，一定應(yīng)先滿足凈空的要求。而對(duì)于特殊地理?xiàng)l件下的涵洞，如果其長(zhǎng)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(zhǎng)度高出30m，那么其孔徑就應(yīng)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(dāng)與否直接關(guān)系到公路路基的穩(wěn)定、道路的使用功能以及工程造價(jià)。山嶺地區(qū)地形起伏，峰谷交錯(cuò)，路線布置上以縱斷面控制為主，在實(shí)際工程中應(yīng)結(jié)合公路工程所在地的地形特征將涵洞布置在適當(dāng)?shù)奈恢?。山嶺地區(qū)一般應(yīng)順溝設(shè)置，一溝一涵，并盡量保持河溝的原有狀態(tài)，使涵洞的軸線與水流方向一致，以利于泄洪和減少對(duì)下游的沖刷破壞。（2）涵洞設(shè)計(jì)與公路路基排水密切相關(guān)。由于路基排水一般通過(guò)邊溝、截水溝、急流槽等匯入涵洞或通過(guò)排水溝排到路基以外，因此在公路涵洞工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須緊密結(jié)合公路工程的平、縱、橫設(shè)計(jì)，例如：在公路縱斷面凹曲線低洼處、公路縱坡由陡變緩處，會(huì)出現(xiàn)水流淤積和對(duì)路基的沖刷，此時(shí)就應(yīng)設(shè)置路基排水涵。（3）若公路涵洞工程需經(jīng)過(guò)大面積的耕地，會(huì)影響原有的灌溉系統(tǒng)，那么設(shè)計(jì)人員應(yīng)布置灌溉涵。灌溉涵與相鄰涵洞的距離需結(jié)合灌溉要求而定。

3.3 選擇公路涵洞洞口型式

當(dāng)前，在洞口設(shè)計(jì)過(guò)程中，所存在的主要問(wèn)題包括：（1）機(jī)械的將定型圖進(jìn)行搬用;（2）選擇不滿足而且不準(zhǔn)確的進(jìn)出口條件;由于洞口的整體形式較為單一，通常會(huì)采用“跌水井+八字墻”的方式。針對(duì)以上的相關(guān)問(wèn)題，作為涵洞設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行洞口口型設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要認(rèn)真調(diào)查涵洞出口的水文、地質(zhì)以及地形等相關(guān)的客觀條件，并且依據(jù)工程本身的施工規(guī)范，在工程施工過(guò)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(jié)束語(yǔ)

這些年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展引起了公路建設(shè)的快速發(fā)展，公路涵洞建設(shè)在公路建設(shè)中必將發(fā)揮更加突出明顯的作用。因此在涵洞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行具體而全面的勘測(cè)和調(diào)查，確定涵洞設(shè)置的位置、采用的結(jié)構(gòu)形式更加適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀。在涵洞的設(shè)計(jì)方面應(yīng)繼續(xù)投入更多的技術(shù)關(guān)注，以利于涵洞質(zhì)量保證和環(huán)境保護(hù)，以適應(yīng)現(xiàn)代化公路建設(shè)的需要。

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