关于高速公路涵洞设计的一些要点探讨

关于高速公路涵洞设计的一些要点探讨

李昕燃

四川成渝高速公路股份有限公司成渝分公司610000

摘要：众所周知，高速公路是经济建设的核心部分，该经济地位不言而喻，涵洞是高速公路的核心结构物，在这之中起着十分重要的作用。所以，本文先阐述了涵洞对道路的作用与使用要求，然后结合工程实例，分析和探讨了高速公路涵洞设计关键点，以期为研究高速公路涵洞设计要点问题的人士提供有价值的参考。

关键词：高速公路；涵洞设计；要点分析

通常而言，涵洞的出现实际是为了把留在地面上的水排出来，其是穿越路基的小型排水构造物。涵洞的价值与作用一般体现在短时间中将高速公路沿线地表水排出来，以此来确保路基是安全的，保证车辆通行安全。在高速公路工程中的关键部位就是涵洞，因而其不管是在工程数目上，还是造价方面，均占据了非常大的比例。并且，至今为止还没有不存在涵洞的公路出现。

一、涵洞对道路的作用及其使用要求分析

在高速公路建设过程中，涵洞可以有效排出地面上的滞留水，所以其对公路排水作用甚大，因此可以这样说涵洞乃高速公路排水的核心部分，于高度公路工程中占据比重较大，是排水系统的关键部位。就雨季多发地段来说，涵洞的构建在高速公路中占比甚大，且该工程费用较高。因而，其设计对公路工程影响极大。此次就针对涵洞的设计展开了分析与探索，同时探讨了高速公路涵洞设计的要点。

涵洞大部分建设与自然环境恶劣的地区，长时间处在雨水冲击下，需要承受各种恶劣天气的侵蚀，与此同时还要受到高温与冰冻等环境的荷载。第一，需要具备泄洪的能力，保证不会对路基的稳定性带来比较大的影响。第二，应当具备一定的稳定性与强度，在进行负载设计的阶段，需要保证各组件可以正常采用。再者，不仅需要思考到现实环境可能带来哪些影响，还需要思考到是否可以长时间使用。第三，需要确保其具备一定的安全，要可以反映出经济的合理性，要可以开展标准化操作与定型，可以充分使用新的材料与工艺，益于工程机械操作，继而得到较高的经济收益。

二、工程概况

某工程路线建设里程总计为22.503km，其主要部分穿过山区，同时连接多个周边城市，地形极为复杂。该工程共设置有涵洞22道，涵洞类型较为多样，同时占据整个工程的重要部分。只有在充分落实涵洞设计规划工作的基础上，该公路工程的涵洞施工及整体施工才能得以顺利、高效展开。

三、高速公路涵洞设计要点分析

（一）涵洞类型的确定

在对高速公路涵洞加以设计时，首先需要根据高速公路实际情况，对涵洞类型加以确定。常见的涵洞类型主要包括4种。第1种是柱体钢筋混凝土涵洞，其主要是由钢筋混凝土构成。该类涵洞在施工建设上的优势在于施工操作简单，涵洞稳定性极强，同时成本偏低。不过该类涵洞也存在极为明显的缺点，那就是过水能力不强，无法有效排出地面上的滞留水，同时地基的稳固性也很难得到保障。正因如此，柱体钢筋混凝土涵洞在本工程中的应用较少，只在部分施工难度大的地段有所应用。第2种是箱涵式涵洞。这类涵洞的性能极好，无论是过水能力还是稳定性，都是其他类型涵洞难以比拟的。但是箱涵式涵洞的施工成本极高，同时施工过程较为复杂，通常只用于特殊地区的公路工程，在本工程中并没有得到应用。第3种是石拱形涵洞，这是本工程中数量最多的涵洞类型。这是因为该类涵洞本身具有极强的过水能力和稳定性，十分适合山区这种容易发生山洪、泥石流等灾害的地区。与此同时，石拱型涵洞成本不高，施工过程简单，使得其成为山区高速公路工程的最常见涵洞类型。不过需要注意的是，在实际设计该类型涵洞时，一定要充分考虑其工程材料的重量，确保地基的承受能力满足石拱形涵洞施工需求。第4种则是管涵式涵洞，也就是洞身构造形式为圆管的涵洞。管涵式涵洞同样是使用钢筋混凝土结构，但通常钢筋用量较少，主要材料是混凝土，并且做成一节一节的圆管。管涵有着预制简单，施工速度快，成本低的优点，但同时也有着易开裂和渗水，同时修复养护工作难度大的缺点。由于管涵的洞径较小，在本工程中只用于公路长流水沟渠位置，并且大多采用无压流水方式。近年来，以波纹管做成的管涵式涵洞逐渐受到重视，其对公路路基的适应性极强。但是由于波纹管容易淤积泥沙，在本工程中并未得以使用。

（二）涵洞位置确定

由于涵洞施工位置的变化会对公路路基、道路路线及公路施工成本等造成影响，因此确定涵洞位置是公路工程设计的重要部分。尤其是对山区公路而言，涵洞位置的确定更要充分考虑山区地形因素。在本工程中，一沟一涵是确定涵洞位置的基本原则。在此基础之上，涵洞位置的设计还需要结合公路路基排水情况，根据公路路基的高度、平坦度、宽度等加以考虑，在稳定性更强的位置进行涵洞施工。另外需要注意的是，公路工程往往会经过耕地，因此涵洞位置的选择和确定还需要确保其不会对周边灌溉系统造成严重影响和破坏。

（三）涵洞孔径设计

孔径大小是涵洞设计的重要内容。如果涵洞孔径过小，那么其过水能力将会大打折扣，无法有效排水；而涵洞孔径过大的话，那么施工难度、成本都将大幅提升，同时涵洞稳定性也会有所下降。在本工程中的涵洞孔径设计，均充分考虑了地层地质条件、水流量、水流速度、河床等因素。与此同时，本工程中的涵洞孔径设计还严格依照相应规范和标准，将公路跨径与涵洞高度之间的比例控制在1：1～1:1.5之间。而且本公路工程涉及到一些特殊地理环境，而且其涵洞长度为20m左右，此时涵洞孔径被设计为超过1.0m。

（四）涵洞结构设计

在实际设计时，除了要考虑涵洞的类型、位置、孔径等，还需要对涵洞结构加以重视。尤其是在山区公路之中，由于地质、地貌环境较为复杂，涵洞结构如果设计不合理的话，将会严重影响其过水能力与稳定性。在对涵洞位置周围的地质、地貌环境进行深入研究分析之后，设计人员需要结合涵洞位置、孔径、清淤能力等，设计相应的涵洞结构。在设计洞口型式时，设计人员必须摆脱照搬定型图、统一采用相同型式等错误思想，结合实际情况灵活设计八字墙、一字墙、直墙式等各种型式的洞口。阶梯涵是本公路工程使用较多的涵洞结构，这是因为大部分涵洞都存在纵向地形起伏大的情况，而阶梯涵结构则能充分适应这一地形结构。另外要注意的是，涵洞结构应当尽可能实现与排水沟、边沟等的协调和衔接。

（五）涵洞基础设计

涵洞基础类似于公路路基，其设计所需要考虑的关键点在于当地地理情况。由于在山区公路工程中，涵洞一般设置在地面或者河床较低的位置。就前者来说，需要在确定涵洞位置后，及时对该位置的地层情况加以考察。如果发现地基土质较为松软，则需要采取铺垫粉砂桩等方式来对这个地基土质进行调整，强化涵洞基础的稳定性。而如果是后者，那么则需要将涵洞基础设计在河床底部1m之下，这样才能充分保障其基础稳定性。

（六）盖板明涵设计

对山区公路工程而言，涵洞设计往往会受到路线纵横坡影响，从而需要对涵台高度、铺装厚度等进行调整。由于涵台的高度是一致的，那么要想改变这一纵向高程差，就只能通过对铺装层或者现浇层进行调整施工的方式实现。然而在本工程中，涵顶现浇层的厚度本身的变化十分有限，所能起到的纵坡调整作用也不够明显。因此在本工程的实际设计中，以确保基底高层相程相等的前提下，通过盖板明涵设计的方式来调整台身高度成为了主要的纵坡适应方式。

结束语：

对高速公路工程而言，涵洞设计至关重要，不但影响着公路工程的排水排洪能力，更与公路稳定性、施工难度、造价等息息相关。因此在近年来，高速公路涵洞设计越来越受重视，已经成为广大工程人员高度关注的部分。本文结合工程实例，对高速公路涵洞的类型、位置、孔径、结构、基础及盖板明涵等的设计进行了简单探讨，但愿能为我国高速公路事业的发展起到些许帮助。

参考文献：

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