山区公路涵洞设计与施工探讨

山区公路涵洞设计与施工探讨

唐泓

淳安交通设计有限公司  浙江 淳安  311700

摘 要：山区公路是连接山区与外界的重要通道，而涵洞则是山区公路的重要组成部分。对于地势较为复杂的区域，公路涵洞设计能够更好地为后期的车辆行驶提供更加安全、顺畅的路径，进而缩短驾驶距离。而由于公路涵洞在设计的过程中往往极易受到多重因素的影响，山区公路涵洞的设计与施工面临着许多挑战和难点，为了更好地提升后续施工建设的有效性，将需要强化对设计方案的优化。涵洞可以解决山区河流、沟谷等自然障碍对公路的阻隔，提高公路的通行能力和安全性。本文旨在探讨山区公路涵洞的设计与施工，以期为相关工程提供参考和借鉴。

关键词：山区公路；涵洞设计；施工；质量；涵洞洞口

前言：

山区公路涵洞是山区公路的重要组成部分，对于保障山区公路的通行能力和安全性具有重要意义。涵洞是公路中一种常见的结构形式，在公路跨越沟谷的时候为了排水的需求，就必须进行涵洞设计。因此，在修建公路涵洞之前，要做好前期的准备工作，要事先勘查现场的一切。在施工过程中，要按照前期的计划，精心安排和实施，保证工程的有序开展，从而为工程质量的提高提供保障，并从某种程度上规避安全风险。

1、山区公路涵洞设计概述

近年来，我国公路网建设开始深入偏远山区，在建设中，山区公路涵洞的设计和施工问题得到了广泛的关注，研究山区公路涵洞的设计和施工具有十分重要的现实意义。在山区公路设计和施工建设过程中，无可避免会遇到涵洞的设计和施工，而作为一项实际要求较高的实践性工作，其设计和施工具有极高的特殊性。山区涵洞设计需考虑当地的地形、地貌、环境，不可过度开挖和填埋，破坏当地的自然环境，需在满足设计要求的前提下因地制宜，使涵洞与自然环境相协调，这些要求设计者应重视涵洞设计工作的重要性，涵洞结构形式的选择应从地基稳定、施工组织，原材料和投资造价等方面综合考虑。作为设计人员，必须重视设计工作，明确设计工作的重要性，能够从地基的稳定、施工组织、原材料质量和性能以及投资造价等多个不同的方面予以综合考虑，科学选择涵洞的位置，并合理设计涵洞的立面及洞口的形式，从而设计出一条安全、经济、合理的公路涵洞工程。

2、山区公路涵洞设计的设计

2.1选型与布局

山区公路涵洞设计是一个综合性的工程，在其设计的过程中，因受地形及地质条件等诸多因素的影响，设计的难度较大。设计前应做好调查研究，掌握上述设计规律的基础上，综合考虑，设计出安全、经济、合理的涵洞工程，减少施工过程中重大修改，保证施工进度和路基排水的有效性。在选型方面，需要考虑地形、地质、水流等条件，以及交通流量和未来发展规划。常见的山区公路涵洞类型有管涵、箱涵、拱涵等，每种类型的涵洞都有其特点和适用范围。管涵是钢筋砼结构中较为普遍的一种，能够实现集中式预制，且施工工艺较为简便。例如，管涵适用于流量较小的沟谷或路基下，可以节省材料和施工时间；箱涵适用于流量较大的河流或沟谷，可以提供较大的过水断面。由于箱式箱涵的过水能力很强，根据地基承载力和填土高度，可以选择不同的地基；拱涵则适用于地形较复杂或流量较小的山区河流。拱涵由于其具有的抗压性能，能够适用于穿越V型峡谷、高路堤等工程环境，而且对公路工程的承载力有很高的要求，适用于地质条件比较好的地区。因此，在选型时需要根据实际情况选择合适的涵洞类型。

在布局方面，需要考虑涵洞在路线中的位置和与周围环境的协调性。涵洞的位置应尽量选择在地质条件稳定、承载力强的地点，避免在不良地质条件，如滑坡、泥石流等处设置涵洞。同时，涵洞的位置应与周围环境相协调，避免对自然景观造成破坏或影响。在选型和布局方面，还需要考虑施工方便和经济性等因素。结构简单、受力合理的涵洞类型，可以降低施工难度和提高施工效率，同时也可以减少后期的维护和管理成本。因此，在选型和布局时需要综合考虑各种因素，以选择最优的方案。

2.2涵洞结构设计

在涵洞设计时，要考虑到许多因素，如路径与路径平面、纵断面与横截面的匹配程度，以及山区公路与涵洞的平面布置等。期间将涵道与沟槽合理地结合起来，既能减少基础处理的繁重，又能减少工程的难度，同时还能够有效地改善基坑大、半填、半挖的处理效果。若公路工程位于丘陵中部，涵洞不是顺流渠施工，宜将涵洞设置在地势较低的一边，这样可以增强涵洞的整体承载力。在结构设计时，需要考虑强度、刚度、稳定性等因素，以确保涵洞在使用过程中能够安全、稳定地运行。首先，强度是保证涵洞能够承受交通流量和自然灾害等荷载的关键因素，因此需要进行详细的荷载分析，并选择合适的材料和结构形式来满足强度要求。其次，刚度是保证涵洞在使用过程中不易变形和破坏的关键因素，因此需要进行合理的结构设计，以提高涵洞的刚度。最后，稳定性是保证涵洞在使用过程中，不易发生倾覆或滑动等问题的关键因素，因此需要进行稳定性的分析和设计，以确保涵洞的安全性和稳定性。在分析涵洞的荷载时，需要考虑车辆荷载、水流冲击力、土压力等作用力，同时还需要考虑地震、风载等偶然荷载的影响。根据分析结果，可以选择合适的材料和结构形式进行结构设计。在结构设计时，还需要考虑施工方便和维护管理等因素。结构设计应尽量简化，方便施工和安装，同时也要考虑后期的维护和管理要求。

2.3涵洞洞口设计

在涵洞洞口的设计中，涵洞进口附近的山地地貌是影响涵洞洞口的一个关键因素。在涵洞的设计中，应考虑到与水流方向一致的问题，同时还需要在设计时应避免盲目地缩短涵洞的长度。涵洞的孔径和形状设计需要基于水流方向、速度和流量等因素来进行。这些因素会直接影响涵洞的排水能力。在设计涵洞洞口时，需要考虑多个因素，包括洞口宽度、高度和形状。洞口高度需要满足车辆的限高要求和洞口结构的稳定性，设计师需要根据车辆限高标准和设计载荷，确定洞口的最小高度。同时，还需要考虑扩张段、过渡段和洞口区域的稳定性，以确保高度不会对车辆通行造成障碍，并确保洞口结构的稳定性。洞口宽度是根据车辆通行的需要和交通安全因素确定的。根据项目的交通流量和车辆类型，设计师需要确定适当的洞口宽度，以确保不同类型的车辆能够顺畅通过，并满足相应的道路设计标准。

洞口形状在涵洞洞口设计中也扮演着重要的角色。圆形洞口是常用的形状选择，它能够减少流阻、降低水流速度，有利于水流的顺畅通过。此外，根据具体情况，也可以采用特殊形状的洞口设计，例如椭圆形、矩形等。在选择洞口形状时，需要考虑水流的流向、水流速度、地质条件等因素，并通过水流力学模型和实验数据进行验证和优化。现如今，许多公路涵洞工程提出了八字形洞口的方案，如果河道排水渠比较大，且涵洞的直径与快速排水的要求一致，可通过调节开口的角度，使其设计为直孔，从而可降低涵洞数目，进而达到节约工程造价的目的。针对涵洞在设计时存在的疏漏问题，应与各部门的领导密切配合，强化设计方案的可行性。

3、山区公路涵洞施工要点

在施工前的准备阶段，需要进行详细地现场调查，了解地形、地质、水文等条件，以便为施工设计和组织提供基础资料，确保施工过程的安全性和可靠性。在进行山区公路涵洞施工时，施工技术人员应先进行测量放线，放出基础边线，然后再进行支模操作。在基础施工阶段，需要根据设计要求进行基坑开挖、基础垫层和基础浇筑等施工。基坑开挖应考虑边坡的稳定性和安全性，基础垫层应选择合适的材料和厚度，基础浇筑应保证混凝土的强度和质量，采取相应的防水措施，如设置排水沟、防水层等，以防止地下水对基础造成不利影响。

在主体施工阶段，需要根据设计要求进行涵洞主体的施工，包括墙身、盖板、防水层等。墙身是涵洞的主要承重结构，需要保证其强度和稳定性；盖板是涵洞的顶部结构，需要承受水流的压力和冲击力，因此需要选择合适的材料和厚度；防水层是用来防止水分渗透的重要结构，需要选择合适的材料和施工工艺。在施工过程中，应保证涵洞的形状、尺寸、位置等符合设计要求。这需要施工人员严格按照施工图纸进行施工，确保每个部分的位置和尺寸都符合设计要求，同时，还需要注意成品的保护和质量控制。防水施工的目的是防止水分渗透到涵洞内部，以保持涵洞内部的干燥和安全性。防水涂料的施工工艺包括基层处理、涂刷涂料、验收等环节。在涵洞施工完成后，应及时进行回填施工。回填施工的目的是防止水流对涵洞造成破坏，因此需要选择具有良好的透水性和稳定性的回填材料，分层夯实可以保证回填材料的密实度，防止回填材料松散或形成空洞，从而避免涵洞周围土壤的沉降和不稳定性。

4、结语

总之，山区公路工程涵洞是工程建设中不可缺少的一环，其在提升道路稳定性以及排水便利性方面发挥着重要作用。随着科学技术的不断进步和创新，山区公路涵洞设计与施工将面临更多的挑战和机遇，在设计的过程中将需要充分考虑周边环境的影响制订合理方案，还需要不断探索和研究新的技术和方法，以提高涵洞的设计水平和施工质量，为山区公路的建设和发展，做出更大的贡献。
参考文献：
[1] 李优峰.关于山区公路涵洞设计与施工的分析[J].四川建材, 2021(07):2.

[2] 谢直强.试论山区公路涵洞设计特点与施工方法[J].四川水泥，2020(4):141-145.