李玥瑛

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

公路工程是國家發(fā)展建設中重要的生命線，是國家經濟發(fā)展的基礎所在，而涵洞則是公路工程中的重要組成部分。公路涵洞建設中的技術人員在進行涵洞的位置選擇、類型選擇等方面經常會面臨各種難題，需要全面衡量實際情況選擇出最佳方案，保證設計的安全性和可靠性。對此，非常有必要開展公路涵洞類型選擇以及設計內容的分析，以便于更好地提升公路涵洞的整體質量。本文就公路涵洞類型選擇和設計的核心內容進行詳細分析。

1 公路涵洞的使用要求

公路涵洞在具體使用上是有一定條件的，因地區(qū)不同，涵洞可能會處于自然環(huán)境比較惡劣的區(qū)域，還可能遭受暴曬或者冰凍等自然影響，再加上常年的車輛通行，對于設計有著較高的要求，只有滿足了當地的多方面實際需求才能有效地為公路正常運行創(chuàng)造良好條件。（1）在公路涵洞的使用要求上，需要保證其泄洪能力較強，在降水嚴重的季節(jié)中能順利泄洪，而不會給公路地基造成不良影響。（2）涵洞的設計需要保證其具有良好的穩(wěn)定性，并有較高強度，在負載設計中則需要保證各個組件的正常使用效果，不會因為外在條件而影響到使用或者發(fā)生其他變化[2]。（3）公路涵洞的使用需要保證其耐久性和可靠性，更要確定使用的安全性，在進行設計的過程中需要全面衡量各個方面，既要保證使用效果，也要結合經濟性原則進行考慮，使公路建設的經濟收益得到保障。

2 公路涵洞類型的選擇

2.1 蓋板涵

蓋板涵的結構主要由基礎、蓋板、涵臺、臺帽以及支撐梁共同構成，在涵洞的建設中具有重要的作用。在施工設計中這種類型是比較簡單的，并且有著良好的泄洪效果，因此使用率較高[3]。同時，蓋板涵的蓋板可以采取集中制造的方式，這對于縮短施工工期，減少資金支出都具有一定的意義。雖然蓋板涵的整體結構較為簡單，但是對施工工藝卻有著較高的要求。當前在公路涵洞的使用中蓋板涵使用率較高，普遍應用于農村排水及灌溉中，對地基不會帶來明顯改變性影響，是一種常見涵洞類型。

2.2 石拱形涵洞

石拱形涵洞主要指的是外觀呈拱形的一種涵洞，這種涵洞大部分會在山區(qū)的公路建設中使用，最為重要的特點就是自身的高凈空和高過水能力。山區(qū)由于地勢比較特殊，與平原有著很大的區(qū)別，因此容易發(fā)生洪澇或者泥石流等自然災害。而山區(qū)的公路建設則比較適合使用石拱形涵洞，不僅能有效抵御自然災害，并且具有價格低廉的優(yōu)勢，能降低工程整體造價，因此在山區(qū)的公路建設中是最為常見的一種涵洞類型[4]。但無論哪種涵洞設計都不是完美的，石拱形涵洞存在工程材料量使用大的問題，對于地基的強度及承載能力要求較高，因此使用中還需多加衡量。

2.3 箱涵

箱涵是一種由一個或多個方形或矩形斷面組合而成的涵洞類型，一般由鋼筋混凝土或圬工制成。箱涵一般用于涵頂距路面比較高的地方，在小水系比較發(fā)達的道路可以選擇箱涵，有著較好排水效果。這種涵洞在施工技術和工序上都比較復雜，并且材料成本比較高，因此在公路工程上的使用頻率比較低，只有一些特殊需求的地區(qū)才會采取此種類型的涵洞設計。

2.4 管涵

管涵是指一種埋在地下進行排水使用的涵洞，管涵的設計主要以混凝土結構為主，同時施工中所使用的鋼筋數量較少，因此施工速度往往會比較快，是公路涵洞建設中較為常見的方式之一。當前，我國大部分的城市供水和排水管道多使用水泥管作為管涵，但這種涵洞對于日后的養(yǎng)護工作有著較高要求，并且一旦損壞維修起來會比較費時費力[5]。一旦在施工中或者后期的使用中出現地基不均勻沉降問題，則會導致管涵滲水等問題出現，從而給路基造成不良影響。

3 公路涵洞設計的核心內容

3.1 確定公路涵洞的實際孔徑

公路工程的設計中，涵洞類型的選擇十分重要，而涵洞設計中的孔徑確定則是關鍵。設計中需要全面考慮工程建設的實際需求和整體的環(huán)境等因素，然后結合當地洪水的水流情況及降水情況等數據綜合進行分析。涵洞的孔徑一般需要以滿足洪水水流量為基礎，并保證不能讓洪水流淌到馬路上，影響到其他的公路建筑物，從而減少洪水給公路造成的不利影響及經濟損失。此外，設計中需要考慮我國的施工規(guī)范要求，將涵洞高度和公路跨徑的整體比例控制在規(guī)定范圍之內，通?？刂圃?∶1或者1∶1.5是比較合理的。此外，設計者需要考慮不同的涵洞類型其規(guī)范要求也是有所不同的，一定要保證其規(guī)范性，從而提升施工安全和使用效果[6]。

3.2 合理選擇公路涵洞位置

在公路工程的建設中，科學合理地確定公路涵洞的位置將直接關系到公路路基的穩(wěn)定性以及公路涵洞的使用效果，并且會對工程造價造成直接影響。在一些山區(qū)進行公路涵洞建設，由于其地形起伏較大，在線路布置上會采取縱斷面為主要形式，同時會表現出峰谷交錯的情形。在線路布置中，一般會采取將縱斷面滲透到主體內進行控制，并結合施工當地的具體情況來進一步確定涵洞位置[7]。如果施工位置位于山嶺處，則需要滿足一溝一涵的需求，最大限度地保證河溝位置不變的情況下進行涵洞位置的確定，從而降低施工對河道的影響，同時也不給下游河道的泄洪能力造成影響。

在順溝設涵中，涵洞位置一般需要保證河溝原有狀態(tài)，保持與水流方向的一致性，一方面有利于泄洪，另一方面也能減少渦流現象的發(fā)生。如果施工條件允許，例如水溝流量較小的情況下可以考慮移位，裁彎取直設置涵洞，促使水流條件得以調整。如果涵洞設置路線中兩條溪溝距離比較近，并且流量較小，那么在設置中可以考慮采取改溝合并的方式，不僅能提升泄洪能力，也不至于降低路基的穩(wěn)定性。

此外，公路涵洞的設計與路基排水之間有著密切關系，一般來說路基排水是通過截水溝和邊溝等匯入涵洞從而實現排水作用的。那么，在開展公路涵洞的設計時就需要考慮到工程自身的橫、縱以及平面的設計。例如：在公路縱斷面的凹曲線低洼位置處，公路的陡坡開始變成緩坡的位置上都會出現水流淤積情況，那么在設計中就應當設置排水涵[8]。

對于涵洞位置的選擇一定要盡量避開斷層、滑坡等不良地質路段，這種路段一方面會給施工造成阻礙，另一方面安全性和整體的施工費用都會受到不良影響。綜合衡量后可以將涵洞設置在邊坡穩(wěn)定、土壤密集并且地基承載能力好的位置上。但如果施工中無法避免不良地段，那么則可以在施工中對地基加以特殊加固處理，以便于保證施工效果。

3.3 合理確定涵洞洞口型式

在公路涵洞的洞口設計中經常會遇到以下一些問題：一些設計師缺乏對實際情況的考量，采取照搬照抄的方式來確定涵洞口型式。在涵洞口的選擇上不夠準確，并且形式較為單一，集中采取“跌水井+八字式”。對此，設計師在實際設計中一定要充分地調查當地的水文情況和公路涵洞口的地質、地形等，并且結合公路工程需求來考慮采用哪種洞口型式。除了日常的“跌水井+八字式”還有直墻式、一字墻等不同型式的洞口，應當在符合因地制宜的原則下合理使用。對于公路涵洞口的周圍地勢比較平，并且河道寬度足夠，設計中可以采取八字墻式洞口。對于河道中溝渠較多或者涵洞空間能夠滿足排水需求的情況，設計中則可以調整八字墻，將其擴散角設置為0°，形成直墻式洞口，以便于更好地滿足施工需求[9]。此外，如果是路基較高或者涵洞本身比較長的情況下，施工中為了提高排水量，控制施工量，則可以升高蓋板涵進口，并結合八字墻來進行設計，最大限度上達到二者的協(xié)調配合，形成一套完整的排水體系，提升整體施工效果。

3.4 重視公路涵洞的基礎設計

公路涵洞的設計中涉及到很多不同的方面，其中基礎設計工作是最為重要的部分，需要結合施工當地的地質條件來全面衡量。通常需要將其設置在低于河床及地面的位置。涵洞的設計如果低于河床位置，應當保證其設置在河床底部1m以下。而設計人員需要將涵洞設計在地面之上，并對施工地區(qū)的地基和土質進行考慮，以便于后續(xù)的工作能順利開展。

3.5 明確涵洞設計斜度

涵洞施工位置條件是不同的，那么在施工中就會出現受地形限制和地物限制的情況，使得很多涵洞設計為斜交。對于此類斜交角度較大的涵洞，為了避免質量出現問題，可以選擇以下方式進行處理：

（1）控制端部沉降縫位置，提升異形端部長度，從而減少兩側的應力差。

（2）在石拱形涵洞中需要將拱腳處涵臺和異形端部拱圈都進行澆筑，起到鞏固整體效果的作用。如果是箱涵可以在土壓較大的一側涵臺臺背澆筑，小心擋土墻，將多余的土壓力轉移分散，從而達到壓力平衡。

（3）施工過程中需要盡量提高回填質量，使用透水性良好的材料進行回填，并嚴格控制回填厚度和碾壓力度，避免造成受力偏差問題。

（4）如果是流量比較小并且斜度較大的水溝或者行人較少的小路上，涵洞、通道斜度過大可能會造成經濟上的負擔，對此類情況可以適當地減小斜度，進出口可以改為順接原溝的方式，減少經濟支出，保證正常使用功能。

4 公路涵洞設計中的注意事項

4.1 施工設計避讓地下管線

公路工程建設過程中地下情況往往會比較復雜，可能會經過一些地下的水、電、暖等管線，因此在涵洞的設計工作中需要先對實際情況及地下管線進行調查，確定地下實際情況后再進一步選擇涵洞類型，從而保證設計施工工作能順利開展。同時，施工前應考慮管線的埋置深度，避免影響線路，為有效開展工作奠定基礎。

4.2 設置必要的沉降縫

地下埋設涵洞的距離一般來說是比較長的，并且涵洞建設的位置、環(huán)境和土質等都有所不同，因此在設計中需要對沉降縫進行設置。由于公路涵洞的距離及地質環(huán)境等問題，在設計中要想保證涵洞的結構穩(wěn)定，則一定要充分結合《公路涵洞設計細則》(JTG∕T D65-04—2007)進行設計[10]。除了在規(guī)定范圍內進行沉降縫設置，還需要進一步對不同位置的交匯處以及填土高度變化處進行沉降縫設置，從而為工程質量提供保障。

4.3 重視設計中的鋼筋布局

公路涵洞設計中的鋼筋布局也是影響施工質量的重要因素之一。在鋼筋布局中，需要保證在合理的距離之下進行鋼筋鋪設。因為鋪設距離較遠可能會導致涵洞的承重力有所下降，而鋪設距離過近則會造成空隙問題，很容易發(fā)生水化問題，或者出現生銹的可能性。因此，對于涵洞的設計一定要重視鋼筋布局的合理性，為涵洞的堅固性創(chuàng)造好的條件。

4.4 其他設計注意事項

涵洞的設計是具有一定針對性的，不同的地區(qū)和位置對于涵洞的要求也會有所不同，而環(huán)境造成的影響則是不容忽視的問題之一。為了能有效地避免外部環(huán)境所造成的影響，在設計施工中可以對鋼筋進行保護處理，為其進行保護層涂刷或者在表面覆蓋瀝青等抗腐蝕材料，從根本上杜絕腐蝕問題的發(fā)生，也為公路涵洞的結構耐久性提升提供保障。同時，在八字墻、截水墻等設計中不僅要充分考慮結構穩(wěn)定性和安全性，還應當充分地發(fā)揮出結構的常用功能，這在實際工作中是提升工程質量和使用效果的重點，因此需給予更多關注。

5 結束語

在公路工程建設中涵洞的設計與施工是十分重要的一部分，因此加大對這方面的研究也是非常必要的。公路涵洞的設計與其他建設工程之間存在著一定相似性，但卻也有著其本身的特殊性。在公路涵洞的設計施工中一定要綜合考慮當地的地理條件和自然環(huán)境等因素，通過合理的設計和選擇來找到最為合適的施工方案，并積極采取更多先進的技術和手段，從而促使涵洞能在最大限度上發(fā)揮其作用，為我國的公路工程使用安全提供保障，也為我國現代化公路建設奠定穩(wěn)定基礎。