高速公路高填土涵洞的设计及施工工艺

2018-12-06周鹏

山西建筑 2018年31期

周鹏

(四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，四川成都 610041)

目前我国道路交通事业面临着重要的发展空间，由此也不断实现了由平原向着山区发展的趋势，对高速公路的设计也提出了更高的要求。高填土涵洞的设计主要是在山区设计的，对工程技术的要求比较高。

1 高速公路高填土涵洞

高填土涵洞是针对低填土涵洞而言的，指的是超过12 m的涵洞，对地基的沉降提出了更高的要求。一旦发生坍塌会导致地面的沉降遭到破坏。一般是由盖板涵或者钢筋混凝土拱涵所组成，应当进行均匀的沉降，否则会导致拱阀开裂或者塌陷，对路面沉降造成了破坏。在高速公路高填土涵洞的设计过程中要求地基土具有比较高的容许承载力与均匀性。一般选择的基岩是地基。高填土涵洞承受了比较大的土压力，随着填土高度的增大，其结构尺寸也增大了，从而给维修工作增加了难度[1]。在施工过程中要求充分考虑到高填土地基容许承载力数值，具体数据见表1。

2 高速公路高填土涵洞的设计及施工工艺

高速公路高填土涵洞设计过程中应当有效计算高填土涵洞垂直方向土体压力，选择合适的参数，提升计算的精确性。依据涵洞内土柱的重量进行垂直土压力的计算，选择合适的计算方法。结合土拱计算理论得出高填土涵洞的减荷方法，减少结构土的压力，有效利用“土拱效应”减少工作量，由内侧外侧的土柱共同承受土柱的重量。

表1 高填土地基容许承载力数值

2.1 平面布置

高填土涵洞轴线具有直线与曲线两个类型。其中直线涵洞的应用领域是沟心比较开阔与线形比较准直的状态下，运用直线涵能够达到比较理想的排水效果，施工难度也比较小。曲线涵洞一般运用在山区之中，在具有比较弯曲的冲沟弯的情况下，迎合了山区的地形特点，降低了土方开挖量，在工程施工中比较方便，运用到山区高速公路的建设过程中能够达到良好的经济效益。在出现驼峰式地形的条件下，可以运用裁弯取值的操作方式。运用方式是对中间的驼峰开挖，在一定程度上增加了土方的工程量，但是能够达到比曲线涵洞更加理想的涵洞排水效果，施工中的难度也比较低，能够达到比较良好的涵洞施工综合效益[2]。

2.2 立面布置

由于地形比较复杂，出现了比较大的山区纵坡，由此在进行涵洞里面布置过程中应当充分设定涵底纵坡与涵底的标高，从而达到良好的施工效果。具体施工中运用到的立面形式主要有缓坡式与陡坡式。如果选用了缓坡式的涵洞形式，应当抬高涵底的标高，在上游位置开挖或者接急流坡，在下游位置干码片石，在出洞口位置接急流坡。运用立面的操作方式降低了涵洞施工的长度，减少了工程施工的成本，施工也具有比较大的便利性。但是因为存在着上下游地基不一致的情况，在建设施工的后期阶段会出现不均匀沉降的现象，影响了涵洞结构的安全性。对于陡坡式涵洞运用了阶梯涵的设计方式，减少了工程的施工量，施工中需要特别注意将分节的数量控制在合理的数量范围内[3]。

高速公路高填方涵洞中，具有比较大的填方高度，应当设计合理的涵底位置，在将其设置到钩心的情况下，沿着钩心设计涵洞，施工中面临着比较长的涵洞长度，与比较长的涵洞纵坡长度，增加了工程量。由此在设计过程中，应当充分考虑地形的实际情况，在缓坡或者沟的两侧平台上设置涵底[4]。如此操作方式能够降低填土的高度，缩小涵洞的长度，减少了工程量，降低了工程成本。这种操作方式要求地形能够满足施工开展所需要的条件，在两侧山坡比较陡峭，涵洞下游落空的时候，这种布置方式不适宜使用[5]。

2.3 洞口布置

高速公路高填方涵洞设计过程中主要包括了挡墙、八字墙与跌井等。针对实施条件的不同选择相应的洞口设计方式。在上下游纵坡不大的情况下选择八字洞口，在需要开挖洞口或者洞口的布置受到限制的情况下，选择直八字洞口。在下游接近主河道或者涵长的长度比较长的条件下，可以选择挡墙的设计方式。在具有比较大的纵坡或者上游坡的情况下，选择出口急流槽或者进行急流槽的设计方式。在高速公路高填土设计过程中针对涵洞洞口的设计应当能够满足排水的需求，高速公路的建设不应当阻碍涵洞的正常运行，提升涵洞设计的安全性与河道排水的顺畅性。

2.4 地基处理

针对地基的处理是高速公路高填土涵洞设计中的重要部分。由于位置比较高，涵洞上部土承受了比较大的压力，可能出现结构沉降的现象，对于工程结构的安全性与使用造成了不同程度的威胁，因此应当有效处理地基。尽量选择地质条件比较好的位置进行基地处理。在地质条件不良的情况下，要求对此进行有效处理。需要在软弱地基或者软土上修建涵洞的情况下，运用石灰桩、砂砾垫层、水泥搅拌桩或者砂井预压法来进行地基的处理。

3 高速公路高填土涵洞的设计及施工工艺中的注意事项

高填土涵洞一般是在山区中施工的，在山区中修建高速公路与平原地区修建高速公路相比难度比较大，具有比较多的涵洞数量，增加了工程的难度，需要加强工程地基的考量。在高填土涵洞设计过程中一般是逢沟设涵，也可以通过导流工程的设计进行有效的改沟设计，在临近的构造物中将水引入其中，对当地的地表结构进行了一定改变。在高填土涵洞设计过程中要求尽量减少填方的高度，将填方的高度控制在合理范围内，使得结构能够满足国家有关部门对高填土涵洞设计的安全要求，减少工程设计的成本。在涵洞形式的选择上，最佳的方式是运用钢筋混凝土拱涵的形式。涵洞的基础部位采用整体式基础的设计方式，选择的基地位置是在冰冻线25 cm之下。