关于山区公路涵洞设计与施工的分析

2020-02-16陈泽民

四川水泥 2020年5期

陈泽民

（福建省三明市公路养护中心，福建三明 365000）

近几年来，农村公路建设已经进入了高峰期。在公路建设过程中，经常遇到跨越水渠以及小河沟等情况，为了排除路基内侧的水流，保证路基稳定，须设计排水构造物，从而既可以保证路基的连续性，又可以保证水流的正常流动。因此，涵洞的设计与施工应引起业内人士的重视。

1 涵洞位置的选择

涵位设置是否合理直接影响公路的排水功能，涵洞位置选择不合理会造成路基排水困难，遭遇山洪时可能导致路基冲毁、交通中断的严重后果，因此涵位的选择是涵洞设计中的一个关键节点，应根据公路沿线不同地形地貌、地质条件等情况，科学合理地确定涵洞的位置。山岭及丘陵地区选择涵洞位置需注意以下几点：（1）顺沟设涵。山区河沟坡陡水急、洪水猛，为避免形成严重的涡流现象，减轻对路堤、涵洞洞口及基础的冲刷，涵位布置应尽量符合水流方向，一般每沟设一涵，顺沟设置，不宜强求正交。（2）改沟合并。当两条河沟相距很近，汇水面积较小（一般0.03-0.05km2以下），纵坡小于3%且水流速度不大时，为减少涵洞数量可改沟合并。（3）设置截水沟的路段，在截水沟排水出口处应设置涵洞。（4）山区公路纵坡变化较大，由陡坡过渡到缓坡段，在此200m 内又无其他涵洞，宜在变坡点附近设置涵洞。[1]

2 涵洞的选型与孔径确定

为了保证公路涵洞设计的科学合理性，除了考虑地形地貌、汇水面积，还需要对沿线群众进行走访，了解附近村庄、河沟、汇水区的植被情况、类属以及历史洪水位等。然后综合考虑各方面的因素，进行涵洞类型与孔径的选择。

2.1 公路涵洞的选型与设计

公路涵洞主要型式有石拱涵、箱涵、盖板涵、圆管涵等，目前在农村公路工程中常用的涵洞类型主要有两种：第一种是钢筋混凝土圆管涵洞，它主要应用于农业灌溉中，在低等级公路中应用也较为常见，一般用于孔径为0.5-1.5m 的小型涵洞，具有结构简单、力学性能好、工期短、施工方便、造价成本低等优点；但是也存在过水能力低、接缝处防水构造复杂、清淤困难等缺点，经常在接缝处出现漏水问题，影响路基的稳定。第二种是钢筋混凝土盖板涵，其优点是建筑高度小、对基础要求不高、可现场浇筑亦可预制拼装，而且对于洞顶填土高度没有较高的要求，即便是不填土，也不会对整体的盖板涵结构产生太大的影响；盖板涵缺点是钢材用量大，造价相对较高；与其他涵洞类型相比，盖板涵的应用更加广泛。

在选择涵洞类型的时候，一条公路上尽量不要进行多种类型涵洞的设计，要尽量的定型化、为集中预制提供方便，既可以保证后续的施工质量，又可以有效节省模板。一般情况下，明涵或者填土高度较小的应选择盖板涵，而排水量不大的暗涵，可优先使用圆管涵。涵洞的设计看似简单，实则蕴含着深刻的道理，只有在设计阶段意识到细节的重要性，充分考虑可能影响施工质量的各种因素，那么整个涵洞的施工智联就可以得到保证[2]。

2.2 公路涵洞孔径的确定与设计

涵洞的孔径首先需满足设计流量的要求，否则会造成涵前壅水，导致路基被水淹没或冲毁。涵位确定后，通常可在地形图上勾画出汇水区域面积，再根据现场地形实测数据、地表植被、土壤等情况测算出洪水流量和流速，以洪水设计流量来确定涵洞的孔径尺寸。

除了根据流量分析计算确定孔径外，也可在现场用经验方法快速拟定孔径，为正式设计提供参考。以下为现场确定涵洞孔径的几种经验方法：（1）按洪水痕迹确定孔径。当公路跨越常年流水的小河沟时，其洪水痕迹一般比较明显，通过洪水痕迹可确定洪水位；再结合河沟宽度来确定涵洞的跨径。（2）参照旧涵孔径。新建公路的涵洞孔径可参照附近同一河沟上原有公路或铁路涵洞的尺寸来拟定，再综合拟设涵洞位置的地形、地貌、地质、水流情况等分析确定新建涵洞的孔径；新建涵洞宜选用标准跨径，以便设计和施工，因此在参照旧涵拟定跨径时可在旧涵跨径的基础上适当增加一到二级。公路改建时，应尽可能利用原有涵洞以减低工程造价；经调查旧涵过水面积、承载力满足要求时，可对其进行适当加长以满足改建公路路基宽度要求。（3）跨越管线的涵洞孔径确定。公路建设有时会碰到天然气、供水管道或者电力、电信光缆等，这些设施直埋在路基中会造成维修养护不便，很多时候必须以涵洞跨越。a.当跨越煤气、天然气等易燃易爆的特殊管道时，施工时不能扰动碰撞，因此在拟定涵洞孔径时应在管道基础两侧预留不小于1m 的安全距离，确保施工和运营的安全。b.跨越农村的供水管线时，涵洞的跨径不宜小于1m，将供水管线埋于涵底土层中，既便于更换维护，又可防冻。c.跨越电力、电信缆线时，一般布设圆管涵，孔径视相关部门要求而定，尽量不小于0.5m，将缆线从其中穿过。

选择涵洞孔径时，应尽量选择标准跨径，以利用标准图或通用图进行涵洞的具体设计，从而避免进行繁琐的水力计算步骤，加快设计进度，节省时间成本。

3 涵洞施工要点分析

涵洞施工时，应认真分析设计图纸，并在施工现场进行地形、地质情况的核实，明确涵洞、通道的位置、走向、基坑底部尺寸以及高程等数据。如果涵洞的位置、角度、设计高程不符合施工现场的实际情况，应及时与设计单位联系，并根据实际情况作出适当的调整。

不同类型的涵洞施工方法及技术要求存在明显差异，其中盖板涵和圆管涵的施工时应特别需要注意以下几方面。（一）盖板涵施工要点：1、基坑开挖完成后必须检测基底承载力是否满足设计要求，当满足不了要求时必须采取相应的地基处理措施后方可进行下道工序施工；2、涵台台身沉降缝一般沿涵长方向每隔4-6m设置一道，沉降缝必须贯穿整个涵台断面（包括基础、台身、台帽），缝宽1-2cm，垂直于涵中心线设置，且要确保两端对齐、平整，避免出现上下交错的情况；3、预制盖板必须在混凝土强度达到80%以上方可拆除模板；4、涵背填土必须在盖板、支撑梁浇筑完成且混凝土强度达到设计强度的80%以后，方可进行回填土，填土应涵身两侧对称填筑，回填应按设计要求回填砂砾或石灰土，并分层铺筑和压实。5、当涵顶填土厚度小于0.5m 时，严禁采用振动式碾压设备对涵顶上和涵洞范围内的填土进行碾压，避免对涵洞造成破坏。（二）圆管涵施工要点：1、如果涵洞是与旧涵接长，那么一定要谨慎的开始基础开挖施工，避免对旧涵的基础以及结构产生破坏；2、管节安装应从下游开始，使接头面向上游，每节涵管应紧贴与垫层或基座上，使涵管受力均匀，所有管节应按正确的轴线和坡度敷设，在敷设过程中，应保持管内清洁无赃物，无多余的砂浆及其杂物；3、在拼接管节的时候，要使用沥青麻絮进行缝隙的填塞，并确保上半圈的填塞顺序为从外向内，下半圈的填塞顺序为从里向外；4、运输、存放管节的时候，一定要注意轻拿轻放、堆放平整，最好提前在地面铺设5-10cm 后的砂垫层，确保管节受力均匀，不会出现开裂问题；5、在确认圆管涵安装及接缝符合要求后，并且砌体砂浆或砼强度达到设计强度的80%以上再进行回填砂；可以进行一些砂性粗粒土填料的实验，不断的降低造价成本[3]。