浅析涵洞的平立面设计

李静静, 周 挺

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽 合肥 230088)

0 引 言

随着国家经济发展水平的逐步提高，人们对生活的便捷和快速要求越来越高，高速公路也日新月异地发展起来，一条条高速公路四通八达，方便了人们的出行，加快了运输业的发展。同时高速公路对当地的水系和道路也存在一定的阻断作用，这时合理地设置涵洞就显得尤为重要。合理的涵洞在公路中起到了很好沟通两侧水系和道路的作用，反之会存在水系不通、水流不畅、积水、道路不通等情况，给公路两侧的居民带来生活不便等各种影响。而合理地布设一个涵洞需要从平面和立面两个方面考虑。

1 涵洞的平面布置

过水涵洞的布设应根据沿线地形地质水文等条件，结合路线排水系统，适应农田排灌要求，经济合理地布设涵洞。过人过车的涵洞应根据现有路网，满足老百姓基本出行需求，并结合当地经济和运输业发展的要求布设。涵洞的设置密度一般为平原区每公里2～4道，山区6～8道，农垦区和圩区可达7～8道。原则上在跨越排水沟槽处、通过农田排灌渠道处、平原区路线通过较长的低洼或泥沼地带、傍山或沿溪路线暴雨时径流易集中地带、边沟排水及需要沟通两侧道路时，均应设置涵洞。只有当地形条件许可，通过技术、经济比较，可考虑合并改沟改路。

涵洞的设置应满足设计宣泄流量，使水流或道路顺畅。涵洞位置和方向的布设，尽量设置于沟渠或道路原位置，与水流或道路方向一致，有利于宣泄洪水或行人行车，减少涡流现象。只有遇到大洼深沟或与路线斜交角较大，工程量过大或施工困难时，在不降低路线标准的前提下调整涵洞位置或角度。依据河沟流水和道路的天然状态，涵洞自身的平面布置可分为正交和斜交。

1.1 正交

正交即涵身与路线方向呈90°交角。此时涵洞的涵宽和涵身长度最小，施工难度最小，造价最低。一般只有当沟形或道路与路基垂直或河沟在路线附近迂回曲折成S状且正好有条件取直时，才采用正交。但当沟形或道路与路线斜交角度较大时，正交可能导致水流不畅，冲毁农田,或者行车涵洞角度改动过大会影响行车视距。还有改角度会导致洞口两侧改沟较多，增加占地，都不适合采用正交，宜采用斜交涵。

1.2 斜交

斜交即涵身与路线中心线的交角大于或小于90°。斜交角度越大，涵身横向宽度和涵身长度越大，涵洞斜端部分尺寸也越大，相应地对斜端的结构要求就越高。在桥涵设计时，考虑到涵洞自身结构稳定与经济造价问题，一般涵洞斜交角度不大于正负45°。如现有沟渠或道路角度过大超过45°，建议涵洞采用45°角，洞口两侧稍微改路或改沟。斜交根据洞口的设置又可分为斜涵斜做和斜涵正做两种。

(1)斜交斜做:即涵身与路线成一定角度，洞口端墙与路基边缘线平行。涵身两端采用斜管节或梯形板。斜交斜做依据不同角度，两端梯形构造和洞口张角不同，需增加不同的模板，在施工时用工较多，造价较正交涵洞高。这种涵洞洞口与路基边坡顺接，外形美观，涵身与沟形或道路顺接水流通畅，行车视距直观，是通常采用的涵洞形式。

(2)斜交正做:即涵身与路线成一定角度，洞口采用正交洞口，相当于一个正交涵洞斜放，构造较简单，施工方便。但斜交正做的涵洞洞口与路基边坡不顺接，且洞口需露出路基填土范围外，涵长也需加长，一般只在接竖井洞口或跌水井洞口等特殊洞口时采用。

2 涵洞的立面布置

涵洞应根据实际地形、地质和水文以及道路线形等条件进行立面布置，确保涵洞基础稳定，水流不冲不淤，洞口两侧沟渠或道路顺接。在设计上即要满足其排水灌溉和过人过车的使用功能，也要从涵长和施工方便等各方面综合考虑。

涵洞的立面布置按涵底纵坡可分为平置和斜置两种。

2.1 平置

平置即整个涵身及基础呈水平布置，涵底纵坡为0%。平置涵洞通常在河床纵坡平缓或涵底纵坡小于3%且涵长较短小于15 m时采用。当涵洞设置水塘中仅为沟通两侧水系，我们一般也采用平置涵洞。在实际设计中，考虑水流的通畅和后期的清淤，设置0.3%～0.5%的纵坡为宜。过人过车的涵洞考虑到涵洞内积水，在地势平坦的情况下可采取涵底平置，通过通道路面横坡调节排水。

2.2 斜置

斜置即涵身与基础呈一定比例的纵坡设置。原则上涵洞的进出口高程应与天然沟形或道路的高程及纵坡相一致。实际设计时，考虑涵洞的安全性和施工难度，一般圆管涵纵坡不大于3%，其他类型涵洞不大于5%。

(1)当天然沟形坡度在小于5%时，涵洞纵坡应与沟形或道路纵坡相一致。或者按下游洞口处沟床或路面高程控制，涵身进口稍作开挖以顺接原有沟型或道路。在设计中，当涵底纵坡大于3%时，为了防止涵身及基础发生滑动，基底开挖时设置每2 m向内2%的台阶，保证涵身稳定性。

(2)当天然沟形坡度大于5%小于10%时，涵洞不宜随沟形设置，涵身需根据实地情况设置。一种方法是将涵洞出口与沟渠一致，涵底采用缓坡，当进口开挖较多时，进口接跌水井或竖井。在半填半挖的路段，地质条件良好且石料较多的情况下，涵底高程可适当抬高，以减少进口开挖量，涵洞基础悬空的部分采用填石垫高，出口可利用路基边坡铺砌成槽状排水。如果涵底纵坡要求与沟形纵坡相一致，坡度较大时，需结合地形地貌、地质情况貌采用扶壁式基础、齿状基础或台阶式基础。对于仅过人的涵洞可以参照过水涵洞采用较大横坡、进出口开挖或垫高，考虑行人方便，洞口两侧采用台阶状铺砌。而对于过车的涵洞因行车安全要求，应避免较大横坡，可适当改路。

(3)对于纵坡较大的沟中设涵，还有一种常见形式为阶梯涵。阶梯涵就是涵洞在纵向采用分段错台设置。涵身分段的长度和错台的高度需结合地形地质，根据沟底纵坡、管节设置等因素综合考虑。

3 结束语

在实际设计中，我们需要从设计纵坡、地形地质、当地情况、安全性、经济性等多方面加以综合考虑，务必使每个涵洞在平面立面的设计上规范实用、经济合理、美观安全，最大限度满足其使用功能。