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涵洞的型式及適用性

劉澤川

信陽豫南公路工程公司

1、概述

    涵洞設計在公路的設計中占有重要的位置。涵洞設計的合理與否直接影響到排水及人車通行的效果、工程造價的多少、路況的美觀等，而洞身和洞口形式的選擇是涵洞設計的關鍵。洞身形式的選擇決定構(gòu)造物的適用性及穩(wěn)定性，洞口的選擇決定構(gòu)造物的適用性及美觀。下面我們結(jié)合實踐，介紹各種洞身及洞口的構(gòu)造特點和適用性。

2、涵洞型式(圖1、圖2)

圖1 

圖2 

3、涵洞的組成

    涵洞是路基下的一個過水孔道，由洞身及洞口兩部分組成。洞身是形成過水孔道的主體：它一方面保證水流通過，另一方面也是直接承受荷載壓力，并將其傳給地基。

4、各型涵洞的適用性和優(yōu)缺點

    (1)管涵。它適用于有足夠填土高度的小跨徑暗涵，對基礎的適應性及受力性能較好，不需要墩臺，誤工數(shù)量少，造價低，但易淤積堵塞，且難清理。實用發(fā)現(xiàn)開封至鄭州段高速公路上的管涵堵塞比較嚴重。

    (2)蓋板涵。它適用于低路堤的明涵或暗涵，構(gòu)造簡單，維修容易，在高速公路上多做磋石臺身，鋼筋混凝土蓋板，這種構(gòu)造在多條平原微丘區(qū)高速公路上得到了廣泛的應用。

    (3)拱涵。它適合跨深溝或高路堤時設置，山區(qū)石料豐富，可用石拱涵；當跨徑較大時．拱圈也可以做成鋼筋混凝土。我們在洛陽至三門峽段和三門峽至靈寶段的高速公路設計中采用了大量的拱涵。

    (4)箱涵。它多在軟土地基上設置，整體性強，但用鋼量多，造價高，施工較困難。我們在開洛高速公路的設計中采用了部分箱涵。

5、洞身的材料、構(gòu)造、立面形式的綜合選擇

    在平原區(qū)的高速公路上或在山區(qū)的低填土路段上，多采用鋼筋混凝土蓋板涵，基礎多數(shù)為片石混凝土，涵臺為砌石，蓋板、臺帽為鋼筋混凝土。對于小跨徑的多采用整體式基礎，對于大跨徑的多采用分離式基礎，在平原區(qū)涵底多數(shù)做成平的，在山區(qū)涵底一般順應天然河溝的縱坡，但基礎和洞口的型式要順應地形視地質(zhì)情況做處理。

    在山區(qū)高填土路段多采用拱涵，基礎一般為片石混凝土，臺身為砌石或現(xiàn)澆混凝土。大跨徑的拱圈采用鋼筋混凝土，基礎采用分離式；小跨徑的拱圈采用混凝土，基礎采用整體式。地基承載力不能滿足要求時，在地基處理后，可根據(jù)地質(zhì)情況在分離式基礎間做倒拱；當涵底縱坡較大時，拱涵可以根據(jù)地形情況做成臺階形基礎的斜置式斜坡涵，也可以做成階梯式的平置式斜坡涵。當路線以挖路塹的形式穿過灌溉溝渠時，常修建倒虹吸管涵洞。

    渲泄同樣的設計流量，單孔比多孔經(jīng)濟。在設計中要優(yōu)先選用較大孔徑的單孔，不要較小孔徑的多孔。如果大孔徑的涵洞不能滿足設計要求，就改做小橋。

    涵洞設計要方便施工，一段線路上不宜采用過多的涵洞類型，應盡可能定型化，便于集中預制，以節(jié)省模板和保證質(zhì)量。設計預制件時，要考慮運輸條件和方便安裝，盡可能采用機械化預制和安裝，加快施工進度。

6、洞口的分類和選擇

    (1)八字墻。為縮短翼墻長度并便于施工，將其端部建為矮墻。此種翼墻工程量較小，水力條件好，施工簡單，在填方路堤段是最常用的洞口形式。

    (2)端墻錐坡式。端墻式洞口構(gòu)造簡單，但水力性能不好，所以端墻式常和錐坡配合使用。錐坡式洞口污工體積較大，不如八字墻經(jīng)濟，但對于較大較高的涵洞，因這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好，是常用的洞口形式。

    (3)直墻式翼墻。直墻式洞口可視可敞開角為零的八字式洞口。這種洞口要求涵洞跨徑與河寬基本一致。

    (4)扭坡式。扭坡式洞口主要用于板涵、箱涵、拱涵洞身與人工溝渠的連接。將原溝渠的梯形斷面邊坡通過洞口逐漸過渡為涵身迎水面的坡度，可使水流順暢，但施工工藝稍復雜。

    (5)跌水井。當天然河溝縱坡較大(大于50％)時，為使溝槽或路基邊溝與涵洞進口連接，常采用跌水井洞口形式。

    (6)豎井。豎井主要用于兩種情況，一種是倒虹吸管跨路線時，在倒虹吸管的進出口常用豎井形式連接灌渠和洞身；另一種是在路線沿陡峭的山坡行進，涵洞的進口和出口高差較大。而涵底縱坡不能設大時，在涵洞的進口一側(cè)設豎井，以便集納水流，并減小洞身進出口聽高差。我們在三門峽至靈寶的高速公路設計中，有的豎井深度做到了20m以上。較深的豎井采用圓形或矩形的鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)，深度較小的豎井采用砌石或現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

7、結(jié)語

    綜上所示，在涵洞的設計中，我們先選擇洞身，設計要主便于施工，一段線路上不宜采用過多的涵洞類型。明涵或填土較少的暗涵，一般采用蓋板涵，對特軟地基可選用箱涵。填土較多(6m以上)的暗涵，一般選用拱涵。對排水量較少、沖淤較小的石質(zhì)地區(qū)的進暗涵，可用網(wǎng)管涵。在洞身的立面布置中，平原地區(qū)的涵底一般取平坡，也可順應溝底做小于3％的縱坡。山區(qū)的涵底可視地質(zhì)、地形情況做斜置式斜坡涵或平置式斜坡涵。洞口型式必須根據(jù)地形靈活選用，可做些有創(chuàng)意的設計。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)