海南省交通规划勘察设计研究院海南省海口市570206
摘要：道路工程作为社会经济建设的重要组成部分，其重要性不言而喻。而涵洞作为道路工程中重要的结构物其作用不可替代。涵洞是为了将地面水流进行有效排泄的小型排水构造物，其存在是为了迅速排出沿线地表水，确保路基安全，作为道路工程的重要组成部分，其建设数量在道路工程整体造价上都占据了非常大的比重，为充分发挥涵洞的作用。本文对涵洞设计中的问题进行讨论。
关键词：涵洞设计；加固；防护
一、涵洞设计的原则
1、涵洞的设计原则
（1）涵洞位置选择应决定于路线线位设计，注意与农田排灌相结合，符合路线平、纵要求，并与路基排水系统相协调，最大限度的使工程数量小，降低工程造价。
（2）当沟床纵坡较大时，出水口涵底标高应以下游洞口沟床标高为控制。
（3）涵洞洞身沿整个长度进行分节，分节每段长为2—6m，节间用沉降缝分开，并将基础也分开，涵洞洞身分节后可防止由于荷载分布不均匀及地基不均匀沉降而使涵洞洞身产生裂缝。沉降缝间设置浸沥青的木板或填塞浸以沥青的麻絮，缝宽2—3cm。
（4）涵洞洞底均应进行铺砌加固，并视地形、地质、水文情况，设置一定的坡度，洞底纵坡不宜大于6%，也不能小于0.4%。涵洞洞口建筑及毗连洞口建筑端节的基础，其砌筑深度应在冰冻线以下至少0.25m；中间节的基础厚度可以较进口减少30%。
（5）洞口建筑用以连接洞身与上下游水道以及路基的边坡，保证洞口周围的路基稳定，并具有调节水流状态，保持水流顺畅通过洞身的作用。
（6）洞身由若干个钢筋混凝土圆管管节组成，管节一般采用预制安装，其管节长度通常有0.5m和1.0m两种。管壁厚约为10cm。
（7）对于砂性土、粘性土、细砂及破碎岩石地基，可采用基础垫层30cm。
2、涵洞设计要求
（1）行车要求：满足车辆行驶安全、迅速、经济、舒适，满足桥涵净空、路基宽度、设计荷载、小桥涵的线形及公路衔接符合路线布设；
（2）排水要求：必须保证设计流量能够得到安全宣泄，保证桥涵位上游村镇和农田的安全，使其不受壅水淹没的危害，并保证路基的稳定不受影响；
（3）构造要求：应具有规定强度、刚度、稳定性、耐久性，结构形式便于制造、施工和养护，视需要设置必要的变形缝和伸缩缝，以适应温度变化、混凝土收缩徐变、地基不均匀沉降以及其他外力所产生的影响；
（4）其它要求：一般人行通道的净高大于或等于2.2m；畜力车及拖拉机通道的净高应大于或等于2.7m，净宽大于或等于4m，汽车通道净高大于或等于4.5m，净宽大于或等于7m；
（5）孔径确定：要求跨径与台高有一定的比例关系，当涵洞为短涵可按宽顶堰计算，当涵洞为长涵时，按明渠水流计算。
3、涵洞位置的确定
涵洞位置的确定，通常是沿着以确定路线方向前后移动，选择一个合理又经济的位置。具体涵洞位置要根据不同地形情况，因地制宜。选择涵洞位置应注意以下几点：
（1）平原区涵位
1）平原区应根据农田灌溉所需的天然河沟和人工渠道位置，按天然排水系统设置涵洞，避免因该沟合并占有农田和破坏既有的耕地和排水系统。
2）路线通过较长的低洼地带及泥沼地带时，可根据水流分布及洼地积水情况，在地面具有天然纵坡的地方设置涵洞，以防止排水不畅及较长期积水。
3）沟心设涵。平原地区涵位通常设于河沟中心，一般与路线方向正交，并使其进水口对准上游中心。
4）适当改沟。在河流十分弯曲地段，为使水流通畅，条件许可的情况下，可采用截弯取直或改沟合并的方法设置正交涵。
（2）山岭及丘陵区涵位
1）顺沟设涵。山区河沟坡陡水急、洪水猛、历时短，冲刷及水毁比较严重，因此涵位布置应尽量符合流水方向，一般每沟设一涵，顺沟设置不强求正交。
2）设置截水沟的地段，在截水沟排水处应设置涵洞。
3）路线的转角较大时，曲线半径又比较小，进入弯道前的纵坡大于4%，坡长在200m内又无别的排水涵洞，在弯道起点附近应设置涵洞。
4）由路线的陡坡段过渡到缓坡段，在此200m无其他涵洞，在边坡点附近应设置涵洞。
1.4涵洞类型的选择
涵洞类型的选择也应符合因地制宜、就地取材和便于施工、养护的原则，涵洞的类型与公路的等级、年限、性质相适应，以满足其功能需求。本路线中使用了圆管涵。圆管涵这类涵洞的特点是力学性能好、构造简单、工程量小、工期短、施工方便，适用于石料缺乏地区，可用于孔径为0.5-1.5m，流量为10m3/s以下的小型涵洞。缺点是清淤困难，对于常年流水的天然坡沟，使用管涵的内径不宜小于1m，以方便清淤。
二、涵洞洞口加固与防护
涵洞水毁大部分是由于进出口处理不当所致，并且出水口引起的问题较进水口多。因此，必须做好涵洞进出口沟床的加固处理与防护，以保证涵洞的安全与行车畅通。
（1）在涵洞上、下游河沟和路基边坡一定范围内，宜采取冲刷防护措施。当沟底纵坡小于或等于15%时，可铺砌到上、下游翼墙端部，并应在上、下游铺砌端部设置截水墙，其埋置深度不小于台身或翼墙基础深度。
（2）进水口沟床加固及防护
①当河沟纵坡小于10%，河沟顺直，且土质和流速许可时，可对进口采用干砌片石铺砌加固。
②当河沟纵坡为10%~50%时，除岩石沟槽外，沟底和沟槽侧向边坡以及路基边沟均须采取人工铺砌加固。
③当河沟纵坡大于50%时，流速很大，进口处宜设置跌水井，可采用急流槽与天然河沟连接。急流槽底每隔1.5~2.0m宜设一防滑墙。为减缓槽内流速，可在槽底增设人工加糙设施。
④为便于检查、养护、清淤，涵洞可设置养护阶梯。
（1）出水洞口沟床加固及防护
①在河沟纵坡小于3%的缓坡涵洞中，当出水流速小于土壤的允许冲刷流速时，下游洞口河床可不作处理。当出水口流速大于或等于土壤的允许冲刷流速时，下游洞口沟床应铺砌片石加固或设置挑坎防护。
②在河沟纵坡小于或等于15%的缓坡涵洞中，出水口流速较小时，可对下游河床进行一般的铺砌加固，并在铺砌末端设置截水墙。其埋置深度不小于洞身或翼墙基础深度。截水墙外作干砌片石加固。出口流速较大时，采用延长铺砌石块或混凝土块，同时设深埋的截水墙。其深度应大于铺砌末端冲刷深度0.1~0.25m。
三、涵洞洞身与长度设计注意事项分析
在进行水利工程涵洞的洞身的设计过程中，比较重要的设计内容就是对于涵洞洞身以及洞身长度的确定设计实现。涵洞的洞身是整个涵洞孔道的主体部分，在进行涵洞洞身的设计实现过程中，最重要的部分就是对于水流量与涵洞洞身孔径大小的计算设计实现，以能够保证对于洞身孔径大小的设计，能够满足水流流量通过时对于孔径的需求。此外，在进行涵洞洞身的设计实现过程中，还要保证对于涵洞洞身的坚固性以及稳定性的设计，应满足水利工程涵洞结构部分的需求，保证涵洞本身的坚固性稳定性。涵洞结构部分在水利工程的实际应用中，洞身不仅需要满足水流从涵洞通过的需求，还需要承受涵洞自身结构的荷载压力以及填土压力等作用力，能够对于涵洞结构起到支撑作用。其次，在进行涵洞洞身的设计过程中，对于涵洞洞身长度情况的设计，对于涵洞施工成本以及水利工程的整体造价也会有一定的影响，因此，在进行涵洞洞身部分的设计中，洞身长度的设计也是重点内容部分。通常情况下，涵洞洞身的设计以洞身断面小、长度大，或者是以洞身断面大，长度就小为合适的设计。
结束语
总之，涵洞是水利工程施工建设内容的重要组成部分，对于水利工程的施工建设质量以及功能作用有很大的影响和作用。在进行水利工程涵洞的设计过程中，应注意结合水利工程施工建设的要求与实际情况，从涵洞的位置选择以及洞口、洞身等的施工设计中，进行设计要点的把握和控制。
参考文献
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