公路涵洞设计中的定位及形式选择

公路涵洞设计中的定位及形式选择
摘要：近几年来，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。

基于此，本篇文章对公路涵洞设计中
的定位及形式选择进行研究，以供参考。

关键词：公路涵洞；设计质量；定位及形式选择
引言
涵洞是一种贯穿公路路基的构筑物，其主要作用是使与道路相交的水系可穿越路基，保
证路基安全，不受水流的侵蚀；或者保障行人与车辆安全地从道路下方穿越。

涵洞作为一种
主要构筑物，其工程量与造价在公路工程中占比较高。

因此，涵洞设计工作的质量对公路质
量和造价具有重要影响。

一、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。

二、涵洞的分类
1）圆管涵：圆管涵分为钢筋混凝土圆管涵和钢波纹管涵。

钢筋混凝土圆管涵的主要材
料是钢筋混凝土，用于道路建设时其孔径不能小于80cm。

钢波纹管涵适应地基变形能力强，对地基承载能力、平整度要求较低，工程实际造价比同类跨径的桥、涵洞低。

2）箱涵。

箱
涵地结构复杂，工程也非常复杂，不太适合当今我国高速地发展要求，它们主要用于基础薄
弱且有特殊需求的区域。

3）石拱涵洞，此类涵洞主要由方石材料构成，适用于山区公路工程，其最大的应用优点在于净空间相对较大，即便洪水来临，也可以完成排水任务。

不过因
为都是采用石质材料组建，其自重相对较高，如果出现结果损伤，其维修成本也要更高一些。

4）盖板涵洞，此类涵洞主要在高速公路工程中应用，综合性价比较高，但是对于地基基础
要求相对较高，如果地基为软土路基，那么则需要选择箱涵来进行施工，施工成本相对较高。

三、涵洞形式选择
（一）孔径选择
涵洞孔径要根据设计流量进行水力计算并结合现场实际情况进行确定，特别是对河沟的
具体情况进行考察。

不可仅依靠理论计算来确定孔径，易导致孔径设计值与现场实际情况不符。

涵洞的跨径与高度的比值要控制在合理范围内，一般控制在1∶1～1∶1.5。

对部分需要
通行的涵洞，要确保净空满足要求。

根据涵长的不同，涵洞的孔径有最小值要求，当涵长介
于15～30m时，孔径的最小值为1m，涵长介于30～40m时，孔径的最小值为1.25m。

（二）洞身选择
管涵对基础的要求低，不需要单独设置墩台且造价低，但容易堵塞，在设计流量在
10m3/s左右时可采用；盖板涵可用于明涵与暗涵，构造简单，墙身可采用块石砌筑，顶板采用钢筋混凝土预制盖板，在设计流量在20m3/s以上时可采用；拱涵多用于公路跨越深沟或
高填方路段，适用于设计流量大的涵洞，当跨径较大时，可以采用钢筋混凝土结构拱圈，但
结构自重大，对地基的要求高；箱涵采用整体现浇施工，强度高，但造价较高、工艺复杂，
多用于软土地基路段。

（三）涵洞洞口选择
涵洞洞口的构造形式多样，在进行选择时需结合涵洞类型、地形地貌、路基断面形式等。

可以选择八字墙式的洞孔。

如果河流的排水沟很明显并且涵洞的直径可以满足快速排水的明
确要求，则还可以进一步调整八字墙强身偏角，将角度减小或设置为0度以形成直的洞口，
这样可以大大减少建筑结构的总数并降低了项目的总成本。

涵洞设计中很难避免遗漏，这是
因为实际结构中存在许多无法预测的问题，在设计中无法加以考虑。

因此，我们在施工期间
要求精通许多方面，并与测量、设计和施工紧密合作。

（四）斜交角选择
受地形、地貌以及水流的限制，大部分涵洞在设计时与路线的行进方向是斜交的，斜交
角过大对拱涵、板涵以及箱涵的洞口施工不利，而且在建成后容易发生一些病害。

因此在进
行设计时要尽量正交或者减小斜交角，可在进出口处设置部分改沟。

当条件受限无法进行改
沟或者无法减小斜交角时，可在涵台路基及洞身异形端台背填筑时设计背坡，防止由于受到
的压力向侧方偏移出现病害。

四、涵洞施工要点分析
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，回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、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铺设，在铺设过程中，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。

结束语
作为公路工程的重要构筑物，涵洞起到排水、泄洪以及通行的作用，对保持路基的稳定性也起着重要作用，其工程量及造价在桥涵中的占比很高。

因此，在进行公路设计时合理地对涵洞进行设计对保证公路的安全性、经济性以及实用性有着事半功倍的效果。

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