高速公路山区枢纽互通涵洞设计

高速公路山区枢纽互通涵洞设计

发表时间：2019-09-17T11:08:08.723Z 来源：《房地产世界》2019年7期作者：庄晓宇

[导读] 涵洞作为重要的排水设施，在高速公路设计中占据重要一环，涵洞位置布设是非合理，孔径是非恰当，不仅影响项目造价及路基安全，还关乎项目所经地区民众的出行便利。

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摘要：涵洞作为重要的排水设施，在高速公路设计中占据重要一环，涵洞位置布设是非合理，孔径是非恰当，不仅影响项目造价及路基安全，还关乎项目所经地区民众的出行便利。其中枢纽互通较为复杂，施工图阶段设计人员面临综合考虑，合理设置涵洞的难题，本文正是基于此，对山区枢纽互通涵洞设计方法展开分析与讨论。

关键词：高速公路；枢纽互通；涵洞；施工图设计；研究分析

一、前言

涵洞是高速公路重要排水设施，尤其岭南地区降水频繁，高速公路涵洞设置密度约为3至4座/公里，因此涵洞对项目造价影响较大。同时涵洞排水是否顺畅，直接影响路基的稳定。涵洞的设计，要兼顾排水功能和通行功能。施工图设计阶段充分考虑各种因素，提升山区枢纽互通区涵洞设计质量，可有效减少后期施工变更工作量，为项目顺利进展提供保障。

二、高速公路枢纽互通涵洞特点及设计要点

1.山区枢纽互通涵洞选型

高速公路等级较高，兼顾涵洞功能与运营期清淤要求，高速公路业主多倾向采用盖板涵、箱涵，这两种涵洞型式防洪功能较高，施工难易度适合。而枢纽互通应占据空间较大，而涵洞布设较为分散，不建议设置为盖板预制涵洞，运输与吊装将加大施工难度，因此在设计阶段就应排除此不利因素，对涵身配筋时就采用现浇涵洞的配置，节省时间空间。

2.立体空间高差大

山区枢纽互通具有多条匝道，上穿或者下跨匝道，不同匝道间高差起伏较大的特点。枢纽互通设置在两条或两条以上的高速公路相交叉的位置。用于不同高速公路上的车辆转换，一般没有收费站，不与地方路网衔接。枢纽互通的复杂性导致涵洞设置时不能在一个平面上考虑。枢纽互通中设计高程较高的匝道，涵长较短，但设计时考虑到保证涵洞基础稳定，基础设置需要落在实地或填起的碎石基础上，此时需要结合地形，将涵洞平面设置在接近山体的山脊线上，同时考虑断面开挖，保证涵洞基础不产生巨大变化引起不均匀沉降，使基础得以稳定。

3.多折线涵洞

山区枢纽互通匝道在立体上互相交错，导致多有不同匝道路基填土连接为整体的情况，若出现需要穿过多条匝道的排水需求，则要求设置多个连续涵洞，直接相连或者间接相连，连通排水。此时应将此系列涵洞综合考虑，特别由于枢纽互通匝道间因交错产生夹角，若简单的将山凹内汇水与最终出水口连接直线，设置连续涵洞，将导致部分段落涵洞夹角过大，涵长过长等不合理情况。进行设计时应结合各匝道角度，与普通山区涵洞设计原则相同，尽可能保证涵洞与对应道路呈直角相交，而涵洞间夹角另设置连续洞口将排水贯通，这种设计思路能尽可能减少涵长，进而减少造价，同时满足功能需求。

4.互通匝道中多使用倒虹吸管涵洞

山区枢纽互通占地面积较大，不可避免出现完全处于挖方段的涵洞，此时选择倒虹吸涵洞实现水流的跨匝道排水。高速中采用的倒虹吸涵洞断面一般采用圆形或者方形，但排水能力较弱，混凝土管涵等仅适用于较低水头。水流经倒虹吸涵洞穿越道路时，需要损失水头来抵消部分水管对水流的阻力。而匝道一般宽度较小且水头变化不大不大，但为避免淤积泥沙，不建议设计为过小的流速，流速选择在1.5m 以上为宜。倒虹吸涵洞进出水口为能与涵身顺利相连，多采用矩形竖井。竖井应设置效能措施防冲刷，并处理好竖井和涵身连接处。同时为利于清淤，应采用偏大尺寸。

5.附属构造专门设置

涵洞均应选择适当进出洞口以汇集水流及保护涵身基础。涵洞氛围陡坡涵洞和缓坡涵洞，山区枢纽互通涵洞不可避免需要设置陡坡涵洞，陡坡涵洞进出口坡度大于临界坡度，进出洞口需根据情况单独考虑，不可一概而论。通常，汇集水流的河沟顺畅，且坡度不大于百分之十的情况下，涵洞进口沟渠可稍作顺接，适当修改沟渠与涵洞连通，此时洞口可采用人工铺砌加固，根据基础强度可以选用分离式铺砌或者整体铺砌。当汇集水流的河沟较陡，纵坡超过百分之十时，涵洞并不取与其相同纵坡，仍以保证涵身基础稳定为先，整体纵坡仍取为缓坡涵洞。此时涵洞静水口河沟纵坡可取百分之二十五至百分之十。除非基础地质情况良好，开挖的进口沟渠应进行人工加固，视流速确定加固形式。因进口纵坡较大，其与涵洞相接处将产生水跃现象，影响排水，故可在沟渠汇入涵洞前，设置一段不小于一倍涵身高度的过渡段。流速过快同时可能引起水中夹带的泥沙数量增加，此时可在涵洞洞口处增设沉砂池，便于后期人工清淤，同时也可兼做效能，保护涵身结构的作用。

6.确定孔径时水文计算与功能结合

枢纽互通占地面积较大，难免占据现状乡村交通道路，除非设置桥梁的场合，涵洞需要兼排水与通道功能时，需要设计人员综合考虑，在水文计算的基础上，充分考虑通行需求，根据当地通行的车辆车种，保证不降低通行水平，增加涵洞孔径。此过程应与有关部门沟通协调确定，不仅不降低通行水平，还应充分调研，适当考虑未来道路扩展等需求，合理增加孔径乃至设置多孔涵洞。对线路经过的管道或电缆、光缆等，考虑到保护管线甚至以便后期维修管理，也选择偏大的孔径以便人员出入。

三、提高枢纽互通涵洞设计水平建议

1.多进行现场勘查

现场勘测是设计过程的前期重要筹备工作，为施工图设计阶段及孔径确定提供基础资料及准备。特别是涉及通行需求时，应深入调研当地情况，必要时向群众与当地乡镇干部进行资料搜集及需求汇总，听取有关部门的意见，综合考虑研究现场自然现象，总结客观规律，以此得出较为准确的信息供施工图设计使用。汇水面积对涵洞水文计算，进而确定孔径有重要作用。涵洞汇水面积是指在降雨过程后，雨

水经过漫流与径流，汇集到一处，冲刷而成的自然通道即为河沟，经过一个断面排出，若道路占据此通道，就应以穿过道路的涵洞提供排出口。在已有一万比例尺的地形图上勾绘出汇水面积为设计中常用做法，具有一定的准确性，但由于农村水利设施的发展，原绘制的地形图中分水岭与水流流向很可能出现偏差，所以在使用地形图资料时，还需要对现场进行复测与校核，或者将影响孔径的选择造成孔径选择过大或者过小。涵洞孔径的选择与水文信息有紧密联系，在汇水面积的基础上，应向互通涵洞所在地的水文站、水利部门搜集充分水文资料，有条件的，可收集年洪峰流量，洪水水位，涵址附近的水利工程坐落位置，河沟上下游河床冲刷情况，变迁情况等等。

2.各专业充分沟通协调

设计院设计中，涵洞设计在专业分类中多归类为桥梁结构的设计范畴，但桥梁专业人员对于路线总体走向，排水规划系统认识不足，导致涵洞设计被边缘化，被归结于较低的地位，甚至由于山区高速在施工过程中经常出现预料之外的地质问题或者民生问题，导致涵洞基础处理、走向、孔径均有变更可能，设计人员反而忽略设计阶段的重要性。但涵洞本身作为项目中重要组成部分，考虑因素较多，反而更应倾注更多注意。因此在枢纽互通涵洞设计中，设计人员应加强与道路总体，排水设计，改路改沟等专业人员的沟通，包括互提资料的对接准确性，保证传递和确认不出差错。由于山区枢纽互通的复杂行与独特性，涵洞设计人员在完成设计后也应结合项目整体情况，对全线涵盖路网水系进行复核，以期不出现不同专业间的设计矛盾与设计错误，使施工阶段能顺畅进行，减少施工服务变更工作。

四、结束语

高速公路山区枢纽互通涵洞与常规主线涵洞设计多有不同，结构型式与考虑的因素更为复杂，因此要求相关设计人员有更加过硬的专业能力。涵洞作为独立个体并不是复杂的工程，但是功能涉及建设安全，民生问题等，应加以足够重视，以期设计更加细致精良，满足工程和人民需求。

参考文献：

[1]李博.关于高速公路涵洞设计的探讨.工程技术，（2018）03-0269-02.

[2]武斌.公路涵洞设计与施工探讨.科技传播，（2010）11-0027-02.

[3]薛玲莉.关于公路涵洞设计内容及注意问题分析.建筑工程技术与设计，210017.