王玲

摘 要：涵洞是用于公路排水的構(gòu)造物，在山區(qū)道路建設(shè)中應(yīng)用比較普遍。盡量單個涵洞施工量不大，費用也不高，但因數(shù)量較大，工程總造價往往較高。為了進一步控制涵洞施工的工程造價，該文從經(jīng)濟性的角度探討了山區(qū)道路涵洞設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：涵洞 設(shè)計 經(jīng)濟性

中圖分類號：U449 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-01

涵洞是公路跨越溝谷、溪溝、河流、人工渠道及排除路基內(nèi)側(cè)邊溝水流的橫向排水構(gòu)造物，作為道路設(shè)計中最常見的小型排水構(gòu)造物，其單個工程量不大，費用也不高，但因其密布公路全線，按山區(qū)公路每公里3～5道來統(tǒng)計，其工程總造價往往并不低。因此，在滿足涵洞排水功能的基礎(chǔ)上，如何因地制宜、綜合考慮各種因素，在進行技術(shù)經(jīng)濟比較的前提下合理確定涵位，使全線的涵洞工程量最小，從而減少全線的工程造價和養(yǎng)護費用是設(shè)計人員的著力點。依此，筆者就設(shè)計心得對山區(qū)公路涵位選擇的經(jīng)濟性作一簡單梳理。

1 涵位選擇應(yīng)滿足最基本的排水功能需求

根據(jù)公路使用任務(wù)、性質(zhì)及未來發(fā)展的需求，涵洞設(shè)計應(yīng)嚴格遵循適用、經(jīng)濟、安全和美觀的原則。確定涵位時，首先考慮的當然是滿足涵洞作為排水構(gòu)造物的基本功能，如順溝設(shè)涵和路基排水涵等。只有在基本功能滿足的前提下，才可能進一步實現(xiàn)設(shè)計方案的經(jīng)濟性。

2 平縱橫多方結(jié)合，使涵位與路基排水系統(tǒng)有機配合

確定涵位時務(wù)必要結(jié)合路線的平面、縱斷面和橫斷面，尤其是山區(qū)公路。涵位的平面位置考慮。對于山坡溝谷，基本沿溝心設(shè)涵結(jié)合加以適當?shù)母臏霞纯?。對于山區(qū)丘陵地帶出現(xiàn)的低洼坪壩，如果非順溝設(shè)涵，最好選擇設(shè)置在低洼帶的端頭，因為這樣的位置地基承載力通常較中部高，可以減少基礎(chǔ)處治工作量從而降低施工難度和工程造價，同時可以避免占用優(yōu)質(zhì)農(nóng)田。涵位的縱面位置考慮。在縱面布置中，如果單純地關(guān)注縱斷面，機械地套用一溝一涵的原則來確定涵位，可能會犯如下錯誤：（1）縱斷面上有一個凹處就設(shè)一個涵洞，這樣的見坑設(shè)涵難免犯下設(shè)置了干涵洞、通風涵的初級錯誤。因為路線經(jīng)過埡口時，也可能在縱面圖上產(chǎn)生凹處。（2）縱斷面上挖方路段一律不設(shè)涵洞也是常見錯誤之一。實際情況是，雖然有時縱斷面上是挖方，但縱斷面往往只反映了路中線的標高，中心挖方并不代表路中線兩側(cè)都是挖方。在凹形豎曲線上，如果橫斷面兩側(cè)都是挖方，由于排水要求的存在，仍需設(shè)置涵洞或者進行縱向排水設(shè)計。因此，除了結(jié)合路線的縱面布置圖、平面布置圖和橫斷面圖等綜合考慮進行了紙上定位之外，更要依據(jù)現(xiàn)場踏勘情況進行涵位的最終確定，尤其是人行通道或車行通道等的設(shè)置更是要通過實地調(diào)查來最終確定。

3 高填方涵洞及階梯涵洞的設(shè)置

縱面上的涵位考慮的要素還有：涵洞進出口標高的確定，涵底縱坡的過渡方式（均勻縱坡、變換縱坡、階梯涵）等。對高填方路段的涵洞選型，在縱面布置時應(yīng)就以下情況進行綜合考慮：一是整個路段均為緩坡橫斷面的，可以設(shè)置高填方涵洞。二是進口段橫斷面為陡坡、出口段橫斷面為緩坡的路段，應(yīng)盡可能地以進口能順暢進水為制約條件確定進口標高，采用緩坡鋪底，而在出口處設(shè)置出口急流槽，這樣能顯著降低涵長，具有較好的經(jīng)濟性。同時，在這類涵洞的選型上，選擇除拱涵以外的對基礎(chǔ)沉降不太敏感的涵洞形式為首選，而應(yīng)盡量避免設(shè)置拱涵，因為拱涵的拱圈對基礎(chǔ)沉降比較敏感，基礎(chǔ)的不均勻沉降有可能導(dǎo)致拱圈拉裂甚至垮塌。三是整個路段都是陡坡橫斷面的，應(yīng)當設(shè)置階梯涵洞。此時之所以不選擇填方涵洞，主要是基于安全考慮，因為整個斷面的陡坡涵洞容易出現(xiàn)基礎(chǔ)滑移，采用階梯涵可以使基礎(chǔ)盡量放置在原始地基上，再結(jié)合基底的反坡處理，從而有效抑制基礎(chǔ)滑移。以上情形二和和情形三，之所以選用不同的方案，是因為情形二出口段的緩坡地基能有效地降低基礎(chǔ)滑移的風險，采用在填方路基上放置基礎(chǔ)沒有太大的安全隱患，而情形三如果采用同樣方案則存在較大的安全隱患。

4 盡量采用標準的涵洞斜交角度，降低施工難度

設(shè)計中，因為并非每條自然沖溝都與路線正交，為確保水流順暢往往采用斜交涵位布置的方式。確定涵洞斜交角度時，應(yīng)先實測出河溝水流與路線的夾角，但設(shè)計中無需精確地去滿足自然沖溝的斜交角度，而應(yīng)盡可能采用標準的涵洞斜交角度（通用圖的涵軸斜度為0 o～45 o，一般按5 o一級設(shè)計），如實測17.5 o的涵洞可按15 o或20 o來設(shè)計，因為幾度的交角誤差對涵洞流并沒有太大影響，但對于需要預(yù)制的蓋板涵、圓管涵，如果采用特殊角度，預(yù)制時會因鋼筋放樣規(guī)格過多而加大施工難度。當然，對高速公路而言，若涵洞斜交角度的變化可能帶來較大的改溝數(shù)量時，就應(yīng)據(jù)實際情況決定對策：或因受地形限制，調(diào)整涵洞斜交角度較困難時，可少量采用特殊角度；若無地形限制，則應(yīng)盡可能采用標準角度。當然，通過同一合同段內(nèi)的涵洞類型盡量保持一致從而降低施工難度也是提高經(jīng)濟性的有效措施之一。

5 采用較小的涵洞斜交角度縮短涵長

設(shè)計中會遇到這樣的情形，自然沖溝的軸線和路線方向之間交角較大，如果僅從功能上考慮，順溝設(shè)涵最有利于排水，但機械地采用這一原則會導(dǎo)致路線沿途眾多異型斜交涵洞的出現(xiàn)，此時，應(yīng)當本著降低造價和便于施工的思路對涵位及其斜交角做適當變換。在涵洞標高一定的情況下，減少涵長對降低造價效果是最明顯的，因此，設(shè)計中可盡量采用較小的斜交角度（按涵洞與路線法向夾角計），比如0 o、15 o、30 o等等，此時，為保證涵洞的進、出口排水通暢，只需在進、出口做適當?shù)母臏辖禹樇纯伞４送?，對涵位和斜交角度的調(diào)整也能將陡坡涵洞改為緩坡涵洞，這樣既增加了安全性也降低了施工難度。

6 岸坡設(shè)涵縮短涵長

設(shè)計中，通過實地調(diào)查，較深的河溝，若其邊坡穩(wěn)定性較好，土壤密實，則可將涵位從溝底適當上移到岸坡上，以縮短涵長，降低造價。當然，此時應(yīng)做好上下游的防護加固措施，合理設(shè)置引水溝、截水壩等，避免水流沿著原沖溝毀壞路堤和農(nóng)田。

7 改溝整流減少涵洞數(shù)量

通常情況下，涵位布設(shè)均依照符合自然水流方向的原則，但如果兩條河溝相距不超過100 m，河溝較淺，且溝底縱坡小于3%，水流不大，含沙量較小時，可依據(jù)實際情況靈活采用如填平次溝并入涵洞、用排水溝并入涵洞、同時改溝并入涵洞、改溝取消涵洞等多種形式對原溝進行整流以減少涵洞數(shù)量，從而降低工程造價。當然，如果改溝工程量過大或改溝合并后，河溝產(chǎn)生過大的沖刷和淤積，甚至影響到路基的穩(wěn)定性時，則不宜改溝合并設(shè)涵。

8 合理利用不同地區(qū)的建筑材料，有效降低涵洞造價

涵位選擇的經(jīng)濟性還應(yīng)充分考慮建筑材料的影響。設(shè)計中，不能只追求出圖效率而忽略業(yè)主提供的不同地區(qū)的建筑材料方案。比如對于山區(qū)，如果可用于建筑的石料豐富且價格便宜，就應(yīng)該多選用石料。同時，不同建筑材料的強度不一樣，在開始新的項目設(shè)計之前，應(yīng)充分調(diào)查當?shù)亟ㄖ牧系牧W(xué)特性，如果其材料強度不能滿足現(xiàn)有通用圖的設(shè)計參數(shù)，則應(yīng)通過結(jié)構(gòu)驗算為采用這種建筑材料提供相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸的通用圖，待通用圖完成之后再展開下一步的設(shè)計工作。

9 利用端墻縮短涵長降低造價

在涵洞設(shè)計中，還可以適當?shù)乩枚藟砜s短涵長，以有效地降低涵洞的造價。綜上所述，一份好的涵洞設(shè)計文件，應(yīng)當于細微之中見其獨到之處，以體現(xiàn)不同設(shè)計者、設(shè)計院的設(shè)計風格。