周 鵬

(四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610041)

目前我國(guó)道路交通事業(yè)面臨著重要的發(fā)展空間，由此也不斷實(shí)現(xiàn)了由平原向著山區(qū)發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)高速公路的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。高填土涵洞的設(shè)計(jì)主要是在山區(qū)設(shè)計(jì)的，對(duì)工程技術(shù)的要求比較高。

1 高速公路高填土涵洞

高填土涵洞是針對(duì)低填土涵洞而言的，指的是超過12 m的涵洞，對(duì)地基的沉降提出了更高的要求。一旦發(fā)生坍塌會(huì)導(dǎo)致地面的沉降遭到破壞。一般是由蓋板涵或者鋼筋混凝土拱涵所組成，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行均勻的沉降，否則會(huì)導(dǎo)致拱閥開裂或者塌陷，對(duì)路面沉降造成了破壞。在高速公路高填土涵洞的設(shè)計(jì)過程中要求地基土具有比較高的容許承載力與均勻性。一般選擇的基巖是地基。高填土涵洞承受了比較大的土壓力，隨著填土高度的增大，其結(jié)構(gòu)尺寸也增大了，從而給維修工作增加了難度[1]。在施工過程中要求充分考慮到高填土地基容許承載力數(shù)值，具體數(shù)據(jù)見表1。

2 高速公路高填土涵洞的設(shè)計(jì)及施工工藝

高速公路高填土涵洞設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)有效計(jì)算高填土涵洞垂直方向土體壓力，選擇合適的參數(shù)，提升計(jì)算的精確性。依據(jù)涵洞內(nèi)土柱的重量進(jìn)行垂直土壓力的計(jì)算，選擇合適的計(jì)算方法。結(jié)合土拱計(jì)算理論得出高填土涵洞的減荷方法，減少結(jié)構(gòu)土的壓力，有效利用“土拱效應(yīng)”減少工作量，由內(nèi)側(cè)外側(cè)的土柱共同承受土柱的重量。

表1 高填土地基容許承載力數(shù)值

2.1 平面布置

高填土涵洞軸線具有直線與曲線兩個(gè)類型。其中直線涵洞的應(yīng)用領(lǐng)域是溝心比較開闊與線形比較準(zhǔn)直的狀態(tài)下，運(yùn)用直線涵能夠達(dá)到比較理想的排水效果，施工難度也比較小。曲線涵洞一般運(yùn)用在山區(qū)之中，在具有比較彎曲的沖溝彎的情況下，迎合了山區(qū)的地形特點(diǎn)，降低了土方開挖量，在工程施工中比較方便，運(yùn)用到山區(qū)高速公路的建設(shè)過程中能夠達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在出現(xiàn)駝峰式地形的條件下，可以運(yùn)用裁彎取值的操作方式。運(yùn)用方式是對(duì)中間的駝峰開挖，在一定程度上增加了土方的工程量，但是能夠達(dá)到比曲線涵洞更加理想的涵洞排水效果，施工中的難度也比較低，能夠達(dá)到比較良好的涵洞施工綜合效益[2]。

2.2 立面布置

由于地形比較復(fù)雜，出現(xiàn)了比較大的山區(qū)縱坡，由此在進(jìn)行涵洞里面布置過程中應(yīng)當(dāng)充分設(shè)定涵底縱坡與涵底的標(biāo)高，從而達(dá)到良好的施工效果。具體施工中運(yùn)用到的立面形式主要有緩坡式與陡坡式。如果選用了緩坡式的涵洞形式，應(yīng)當(dāng)抬高涵底的標(biāo)高，在上游位置開挖或者接急流坡，在下游位置干碼片石，在出洞口位置接急流坡。運(yùn)用立面的操作方式降低了涵洞施工的長(zhǎng)度，減少了工程施工的成本，施工也具有比較大的便利性。但是因?yàn)榇嬖谥舷掠蔚鼗灰恢碌那闆r，在建設(shè)施工的后期階段會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象，影響了涵洞結(jié)構(gòu)的安全性。對(duì)于陡坡式涵洞運(yùn)用了階梯涵的設(shè)計(jì)方式，減少了工程的施工量，施工中需要特別注意將分節(jié)的數(shù)量控制在合理的數(shù)量范圍內(nèi)[3]。

高速公路高填方涵洞中，具有比較大的填方高度，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)合理的涵底位置，在將其設(shè)置到鉤心的情況下，沿著鉤心設(shè)計(jì)涵洞，施工中面臨著比較長(zhǎng)的涵洞長(zhǎng)度，與比較長(zhǎng)的涵洞縱坡長(zhǎng)度，增加了工程量。由此在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮地形的實(shí)際情況，在緩坡或者溝的兩側(cè)平臺(tái)上設(shè)置涵底[4]。如此操作方式能夠降低填土的高度，縮小涵洞的長(zhǎng)度，減少了工程量，降低了工程成本。這種操作方式要求地形能夠滿足施工開展所需要的條件，在兩側(cè)山坡比較陡峭，涵洞下游落空的時(shí)候，這種布置方式不適宜使用[5]。

2.3 洞口布置

高速公路高填方涵洞設(shè)計(jì)過程中主要包括了擋墻、八字墻與跌井等。針對(duì)實(shí)施條件的不同選擇相應(yīng)的洞口設(shè)計(jì)方式。在上下游縱坡不大的情況下選擇八字洞口，在需要開挖洞口或者洞口的布置受到限制的情況下，選擇直八字洞口。在下游接近主河道或者涵長(zhǎng)的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的條件下，可以選擇擋墻的設(shè)計(jì)方式。在具有比較大的縱坡或者上游坡的情況下，選擇出口急流槽或者進(jìn)行急流槽的設(shè)計(jì)方式。在高速公路高填土設(shè)計(jì)過程中針對(duì)涵洞洞口的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能夠滿足排水的需求，高速公路的建設(shè)不應(yīng)當(dāng)阻礙涵洞的正常運(yùn)行，提升涵洞設(shè)計(jì)的安全性與河道排水的順暢性。

2.4 地基處理

針對(duì)地基的處理是高速公路高填土涵洞設(shè)計(jì)中的重要部分。由于位置比較高，涵洞上部土承受了比較大的壓力，可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)沉降的現(xiàn)象，對(duì)于工程結(jié)構(gòu)的安全性與使用造成了不同程度的威脅，因此應(yīng)當(dāng)有效處理地基。盡量選擇地質(zhì)條件比較好的位置進(jìn)行基地處理。在地質(zhì)條件不良的情況下，要求對(duì)此進(jìn)行有效處理。需要在軟弱地基或者軟土上修建涵洞的情況下，運(yùn)用石灰樁、砂礫墊層、水泥攪拌樁或者砂井預(yù)壓法來進(jìn)行地基的處理。

3 高速公路高填土涵洞的設(shè)計(jì)及施工工藝中的注意事項(xiàng)

高填土涵洞一般是在山區(qū)中施工的，在山區(qū)中修建高速公路與平原地區(qū)修建高速公路相比難度比較大，具有比較多的涵洞數(shù)量，增加了工程的難度，需要加強(qiáng)工程地基的考量。在高填土涵洞設(shè)計(jì)過程中一般是逢溝設(shè)涵，也可以通過導(dǎo)流工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的改溝設(shè)計(jì)，在臨近的構(gòu)造物中將水引入其中，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乇斫Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定改變。在高填土涵洞設(shè)計(jì)過程中要求盡量減少填方的高度，將填方的高度控制在合理范圍內(nèi)，使得結(jié)構(gòu)能夠滿足國(guó)家有關(guān)部門對(duì)高填土涵洞設(shè)計(jì)的安全要求，減少工程設(shè)計(jì)的成本。在涵洞形式的選擇上，最佳的方式是運(yùn)用鋼筋混凝土拱涵的形式。涵洞的基礎(chǔ)部位采用整體式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方式，選擇的基地位置是在冰凍線25 cm之下。

4 結(jié)語

高填土涵洞往往具有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，面臨了比較多的異形溝，在山區(qū)中具有比較多的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)與施工過程中應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn)合理設(shè)計(jì)。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)高速公路高填土涵洞的有效設(shè)計(jì)，結(jié)合已有的工作經(jīng)驗(yàn)有效設(shè)計(jì)高填土涵洞，促進(jìn)我國(guó)道路交通事業(yè)的良性發(fā)展。