涵洞设计中洞身和洞口形式的选择

工程建设与设计Construction&DesignForProject涵洞设计中洞身和洞口形式的选择SelectionofCavityBodyandHoleForminCulvertDesign徐军（湖南省公路设计有限公司，长沙410000）XUJun(HunanProvinceHighwayDesignCo.Ltd.,Changsha410000,China）【摘要】各地涵洞的工程建设规模也越来越大，而涵洞设计在道路工程建设期间占据了随着我国基础设施建设进度的不断加快，以便越来越高的比重，设计的合理性会直接影响人车通行的效果，对于涵洞的洞身和洞口形式而言，要选择科学合理的涵洞设计，简要地分析了涵洞设计更好地提升涵洞工程整体安全性、经济性和美观性。论文列举了常见的涵洞类型，阐述了涵洞的组成形式，中洞身和洞口形式的选择内容。揖Abstract铱WiththeacceleratingprogressofinfrastructureconstructioninChina,thescaleofculvertconstructionisbecominglargerandlarger,andculvertdesignoccupiesahigherandhigherproportionduringtheconstructionofeachroadandbridgeproject.Thereasonablenessofthedesignwilldirectlyaffecttheeffectofthepassageofpeopleandvehicles.Fortheholebodyandholeformofculvert,itisnecessarytochoosescientificandreasonableculvertdesigninordertoimprovetheoverallsafety,economyandaestheticsofculvertengineering.Thispaperenumeratesthecommonculverttypes,expoundstheformofculvert,andanalyzestheselectionofculvertbodyandholeforminculvertdesign.【关键词】涵洞设计；洞身形式；洞口形式道路工程；揖Keywords铱roadengineering;culvertdesign;cavityform;holeform【中图分类号】U449.1【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2019.03.038【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2019）03-0124-021引言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确保路基安全，作为物，其存在是为了迅速排出沿线地表水，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为充分发挥涵洞的作用，必须选择上都占据了非常大的比重，满足现场工程要求的洞身、洞口形式。便周期、质量标准要求等多种因素，同时需要考虑当地条件，于就地取材、施工养护，同时其安全性、经济性能够满足相应要求才是最优方案，一般常见的涵洞类型包括圆管涵、拱涵、这些类型都具有自身特点、优缺点和适用盖板涵、箱涵几类，性，必须根据设计要求进行选择。多处于农灌区，圆管涵中较为常用的是钢筋混凝土材质，圆管涵构造简单、受力情况好，能够有效适应基础性能，不需便于进行预制、装配、运要使用墩台，现场的圬工数量较少，输。但其过水能力小，现场使用过程中需要考虑接缝处理及防经常会因为漏水问题影响路基稳定性[1]。水层的设置，可以石拱涵是山区道路工程经常采用的类型，其净空大，洞口形式的选择2涵洞设计中洞身、2.1常见的涵洞类型道路工程建设过程中对涵洞类型的选择要根据工程建设通过较大流量的水，特别是在石料丰富的山区取材较为便利，基本较少使用钢材，结构紧固，但石拱涵对于地基的承载能力施工周期长，后续修复难度大。要求较高，整体工序较多，便于盖板涵融合了管涵和石拱涵的优势，具有结构坚固、【作者简介】徐军从事公路与桥（1985～），男，湖南新宁人，工程师，梁、涵洞设计研究。就地取材的特点，而且对于洞顶填土高度、地基应力要求不高，整体的施工便利性大，修复方便，其应用非常广泛。124箱涵的应用相对前面三种类型的涵洞较少，虽然箱涵的整体性强、地基条件要求低，但需要大量钢材予以支持，现场施工难度大、成本高，一般情况下多用于软土地基路段。2.2涵洞的组成形式道路工程中涵洞是路基下的过水孔道，主要是由洞口、洞身共同组成，其中,洞身是过水孔道主体，同时也是将外部压力传递给地基主要部分。洞身一般情况下包括承重结构物、涵台、基础、防水层、沉降缝等多个部分共同构成；洞口主要用于连接洞身、路基、排水系统，在选择过程中要确保涵洞洞口与排水系统顺接，提供水流顺畅程度，并确保路基边坡稳定、可靠，避免受水流冲刷。洞身形式的选择会对构造物整体的适用性、稳定性产生影响，如：在容易出现淤积的地段选择管涵容易造成洞身严重阻塞；在基础存在不均匀沉降的区域选择板涵容易造成墙身拉裂等。洞口形式的选择会对构造物整体的适用性、美观性产生影响，如：在山区挖方段就不能选择八字墙洞，只能采用端墙锥坡式、走廊式等几种情况[2]。2.3洞身的选择按照使用的建筑材料不同可以将涵洞洞身分为砖、石、混凝土、钢筋混凝土等几个类型；按照涵洞洞身构造形式的不同可以将涵洞洞身分为圆管、盖板、拱、箱等几个类型；按照洞顶填土的不同情况可以将涵洞洞身分为明涵、暗涵两种类型。选择洞身的过程中需要考虑洞身建设材料、不同类型的洞身适用性及优缺点等因素。从洞身建设材料的角度而言，砖涵主要适用于拱涵，但若区域水流中含碱量大，或处于冰冻地区就不宜采用砖涵；石涵便于就地取材，其管理、养护、建设成本相对较低，能够节约资源，使用寿命较长，对于产石地区可以优先考虑使用；混凝土涵可以现浇、预制，多用于拱涵，但若出现损坏，其修复及后续养护工作难度较高；钢筋混凝土涵可以用于多种形式的涵洞建设，其坚固耐用、便于养护、运输便利、安装施工简单，但预制工序复杂、成本较高。从不同类型的洞身适用性及优缺点角度分析，管涵可用于填土高度充足且跨径较小的暗涵，管涵对于基础的适应性较好，不需要单独的墩台，造价较低，但容易出现淤积堵塞，清理较为困难；盖板涵主要适用于路堤较低的明涵或暗涵，其构造简单、维修便利，可以使用砌石台身、钢筋混凝土盖板的方式进行处理，特别适用于平原微丘区域；拱涵可以在路桥跨越市政·交通·水利工程设计Municipal窑Traffic窑WaterResourcesEngineeringDesign深沟或路堤较高的时候进行设置，对于石料丰富的区域可以使用石拱涵，若现场跨径要求较大，可以将拱圈做成钢筋混凝土形式，整体而言拱涵的承载潜力较大，但自身重量造成的恒载也很大，需要较为坚实的地基，实际的施工工序较多；箱涵多用于软土地基的情况下，其整体性好，但钢材消耗量大、成本较高、工艺较为复杂[3]。2.4洞口的选择涵洞洞口形式、构造多种多样，选择过程中需要综合考虑、灵活选用，在综合涵洞类型、水流特点、地形和路基断面形式等因素的情况下选择涵洞洞口形式，并注意做好相应的进出口处理，以便确保涵洞、路基的稳定性，并提供流畅的水流通道。较为常见的洞口类型包括八字墙、端墙锥坡式、直墙式、扭坡式、跌水井、急流槽接直墙式等几类。1）八字墙涵洞洞口设置敞开、斜置的翼墙在平面上形成八字式，其墙身高度随路堤边坡变化而变化，为了提高翼墙施工的便利性，减少建设长度，可以将其端部设置成矮墙，这种洞口形式下翼墙工程量小、水力条件好，工程整体施工工艺简单，在填方路堤段使用较为广泛。2）端墙锥坡式端墙即一字墙，是垂直于涵洞纵轴线且部分遮挡路堤边坡的矮墙，在部分区域中可以兼做路堤挡土墙。使用端墙式洞口，其构造较为简单，但涵洞整体的水力性能较差，因此，经常与锥坡配合应用。端墙锥坡式洞口在端墙基础上将侧向锥形填土表面进行铺砌，结构稳定好，适用于宽浅河沟，但整体经济性不如八字墙，多用于高大的涵洞[4]。3）直墙式直墙式洞口经济性高，可看做是敞开角为0的八字墙洞口，此类涵洞洞口要求涵洞跨径与河宽尽量保持一致，使用过程中，不需要集纳、扩散水流，适用于边坡较为规则的河沟、渠道，在山区挖方路段中，直墙式出水口可以将水流引至山坡挖方段较小的一侧。4）扭坡式扭坡式洞口主要用于板涵、箱涵、拱涵洞身，通过将原沟渠的梯形断面边坡通过洞口逐渐过渡为涵身迎水面的坡度使水流顺畅，但这种方式的洞口施工工艺稍复杂。在道路工程的综合排水设计中，路基边沟涵和边沟的连接大都采用扭坡式，在洞身与人工灌渠的连接中也常采用扭坡式。（下转第128页）125工程建设与设计Construction&DesignForProject4伊75普通土挤密桩4伊755cm花岗岩刨石3cm砂浆找平层10cm钢筋混凝土找坡层50cm6%水泥改良土桩底入水泥改良土垫层20cm，桩顶位于站台面以下70cm处[2]。5）线路沉降未稳定地方采用直孔配合斜孔花采用在沉降缝周6）对于地道沉降缝顶部漏水，边进行水性化学注浆后重新施作导流槽的整治措施；由于地道两侧土体注浆加固，沉降缝两侧的渗水得到有效控制，不作处理。7）对于进出站地道楼梯口因不均匀沉降引起的墙面干挂石材鼓凸、变相、地面石材坑洼不平的管双液速凝注浆法进行加固处理。普通土普通土旋喷桩改良土加固区芋区6%水泥改良土垫层注浆加固加固区域区黏质黄土情况，采取将原石材拆除后还建的措施整治。8）雨棚梁错台采用两种方法处理：（1）高强螺栓拉弯或拉（2）断，采用千斤顶将梁复位后更换高强螺栓；雨棚纵梁腹板采用千斤顶将梁复位后，将夹板与梁腹板拉裂，螺栓眼变大，焊接固定，更换高强螺栓。图1站台沉降缺陷整治典型断面图站台1）构筑物植筋加高处理。针对该站扶壁式挡土墙、采用空墙、线间排水沟、横向挡砟块等构筑物沉降较大部位，压机凿毛植筋加高至设计标高，其中，站台墙凿除悬臂部分后墙身接高。2）排水系统核查后进行整修，满足排水功能。线间排水沟底部采用细石混凝土或防水砂浆顺坡处理，站台雨棚排水管缺陷部位拆除后按设计要求重新安装。先清除站台铺装（花岗刨石、砂3）站台沉降未稳定范围，浆找平层、10cm厚钢筋混凝土找坡层），挖除表面呈软塑土层。根据探坑地质土样分析，对该范围采用水泥土挤密桩（准300mm@750mm）+水泥改良土层加固处理：桩底位于原水泥土挤密桩加固区顶面、桩顶位于站台面以下70cm，桩顶以上分层碾压填筑50cm厚掺6%水泥改良土，最后进行找坡层、砂浆找平层及块材铺面施工。防止后期站台墙沉降或倾斜导4）站台墙沉降未稳范围，致侵限影响行车安全，对该部分站台墙基础采用准800mm@1800mm单排旋喷桩进行加固处理，桩体穿透墙趾，4结语以黄土地区高速铁路修建必须重视地基加固处理问题，站场沉降原因包括保证线路运行安全。通过调查研究可发现，湿陷性黄土工后沉降较大、土石方填筑施工存在质量隐患以及排水系统损坏后路基渗水严重3个方面。对此，该项目技术采取了综合处理措施，及时控制了沉降，保证了站场运营安全。【参考文献】【1】徐实.湿陷性黄土地基铁路路基工后沉降规律研究[J].兰州交通大学学报，2011，30(4)：58-62.【2】薛新功.黄土地区高速铁路修建技术创新[J].铁道工程学报，2012，29(7)：1-4.【收稿日期】2018-12-25【参考文献】【1】马强,董晓梅.高填土柔性排水构造物方案设计分析[J].公路交通科（上接第125页）3结语涵洞设计过程中，要合理选择洞身形式，为现场施工提供对便利，同时，在道路工程建设期间不宜采用多种涵洞类型，于明涵或填土较少的暗涵多选择盖板涵，对于软土地基可以选择箱涵等等，遵从这些涵洞形式的选择基本依据并做好相能够设计合应的洞口处理，结合现场施工地形进行灵活选用，为社会、经济发展奠定良理的涵洞，提升道路工程建设成果，好基础。128技(应用技术版),2015,11(3):124-126.【2】赵建斌,李万乐,申俊敏,等.黄土地区高速公路涵洞病害调查及分析[J].土木工程与管理学报,2014,31(1):24-28.【3】赵玉梅.浅谈涵洞的洞口建筑[J].黑龙江交通科技,2011,34(10):276-278.【4】郭瑞奇,刘玉珍.三级公路改建工程涵洞洞口设计[J].科技信息,2010(19):762-763.【收稿日期】2019-01-08