論山區道路涵洞設計常見的缺陷及其對策

姚怡彤

（甘肅省交通科學研究院集團有限公司，甘肅 蘭州 730070）

1 概述

在現實生活中,水的破壞是最重要的危險因素之一。強度和可控性與水有著非常重要的聯系。所以在道路路基的設計與施工和維修的過程當中，應更加注意路基里面的排水的工作。涵洞是道路排水系統實現中不可缺少的組成部分，是整個渠道和道路的排水關鍵環節，也是最重要的主要組成部分。在一定程度上，反映在農田的灌溉和排水系統中。涵洞的建設成本非常便宜，設計和施工相對簡單，涵洞的工作量也相對較小，尤其是在山路上。涵洞的總數取決于涵洞的布局，但通常在200～300m之間設置一個涵洞。但是，這導致在設計過程的中嚴重缺乏謹慎，涵洞工程的建設將對目前的現場施工進度產生非常嚴重的影響，并影響設計單位的聲譽，有時會在以后的使用中留下隱患。

2 涵洞設計中的缺陷

2.1 涵洞位置的選擇

在當前設計情況下，通常在山谷中間選擇山區公路涵洞的位置，而這部分是一個軟土聚集區，這將增加地基處理過程的難度，為今后的使用帶來明顯的隱患。由于河谷中部被土壤淹沒，即使地表有2-3m的固體層，下部主要由淤泥和碎石構成。在詳細設計和測量的階段，鉆孔嚴重不足，測量工作量增加了很多，嚴重缺乏對該區域地質研究條件的深入了解。有時，在施工建設的早期階段，它可以與設計結合在一起。但是，將出現大規模的土方工程，這會延遲項目的施工調整周期，也會造成一些經濟損失。

2.2 采用材料更新過慢

在公路涵洞設計中，傳統的設計模式沒有得到及時的更新，有的設計遠遠落后于時代的需要，與交通的快速發展不相適應。尤其是在形式和材料的選擇上存在著保守主義。在公路涵洞設計中，大多數使用灰漿石地基，這些地基較深，通常需要進行大量工作。在灰漿砌塊和石基的施工過程中，也會有一定的沉降。因為它需要大量的材料和人力，它會對環境造成太大的破壞。由于自然條件惡劣，很難完美地進行施工。在使用過程中可能會發生各種疾病，威脅到正常使用和涵洞的安全。

2.3 涵洞外觀造型單一，陳舊落后

山區公路通常位于人口較少的地區。在設計涵洞的過程中，一些設計師忽略了涵洞設計中美學概念部分的明確要求，設計的過程非常簡單，雖然不會影響大多數涵洞的使用，但是不利于將來在這些地區進一步開發和建設優質的度假旅游資源，與周圍景觀缺乏協調。根據對中國山區公路涵洞的調查，山區公路涵洞的設計是統一規范的，但是嚴重缺乏審美創新的突破。

2.4 涵洞設計定型圖集多，標準不統一

道路交通與工程建設設計機構的每個部門都有一套刻板印象(包括涵洞)，并有自己的選擇偏好。如果以不同的方式分配不同山路的不同部分，則在同一位置上的組件會有不同的差別，會給建筑工人的后續工作帶來很多麻煩，這些標準不僅會有所不同，還會影響施工單位的質量控制。

3 山區道路涵洞設計要點

3.1 涵洞與路基排水系統的復合、有機結合

為了確定涵洞，需要對路線和路徑的平面、縱斷面和橫截面進行匹配。山路和涵洞的平面位置需要特別考慮。對于斜坡、山谷等地，涵洞與適當的溝渠相結合，可以減少地基處理的工作量，減少施工難度和項目成本，并且不需要占用高質量的農田。如果新項目位于山區低丘中心地帶，如果涵洞不是沿著溝渠，則最好選擇較低的一端作為位置，因為這個位置比中間位置具有更大的承載能力。

3.2 涵洞位置的確定

由于山區地形具有復雜而陡峭，坡度高，散落的巖石和峽谷變化的特點，在修建山路時，原則上遇到溝壑就要設計涵洞，涵洞的軸線應盡可能靠近水流方向并保持一致方向，不能夠減短涵洞長度強行正交。在較大的起伏的地形區域，河溝很密集，但匯水面積很小，遇到溝壑就設計涵洞其實不太現實，可以結合山坡截水溝、邊溝和排水溝把就近的水路引向同方向，涵洞設置在最低點。一側的集水區較大，斷面有“雞形”的山面路段。在山區，暴雨和洪水泛濫迅速，流量大，但是為了確保路基的安全，應每200～400m設置涵洞。避免路基內側水管積水過深沖刷了外部斜坡，導致水災。當溝渠較深且路基填土量較高時，如果涵洞是根據原始溝渠設置，涵洞太長，要注意的事項：使用上游設置攔水墻，把洪水過渡到地質條件良好的坡岸涵洞中，縮短涵洞長度；原始河溝具有良好的地質條件，可以從當地獲取。在原始河溝中鋪滿石頭的路基，涵洞底部的高度在充滿石頭的路基中。涵洞的進水口應盡可能設置在原來的地面坡度，出水口應設有坡度快槽。同時，為降低路基坡腳水流的沖擊力度要設置消力檻。

3.3 涵洞孔徑的確定

涵洞直徑的計算應根據流域面積、河床水文地質條件和河道自然坡度進行。在確定涵洞尺寸時，要考慮溝槽的間隙高度、空隙、過水面積和橫截面。根據計算結果計算的涵洞凈跨度應考慮涵洞凈高度。根據涵洞凈跨選擇標準涵洞跨度。因此，在設計和施工過程中，常見的涵洞間隙不宜大于涵洞范圍。

3.4 涵底坡度及基礎的確定

臨界縱向坡度是涵洞縱向傾角的最佳選擇，涵洞排水能力最大。但在實際設計中，涵洞的縱向坡度應由槽底的坡度來確定。涵洞的最小縱向坡度至少為0.3%，以防止沉積，同時涵洞的最小縱向坡度應不大于最大縱向坡度，以防止涵洞底部被沖洗。

3.5 涵洞洞口設計

橋涵入口周圍的山區地形可能平坦而寬闊，溝渠的總寬度會變大，高度差也不大。可以選擇八字墻式的洞孔。如果河流的排水溝很明顯并且涵洞的直徑可以滿足快速排水的明確要求，則還可以進一步調整敞開墻并將角度設置為0度以形成直的洞口，這樣可以大大減少建筑結構的總數并降低了項目的總成本。涵洞設計中很難避免遺漏，這是因為實際結構中存在許多無法預測的問題，在設計中無法加以考慮。因此，我們在施工期間要求精通許多方面，并與測量、設計和施工緊密合作。

4 結束語

在山區公路涵洞設計過程中，涵洞受到地形、地質環境等諸多復雜因素的影響。因此，設計難以匹配，對設計人員提出了更高的要求。另外，從相關調查階段開始，進行詳細的綜合數據收集和現場詳細的調查，從而獲得更完整的土地類型和海洋氣象地質資料，為今后的設計工作打下良好的基礎。山區公路上涵洞的設置，這與中國交通的整體發展密切相關，對附近居民的日常生活影響很大。結合當地條件，設計人員要綜合考慮水文和水資源等重要因素，使用標準的功能、位置、投入成本以及施工簡要的因素，全面優化設計方法并提高現場施工設計方法，選擇和比較不同的方案，積極發現設計問題中的細節，并能夠及時與有關方面聯系，以改進并完善設計，以確保施工期間現場施工質量的穩定水平。