山區公路涵洞設計中存在的問題及解決建議

吳興宇

摘要：在山區公路建設中，涵洞發揮著重要的排水功能。因此，為了保障山區公路的安全運行，設計者要對涵洞進行優化設計，從而滿足地面排水要求，并確保路基安全。在對山區公路涵洞進行設計時，需要結合當地的具體地理位置、山區地形等情況，對涵洞位置、孔徑、洞口等進行優化設計，從而提升整體山區公路涵洞設計效果。本文主要對山區公路涵洞設計中存在的問題進行分析，并提出相應的解決建議，希望能為相關人員提供有益參考。

關鍵詞：山區公路；涵洞設計；優化設計

在山區公路建設中，涵洞是重要的排水建筑結構，可以確保整體渠道及道路正常排水。在山區道路施工中，可以在路基下方設置排水涵洞，方便排水。涵洞建設通常成本不高，而且施工操作較為簡單，但是為了減少涵洞施工工程量，需要結合山區的具體情況，對涵洞進行優化設計，從而為涵洞施工的順利提供指引，并推動施工質量有效提升。

一、涵洞的類型

在我國交通運輸行業發展中，公路工程占據著重要位置，加強山區公路的建設，可以促進我國公路系統日漸完善。由于山區地形地勢較為復雜，在山區公路建設中往往需要設置大量的涵洞，以應對坡度較大的溝壑，從而保障整體公路結構的平穩性與安全性。一般情況下，涵洞處于地下，起著良好的排水功能，避免公路受到水災危害，保障路基結構安全。在對涵洞結構形式進行設計時，設計者需要對多方面的影響因素進行綜合考量，尤其要結合公路的使用功能、等級、發展需求等要素進行有針對性的設計，確保涵洞設計符合實際情況需求。不同的結構類型能夠適應的地質條件、施工能力等情況不同，需要結合當地的實際情況，選擇合適的涵洞結構類型，以便就地取材，并方便進行施工和養護。

通常，涵洞類型包括以下類型：

（1）石拱涵洞。其主要形式是拱結構，該類結構具有良好的抗壓性，能夠在跨越V形山谷、高路堤的公路工程場景中使用，且該結構類型的地基承載力較強，在地質條件較好的工程中較為適用。石拱涵洞在施工中主要使用天然石料進行建設，整體施工成本較低，可以就地取材，整體施工技術操作較為簡單，而且該類涵洞結構形式的耐用性較高，養護費用不高，在具體施工中往往需要使用人工砌筑方式，施工操作較慢，建筑高度大，對地基要求高，在高填方地區較為

適用。

（2）管涵。它是一種混凝土鋼筋結構，鋼筋使用量較少，可以集中預制，而且整體施工操作過程較為簡單，但是養護難度較大，一旦受到損壞，很難進行修理。一旦出現地基不均勻沉降問題時，會引起管涵開裂、滲水等問題，難以保障路基的穩定性與安全性。隨著科學技術的發展，在管涵設計中逐漸使用波紋管代替鋼筋混凝土管，在一定程度上提高了施工速度，而且可以適當變形，在路基不均勻沉降中可以有效應用，但是不適合在長流水溝渠中使用。

（3）蓋板涵。它的適應性較強，可以在很多工程中進行使用，且該類結構較為簡單，自重較輕，對地基承載力要求較低，后續維護較為方便。該類結構具有較強的過水性，在各種路基填筑高度中都可以使用，可以進行現場預制，實現工廠化加工制作，整體施工速度較快，而且質量較高。

（4）箱涵結構。它的整體性能較強，對各種地基的適應性較好，而且可以進行整體現澆，涵洞結構的整體性較好，在軟土地基中較適用。但是箱涵結構在使用中需要消耗大量的鋼筋材料，工程成本較高，施工難度較大。

二、涵洞洞口類型的選擇

在對山區公路涵洞洞口進行設計時，需要結合當地具體的地形、地質條件等情況，從而選擇合適的涵洞進出口形式，以便保障涵洞洞口結構的堅固性，確保收排水的流暢性與穩定性。當前，山區公路涵洞洞口類型主要包括八字墻式擋墻、一字墻式擋墻、跌水井式洞口。涵洞洞口類型及洞口特點如表1所示。

三、山區公路涵洞設計的問題

（一）涵洞位置的選擇問題

在山區公路涵洞設計中，一般將涵洞位置選擇在山谷中間，但是該區域的軟土比較多，如果不進行科學的基地處理，就會導致地基承載力難以滿足實際設計要求，容易對后期涵洞結構及整體公路工程的安全造成極大的危害。所以在公路涵洞設計前，需要做好前期地質勘查和鉆探工作，以便對涵洞位置區域的土質、水文條件等進行全面了解，為涵洞設計的精準性開展提供數據資料。但是在實際的地質勘查和鉆探作業中，由于工作操作不規范，測量作業不精確，鉆孔數量不夠，而且鉆探深度不足，難以對涵洞位置區域的水文情況進行精準的了解，這種情況容易導致設計方案與實際情況不符，從而嚴重危害整體公路工程的施工質量。

（二）涵洞施工工藝問題

在以往的山區涵洞設計施工中受鋼材嚴重不足等條件限制，涵洞結構設計比較傳統，且強度不足。此外，在對涵洞地基進行設計時，往往會使用漿砌片石，而且這類地基工程量較多，需要消耗大量的人力和物力，且地基深度較大，不僅在完成施工后會引起嚴重的地基沉降問題，而且沉降縫難以處理和維護。在傳統公路涵洞的設計施工中，需要開采大量的石料，會對周邊環境造成嚴重的破壞。

（三）涵洞外觀設計問題

一般情況下，山區公路往往建在人煙稀少的地方，因此，在對山區公路涵洞進行設計時對外觀設計不夠重視，雖然不會對涵洞的正常使用造成影響，但是不夠美觀，與周邊環境不協調，且不利于周邊優質旅游資源的開發和利用。現階段，我國山區公路涵洞設計標準較為統一，但是審美創新不足。

（四）涵洞定型標準不一

在山區公路涵洞設計施工中，往往涉及多個部門，如交通部門、設計機構、采購部門等，在實際工作中各部門之間缺乏溝通，且都以自身偏好選擇設計形式，這種情況導致不同山路涵洞中同一位置上的組件也不相同，加大了施工工作量，導致后續施工難度較大，從而嚴重影響整體工程的施工質量。

四、山區公路涵洞設計的對策

（一）優化涵洞整體設計

涵洞設計是涵洞施工重要的前提和基礎，只有保障涵洞設計的合理性，才能促進整體工程施工質量提高，同時可以對施工成本進行有效控制。因此，施工方需要充分認識到涵洞設計的重要性，確保設計方案符合施工質量、使用功能的需求，避免在排水量較大時影響路基安全性。此外，還要確保涵洞工程的耐用性，避免受到外界因素的干擾而出現變形問題，從而確保結構在使用年限內的穩定性。

在對涵洞進行設計時，需要對多種因素進行綜合考量，尤其在選擇路線和路徑時，確保其與涵洞平面、縱斷面、橫截面等保持良好的匹配性，尤其要對山區道路與涵洞平面位置進行合理的選擇。在斜坡、山區等區域建設涵洞時，需要保證涵洞與溝渠充分結合，這樣能夠有效減少地基處理工作量，并降低施工難度，同時對施工成本進行有效控制，并提高對高地基坡度大或半填半挖段的處理效率，避免占用高質量農田。如果涵洞的位置在山區低丘中心位置，且涵洞沒有順著溝渠建設，需要合理安排涵洞位置，從而提高整體涵洞結構的承載力，保障整體公路工程的安全性與可靠性。

（二）選擇合適的涵洞位置

山區的地形比較復雜，而且整體坡度較高且陡峭，存在大量散落的巖石，峽谷起伏變化大，在山區公路建設過程中，往往會遇到一些溝壑，因此，在對山路涵洞進行設計時，確保其軸線與水流同一個方向。如果涵洞的設置位置處于地形起伏較大的區域，而且該區域的河溝數量較多，匯水面積不大，在這種情況下涵洞的施工難度較大。為了確保涵洞施工順利，需要將涵洞與周邊山坡截水溝、邊溝、排水溝等水路進行聯合設計，并與其引向保持一致，要將涵洞設置在地基最低點。在山區往往會出現嚴重的暴雨、洪澇災害，容易對山區公路地基建設施工帶來極大的危害，非常不利于地基的安全性。因此，在對涵洞進行設計時，可以將涵洞與涵洞之間的距離設置為300m左右。避免路基內側的水管出現嚴重的積水問題，同時防范外部斜坡受到嚴重的沖刷與侵蝕問題，從而確保整體路基結構的穩定性與可靠性，降低水災問題出現的概率。在山區公路建設施工過程中，往往會遇到一些深度較大的溝壑，導致路基填筑過程中需要大量的填土。在此情況下進行涵洞設計時，如果按照原始溝壑所在的位置進行設計，就會導致涵洞的長度過長，從而加大施工難度。針對這種情況，可以在上游位置設置攔水墻，對洪水進行有效攔截，并將洪水引渡到地質環境相對較好的彼岸涵洞，從而有效控制涵洞的總體長度。一般情況下，原始河溝區域的地質條件相對較好，可以就近獲取相關資源，以便促進涵洞設計效果提升。在具體工作中，可以在原始河溝內部鋪設石頭路基，且在對涵洞進水口進行設計時，需要以原始地面坡度為基準，同時在出水口設置具有一定坡度的水槽。另外，還需要在路基坡腳設置消力檻，從而減輕水流對路基坡腳的沖擊。

（三）涵洞孔徑的設計

在計算涵洞直徑時，往往受到多種因素的影響，其中主要包括流域面積、河床水文地質條件、河道自然坡度等要素。只有對以上幾個要素參數進行精準全面的掌握后，才能對涵洞直徑展開科學合理的計算。此外，涵洞尺寸會受到溝槽間隙高度、空隙、橫截面等因素的影響。經過計算，可以對涵洞凈高度進行明確，以便為涵洞凈跨度的確立提供精準的數據資料。一般情況下，在實際設計時，涵洞的間隙控制在國家規范規定的允許范圍之內。

（四）涵底坡度和基礎的設計

在設計涵洞坡度時，需要充分認識到臨界縱向坡度在涵洞縱向傾角設計中的作用。涵洞自身的排水能力較強，以槽底坡度為基本的參考依據，同時結合實際情況，對涵洞最小縱向最小坡度進行有效控制，一般情況要超過0.3%。這種設計方式不僅可以避免發生沉積問題，還可以避免涵洞底部受到更加嚴重的沖擊或侵蝕。

（五）涵洞洞口設計

在設計涵洞洞口時，需要結合當地的具體情況，選擇合適的洞口形式。影響洞口設計的因素包括周邊山區地形、溝壑總寬度、高度差等。在選擇八字墻式洞孔時，如果河流的排水溝較為明顯，而且涵洞直徑與快速排水的要求相契合，就需要結合實際工作需要，對敞開墻的角度進行調整。一般情況下，可以將其調整為0?，這樣可以形成直洞口，從而對涵洞的總數量進行合理控制，以便減少整體涵洞結構的施工成本和工作量，縮短工期。但是山區環境較為復雜，導致涵洞工程實際施工中往往會出現很大的突發狀況，設計方案難以滿足設計施工要求。針對這種情況，設計者在進行涵洞設計時，要與多部門進行緊密的溝通和聯系，對涵洞位置的具體情況進行了解，同時需要掌握具體的施工要求，從而保障涵洞設計方案的合理性與可行性。

五、結語

綜上所述，在山區公路建設施工中，需要結合當地的地形、地質條件，對涵洞進行優化設計，尤其要展開詳細的前期勘查工作，以便了解當地的水文、地質等情況，從而保障涵洞設計的科學性，為整體工程施工創建良好的條件，確保整體路基工程的穩定性，推動我國公路工程系統可持續發展。

參考文獻：

[1]李優峰.關于山區公路涵洞設計與施工的分析[J].四川建材，2021，47（07）：168-169.

[2]李雪婷，王濟源.山區高速公路涵洞特點與設計方法[J].四川建材，2019，45（11）：186-187.

[3]賈運寶.山區高速公路涵洞設計問題探討[J].工程建設與設計，2018（19）：132-134.

[4]胡可，徐治華.山區高速公路涵洞選型及設計要點分析[J].黑龍江交通科技，2017，40（09）：134-135.

[5]史媛，劉紅艷.淺談山區公路涵洞的重要性及設計要點[J].科技信息，2013（08）：438-439.