海南省交通规划勘察设计研究院海南省海口市570206
摘要：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物，其存在是为了迅速排出沿线地表水，确保路基安全，作为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上都占据了非常大的比重，为充分发挥涵洞的作用，必须选择满足现场工程要求的洞身、洞口形式。本文对涵洞设计中洞身和洞口形式的选择进行探讨。
关键词：道路工程；涵洞设计；洞身形式；洞口形式
引言
随着我国基础设施建设进度的不断加快，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，以便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，简要地分析了涵洞设计中洞身和洞口形式的选择内容。
一、涵洞设计中洞身、洞口形式的选择
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周期、质量标准要求等多种因素，同时需要考虑当地条件，便于就地取材、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、盖板涵、箱涵几类，这些类型都具有自身特点、优缺点和适用性，必须根据设计要求进行选择。圆管涵中较为常用的是钢筋混凝土材质，多处于农灌区，圆管涵构造简单、受力情况好，能够有效适应基础性能，不需要使用墩台，现场的圬工数量较少，便于进行预制、装配、运输。但其过水能力小，现场使用过程中需要考虑接缝处理及防水层的设置，经常会因为漏水问题影响路基稳定性。石拱涵是山区道路工程经常采用的类型，其净空大，可以通过较大流量的水，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要求较高，整体工序较多，施工周期长，后续修复难度大。盖板涵融合了管涵和石拱涵的优势，具有结构坚固、便于就地取材的特点，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。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、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。
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。
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。
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。
结束语
涵洞设计过程中，要合理选择洞身形式，为现场施工提供便利，同时，在道路工程建设期间不宜采用多种涵洞类型，对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应的洞口处理，结合现场施工地形进行灵活选用，能够设计合理的涵洞，提升道路工程建设成果，为社会、经济发展奠定良好基础。
参考文献
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