浅谈山坡涵洞和倒虹吸管的构造特点

张占文

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司)

1 山坡涵洞

山坡涵洞的洞底纵坡大，一般为10%～30%或更大一些。洞底纵坡主要由进水口及出水口处沟底的标高决定。洞身的布置视底坡大小有以下几种形式。

(1)跌水式底槽(适用于底坡小于12.5%)

底槽的总坡度等于河槽或山坡的总坡度。洞身由垂直缝分开的管节组成，每节有独立的底面、水平的基础，见图1。后一节比前一节垂直降低一定高度，这样可以使位于斜坡上的涵洞得到稳定。为了防止管节错台时在拱圈或盖板间产生缝隙，错台厚度不得大于拱圈或盖板厚度的3/4。当相邻两节的高差大于涵顶厚度时，需加砌挡墙，但两节间高差也不应大于0.7m或1/3涵洞净高，以保证泄水断面不受过大的缩减。管节的长度一般不小于台阶高度的10倍，若小于10倍时，涵洞应按台阶跌水进行水力验算。做成台阶形的涵洞，其孔径应比按设计流量算出的孔径大些。

图1 带跌水式底槽的涵洞纵断面

(2)急流坡式底槽(适用于坡度大于12.5%)

当坡度大于12.5%时修筑跌水式底槽，其每一管节的跌水高度太大，不能适应台阶长度的要求，因此，应建造带有急流坡式底槽，急流坡式底槽坡度应等于或接近于天然坡度，见图2。涵洞的稳定性主要靠加深管节基础深度来保证，其形式一般为齿形或台阶形。

(3)小坡度底槽

如果地质情况不好，不允许修建坡度较大的涵洞时，应改为洞底坡度较小的，在进出水口设置有消能设备的涵洞，见图3。

图2 带急流坡式底槽的涵洞纵断面

图3 小坡度底槽的涵洞纵断面

洞口的设施视地形、地质和水文条件的不同有以下几种形式。

①上游路基边沟坡度较大、夹带泥砂较多时，可在进水口处设置深于涵底的蓄水井，使其起到消能和沉淀泥砂的作用。

②涵前的天然河沟纵坡为10% ～40%时，可开挖沟槽，其纵坡率P值可取4～10。除岩石地基外，沟底和沟槽边坡以及路基边沟均需采用人工铺砌加固。

③涵前的天然河沟纵坡大于50%时，水流流速很大，进口处需做跌水井，以减缓流速，削弱水能。上游沟槽开挖纵坡率应根据河沟地质情况决定，以保证土体不致滑移。当有必要进一步削弱水流能量时，急流槽内可增设人工加糙措施。为将上游沟槽铺砌加固成梯形截面，为将上游沟槽做成U形截面。为稳定急流槽，槽底每隔1.5～2m设防滑墙一道。

④陡坡涵洞的出水口最容易遭到冲毁，一般采用八字翼墙、急流槽、跌水、缓流井、人工加糙等设施。但需视河沟天然坡度，根据水力计算，合理选用几种设施及彼此衔接的形式和尺寸。

2 倒虹吸管

当路线穿过沟渠，路堤高度很矮，难以修建明涵时;或因灌溉需要，必须提高渠底。

公路上采用的倒虹吸管是竖井式，其断面形状一般有方形和圆形两种。前者常用钢筋混凝土方涵或浆砌条石盖板涵，后者常用钢筋混凝土管或混凝土管。除钢筋混凝土方涵和管涵适用于较高水头外，混凝土管涵和浆砌条石盖板涵只适用于3m以下的水头。由于倒虹吸管是有压管道，又是倒置，如设置不当，既易漏水，又易堵塞，不便清理。所以必须采取防渗漏、防堵塞的措施，以免影响使用。