山区公路涵洞设计中存在的问题及解决建议

吴兴宇

摘要：在山区公路建设中，涵洞发挥着重要的排水功能。因此，为了保障山区公路的安全运行，设计者要对涵洞进行优化设计，从而满足地面排水要求，并确保路基安全。在对山区公路涵洞进行设计时，需要结合当地的具体地理位置、山区地形等情况，对涵洞位置、孔径、洞口等进行优化设计，从而提升整体山区公路涵洞设计效果。本文主要对山区公路涵洞设计中存在的问题进行分析，并提出相应的解决建议，希望能为相关人员提供有益参考。

关键词：山区公路；涵洞设计；优化设计

在山区公路建设中，涵洞是重要的排水建筑结构，可以确保整体渠道及道路正常排水。在山区道路施工中，可以在路基下方设置排水涵洞，方便排水。涵洞建设通常成本不高，而且施工操作较为简单，但是为了减少涵洞施工工程量，需要结合山区的具体情况，对涵洞进行优化设计，从而为涵洞施工的顺利提供指引，并推动施工质量有效提升。

一、涵洞的类型

在我国交通运输行业发展中，公路工程占据着重要位置，加强山区公路的建设，可以促进我国公路系统日渐完善。由于山区地形地势较为复杂，在山区公路建设中往往需要设置大量的涵洞，以应对坡度较大的沟壑，从而保障整体公路结构的平稳性与安全性。一般情况下，涵洞处于地下，起着良好的排水功能，避免公路受到水灾危害，保障路基结构安全。在对涵洞结构形式进行设计时，设计者需要对多方面的影响因素进行综合考量，尤其要结合公路的使用功能、等级、发展需求等要素进行有针对性的设计，确保涵洞设计符合实际情况需求。不同的结构类型能够适应的地质条件、施工能力等情况不同，需要结合当地的实际情况，选择合适的涵洞结构类型，以便就地取材，并方便进行施工和养护。

通常，涵洞类型包括以下类型：

（1）石拱涵洞。其主要形式是拱结构，该类结构具有良好的抗压性，能够在跨越V形山谷、高路堤的公路工程场景中使用，且该结构类型的地基承载力较强，在地质条件较好的工程中较为适用。石拱涵洞在施工中主要使用天然石料进行建设，整体施工成本较低，可以就地取材，整体施工技术操作较为简单，而且该类涵洞结构形式的耐用性较高，养护费用不高，在具体施工中往往需要使用人工砌筑方式，施工操作较慢，建筑高度大，对地基要求高，在高填方地区较为

适用。

（2）管涵。它是一种混凝土钢筋结构，钢筋使用量较少，可以集中预制，而且整体施工操作过程较为简单，但是养护难度较大，一旦受到损坏，很难进行修理。一旦出现地基不均匀沉降问题时，会引起管涵开裂、渗水等问题，难以保障路基的稳定性与安全性。随着科学技术的发展，在管涵设计中逐渐使用波纹管代替钢筋混凝土管，在一定程度上提高了施工速度，而且可以适当变形，在路基不均匀沉降中可以有效应用，但是不适合在长流水沟渠中使用。

（3）盖板涵。它的适应性较强，可以在很多工程中进行使用，且该类结构较为简单，自重较轻，对地基承载力要求较低，后续维护较为方便。该类结构具有较强的过水性，在各种路基填筑高度中都可以使用，可以进行现场预制，实现工厂化加工制作，整体施工速度较快，而且质量较高。

（4）箱涵结构。它的整体性能较强，对各种地基的适应性较好，而且可以进行整体现浇，涵洞结构的整体性较好，在软土地基中较适用。但是箱涵结构在使用中需要消耗大量的钢筋材料，工程成本较高，施工难度较大。

二、涵洞洞口类型的选择

在对山区公路涵洞洞口进行设计时，需要结合当地具体的地形、地质条件等情况，从而选择合适的涵洞进出口形式，以便保障涵洞洞口结构的坚固性，确保收排水的流畅性与稳定性。当前，山区公路涵洞洞口类型主要包括八字墙式挡墙、一字墙式挡墙、跌水井式洞口。涵洞洞口类型及洞口特点如表1所示。

三、山区公路涵洞设计的问题

（一）涵洞位置的选择问题

在山区公路涵洞设计中，一般将涵洞位置选择在山谷中间，但是该区域的软土比较多，如果不进行科学的基地处理，就会导致地基承载力难以满足实际设计要求，容易对后期涵洞结构及整体公路工程的安全造成极大的危害。所以在公路涵洞设计前，需要做好前期地质勘查和钻探工作，以便对涵洞位置区域的土质、水文条件等进行全面了解，为涵洞设计的精准性开展提供数据资料。但是在实际的地质勘查和钻探作业中，由于工作操作不规范，测量作业不精确，钻孔数量不够，而且钻探深度不足，难以对涵洞位置区域的水文情况进行精准的了解，这种情况容易导致设计方案与实际情况不符，从而严重危害整体公路工程的施工质量。

（二）涵洞施工工艺问题

在以往的山区涵洞设计施工中受钢材严重不足等条件限制，涵洞结构设计比较传统，且强度不足。此外，在对涵洞地基进行设计时，往往会使用浆砌片石，而且这类地基工程量较多，需要消耗大量的人力和物力，且地基深度较大，不仅在完成施工后会引起严重的地基沉降问题，而且沉降缝难以处理和维护。在传统公路涵洞的设计施工中，需要开采大量的石料，会对周边环境造成严重的破坏。

（三）涵洞外观设计问题

一般情况下，山区公路往往建在人烟稀少的地方，因此，在对山区公路涵洞进行设计时对外观设计不够重视，虽然不会对涵洞的正常使用造成影响，但是不够美观，与周边环境不协调，且不利于周边优质旅游资源的开发和利用。现阶段，我国山区公路涵洞设计标准较为统一，但是审美创新不足。

（四）涵洞定型标准不一

在山区公路涵洞设计施工中，往往涉及多个部门，如交通部门、设计机构、采购部门等，在实际工作中各部门之间缺乏沟通，且都以自身偏好选择设计形式，这种情况导致不同山路涵洞中同一位置上的组件也不相同，加大了施工工作量，导致后续施工难度较大，从而严重影响整体工程的施工质量。

四、山区公路涵洞设计的对策

（一）优化涵洞整体设计

涵洞设计是涵洞施工重要的前提和基础，只有保障涵洞设计的合理性，才能促进整体工程施工质量提高，同时可以对施工成本进行有效控制。因此，施工方需要充分认识到涵洞设计的重要性，确保设计方案符合施工质量、使用功能的需求，避免在排水量较大时影响路基安全性。此外，还要确保涵洞工程的耐用性，避免受到外界因素的干扰而出现变形问题，从而确保结构在使用年限内的稳定性。

在对涵洞进行设计时，需要对多种因素进行综合考量，尤其在选择路线和路径时，确保其与涵洞平面、纵断面、横截面等保持良好的匹配性，尤其要对山区道路与涵洞平面位置进行合理的选择。在斜坡、山区等区域建设涵洞时，需要保证涵洞与沟渠充分结合，这样能够有效减少地基处理工作量，并降低施工难度，同时对施工成本进行有效控制，并提高对高地基坡度大或半填半挖段的处理效率，避免占用高质量农田。如果涵洞的位置在山区低丘中心位置，且涵洞没有顺着沟渠建设，需要合理安排涵洞位置，从而提高整体涵洞结构的承载力，保障整体公路工程的安全性与可靠性。

（二）选择合适的涵洞位置

山区的地形比较复杂，而且整体坡度较高且陡峭，存在大量散落的岩石，峡谷起伏变化大，在山区公路建设过程中，往往会遇到一些沟壑，因此，在对山路涵洞进行设计时，确保其轴线与水流同一个方向。如果涵洞的设置位置处于地形起伏较大的区域，而且该区域的河沟数量较多，汇水面积不大，在这种情况下涵洞的施工难度较大。为了确保涵洞施工顺利，需要将涵洞与周边山坡截水沟、边沟、排水沟等水路进行联合设计，并与其引向保持一致，要将涵洞设置在地基最低点。在山区往往会出现严重的暴雨、洪涝灾害，容易对山区公路地基建设施工带来极大的危害，非常不利于地基的安全性。因此，在对涵洞进行设计时，可以将涵洞与涵洞之间的距离设置为300m左右。避免路基内侧的水管出现严重的积水问题，同时防范外部斜坡受到严重的冲刷与侵蚀问题，从而确保整体路基结构的稳定性与可靠性，降低水灾问题出现的概率。在山区公路建设施工过程中，往往会遇到一些深度较大的沟壑，导致路基填筑过程中需要大量的填土。在此情况下进行涵洞设计时，如果按照原始沟壑所在的位置进行设计，就会导致涵洞的长度过长，从而加大施工难度。针对这种情况，可以在上游位置设置拦水墙，对洪水进行有效拦截，并将洪水引渡到地质环境相对较好的彼岸涵洞，从而有效控制涵洞的总体长度。一般情况下，原始河沟区域的地质条件相对较好，可以就近获取相关资源，以便促进涵洞设计效果提升。在具体工作中，可以在原始河沟内部铺设石头路基，且在对涵洞进水口进行设计时，需要以原始地面坡度为基准，同时在出水口设置具有一定坡度的水槽。另外，还需要在路基坡脚设置消力槛，从而减轻水流对路基坡脚的冲击。

（三）涵洞孔径的设计

在计算涵洞直径时，往往受到多种因素的影响，其中主要包括流域面积、河床水文地质条件、河道自然坡度等要素。只有对以上几个要素参数进行精准全面的掌握后，才能对涵洞直径展开科学合理的计算。此外，涵洞尺寸会受到沟槽间隙高度、空隙、横截面等因素的影响。经过计算，可以对涵洞净高度进行明确，以便为涵洞净跨度的确立提供精准的数据资料。一般情况下，在实际设计时，涵洞的间隙控制在国家规范规定的允许范围之内。

（四）涵底坡度和基础的设计

在设计涵洞坡度时，需要充分认识到临界纵向坡度在涵洞纵向倾角设计中的作用。涵洞自身的排水能力较强，以槽底坡度为基本的参考依据，同时结合实际情况，对涵洞最小纵向最小坡度进行有效控制，一般情况要超过0.3%。这种设计方式不仅可以避免发生沉积问题，还可以避免涵洞底部受到更加严重的冲击或侵蚀。

（五）涵洞洞口设计

在设计涵洞洞口时，需要结合当地的具体情况，选择合适的洞口形式。影响洞口设计的因素包括周边山区地形、沟壑总宽度、高度差等。在选择八字墙式洞孔时，如果河流的排水沟较为明显，而且涵洞直径与快速排水的要求相契合，就需要结合实际工作需要，对敞开墙的角度进行调整。一般情况下，可以将其调整为0?，这样可以形成直洞口，从而对涵洞的总数量进行合理控制，以便减少整体涵洞结构的施工成本和工作量，缩短工期。但是山区环境较为复杂，导致涵洞工程实际施工中往往会出现很大的突发状况，设计方案难以满足设计施工要求。针对这种情况，设计者在进行涵洞设计时，要与多部门进行紧密的沟通和联系，对涵洞位置的具体情况进行了解，同时需要掌握具体的施工要求，从而保障涵洞设计方案的合理性与可行性。

五、结语

综上所述，在山区公路建设施工中，需要结合当地的地形、地质条件，对涵洞进行优化设计，尤其要展开详细的前期勘查工作，以便了解当地的水文、地质等情况，从而保障涵洞设计的科学性，为整体工程施工创建良好的条件，确保整体路基工程的稳定性，推动我国公路工程系统可持续发展。

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