涵洞设计

□涵洞位置应服从路线走向。由于单个小桥涵的工程数量不大，因而小桥涵位置一般是在路线走向基本确定的情况下来选择的。只有在特殊情况下(如路线遇大洼深沟。路线与河沟斜交太大等情况)才进一步权衡利弊，在不降低路线标准的条件下局部调整路线，使之从较好的桥涵位通过。

□小桥涵址应布设在地质条件良好、河床稳定的河段。

□小桥涵址应选择在水文、水力条件较好的河段。不因小桥涵位设置不当而造成排洪不畅、冲毁路基、积水淹田或使农业灌溉和正常交通受到影响。小桥涵位置和轴线方向确定，要满足设计流量的宣泄，使水流畅通，做到"进口要顺、水流要稳"，不发生斜流、旋涡等现象，以免冲毁洞口、堤坝或农田。

□ 位置选择要综合考虑各种因素并进行技术经济比较，使桥涵工程量(包括桥涵主体及一切附属工程)最小，以减少工程造价和养护费用。

一般情况下，应在下列位置考虑设置小桥涵或涵洞:

□ 天然河沟与路线相交处。凡路线与明显沟形的干沟、小溪、河流相交时，当路线上游汇水面积大于0.1km2时，原则上应设置涵洞。

□农田灌溉渠与路线相交处。路线经过农业区、跨越水渠、堰塘或水库的排水渠以及通过大片梯田影响农田灌溉时应考虑设置涵洞。

□路基边沟排水渠。在山区公路的山坡线，为排除路基挖方内侧边沟流水，应考虑设置涵洞。其间距一般不大于200m~400m;在干旱山区，间距不大于400m~500m。

□与其它路线交叉处。当路线与铁路、公路、大车路、人行路、农村机耕道及重要管线交叉，且路线又从其上方通过时，应考虑设置相应的小桥或涵洞。

□其它设涵情况:

□在平原区，路线通过较长的低洼地带及泥沼地带，为保证路基稳定，避免排水不畅及长期积水的情况，在地面具有天然纵坡的地方设置多道涵洞。如无灌溉和其它需要，涵洞间距一般是1km~2km。

□平原区路线穿过天然积水洼地，也应考虑设置数道涵洞，以沟通路基两侧水位，平衡水压。

□路线紧靠村镇通过，要特别注意设涵，以排除村镇内地面汇流水。

□山区岩层破碎及坍方地段，雨季时经常有地下水从路基边坡冒出，为使路基边坡稳定，及时疏干地下水，应配合路基病害整治设置涵洞。

丘陵区涵位

顺沟设涵。山区河沟坡陡水急、洪水猛、历时短，冲刷及水毁比较严重，因此，涵位布置应尽量符合水流方向，顺沟设置。一般不宜改沟设涵，强求正交。

改沟设涵。只有当河沟比较宽浅，沟底纵坡平缓，水流较小时才考虑改沟设涵。改沟时要注意做好引水及防护工程，注意对下游农田的影响。

路基排水涵。涵位选择应与路基排水系统密切配合。布设涵位时，可结合路线平、纵面设计图，选择以下位置设置路基排水涵洞。

路线纵坡由下坡变成上坡的凹形竖曲线处，为排除内侧边沟水流，一般应考虑设边沟排水涵;纵断面纵坡由陡坡变为缓坡时，内侧边沟水流由急变缓，容易产生水跃和泥沙沉积，不利排水。若在近距离内无其它涵洞时，在变坡点附近应考虑设边沟排水涵。陡坡急弯处。当路线的偏角较大(大于90度)，平曲线半径较小，路线进入弯道前的纵坡又为大于4%的陡坡时，边沟水流直接顶冲路基内侧，在暴雨期甚至水流溢出边沟漫过路基，直接影响路基稳定及行车安全。在弯道起(止)点附近，应考虑设边沟排水涵。

在路基挖方边坡上，设有截水沟的地段，截水沟出口处应设置排水涵洞，以免截水沟水流顺边沟流程过长，冲刷路基和路面。

岸坡设涵。当河沟边坡稳定、土壤密实(一般多为石质或不透水亚粘土)、河沟又很深时，可考虑将涵位从沟底移至岸坡上，以缩短涵洞长度。岸坡设涵时应注意做好上下游的引水沟、截水坝及防护加固工程，避免水顺老沟冲毁路堤或农田。为排除地表积水，在原沟底面宜做片石盲沟，然后填筑路堤。

改沟合并。当两条溪沟相距很近(丘陵区在200m以下)，汇水区面积又很小(一般在0.03km2~0.05km2以下)，河沟纵坡小于3%，且水流速度不大，含沙量较小时，经过经济比较，可考虑改沟合并以减少涵洞数量。改沟合并要注意开挖排水沟或加深、加宽边沟;并作好旧河沟的堵塞、截水墙及路基加固工程。若改沟合并后，使河沟产生过大冲刷或淤积，以至影响路基稳定，或改沟工程过大不经济时，都不宜改沟合并设涵。改沟时，引水沟断面一般要经过水力计算决定。由于水沟易于淤塞，一般断面宁可偏大些。引水沟距路基边坡应尽量远些。改沟方式应结合改沟条件灵活处理，如有条件，在河沟上游远离桥涵处挖沟引水则更为合适;

路线跨越丘陵地区的山脊线，在凹形竖曲线处可有开挖排水沟而不设涵洞的方案，但应注意设涵与挖沟方案的比较。当必须在河湾处设涵时，涵位应设在水流较集中的一侧，以利水流通过。涵洞位置应尽量避免布置在可能错动的断层、崩坍、滑坡及岩溶发育等不良地质路段。当无法避免时，宜选择设置在岩层破碎较轻、地质稳定或坡积层较薄的路段。

公路跨越沟谷、溪沟、河流、人工渠道以及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建涵洞。涵洞是公路构造物的重要组成部分之一，其设计与该公路的等级、使用任务、性质和将来的发展需要相适应，遵循了安全、适用、经济、美观、有利于环保的原则进行设计。设计时注意了满足行车、排水、净空等要求。

涵洞的类型决定了它的功能、造价和使用年限，因此涵洞类型的选择基本按照符合因地制宜、就地取材和便于施工养护等原则。同时考虑了农田排灌的需要。综上所述可见涵洞类型的选择综合考虑了以下几个因素:

□ 道路的等级、性质和任务

□ 涵洞所处的地形、地质、水文和水力条件

□ 工程费用和造价

□ 当地筑路材料情况

□ 施工期限和施工条件

□ 养护维修条件等。

知道了如何选择涵洞类型后就要进一步了解各类涵洞的特点及使用条件了。

石拱涵的特点:

□ 能充分利用天然石料，不需钢材，只需少量水泥，因而造价低，工程费用少

□ 施工技术简单，专用设备少，适于群众建桥

□ 结构坚固、自重及超载潜力大，使用寿命长，当然石拱涵也存在自身的缺点，那就是拱式结构需要较大的建筑高度，遭受破坏后难于修复;施工时占用劳动力较多，工期较长以及对地基要求较高等。由于以上这些优缺点使得石拱涵在使用范围上受到限制，但它是山区公路常采用的涵洞类型

钢筋混凝土盖板涵特点:

□ 建筑高度较小，不受填土高度限制

□ 能采用工厂预制、现场装配、施工简便迅速

□ 为简支结构，对地基条件要求不高

□ 遭受破坏后容易修复

□ 由于需要水泥、钢筋等材料，所以一般造价很高

在知道了涵洞设计原则和选型原则及各类涵洞的特点之后，就要进行涵位的选择了。

(1)钢筋混凝土圆管涵

钢筋混凝土圆管涵孔径一般为0.5~1.5米，最小填土厚度50cm，受力情况良好，圬工数量小，造价较低。在有条件集中预制和运输比较方便的地段多采用钢筋混凝土圆管涵。多孔时不宜超过三孔。

(2)钢筋混凝土盖板涵

由于钢筋混凝土盖板涵建筑高度低，适于低路基地段使用，一般用作明涵。在设超高、加宽的曲线上设置盖板明涵时，由于施工比较繁琐，所以可做成低填土的盖板明涵;当洞身较短时，也可以调整桥台及桥面上的铺装高度，以适应纵坡和超高的要求。

钢筋混凝土板用钢材较多，在缺少钢材的情况下，应尽量考虑其他结构形式。钢筋混凝土盖板分装式和就地浇注两种。采用预制装配能缩短工期、节省木材、提高质量，适用于桥涵较集中的路段，但须具备吊装设备及运输条件;采用就地现浇施工简易，便于群众掌握。对于分散的小桥涵工程或在旧路上改建的个别桥涵工程，多采用就地浇注形式。在就近能开采石料，质量、数量都能满足工程要求，并且路基有足够的填土高度时，大都采用这种形式。

(3)石拱桥(涵)

石拱桥(涵)一般养护费用低，节约钢材，经久耐用。拱涵只要在恒载条件下不变形，一般超载潜力较大，砌筑技术易于群众掌握，是我国的传统结构类型。

由于石拱桥(涵)要求地基均匀和有较大的承载力，所以河底纵坡大于15%时应采用阶梯式石拱涵;当沟底自然坡度变化较大，也可将涵底分段，做成缓坡段或陡坡段。

(4)石盖板涵

在出产合格条石的地方，采用石盖板涵较经济。条石盖板一般只适用于小跨径的明涵或暗涵。

(5)漫水工程

对于宽浅的季节性河沟，三级以下公路可设置漫水工程，桥涵形式大都采用钢筋混凝土盖板，以减少阻水面积。

在漫水工程中，设置一级挑坎防护，可减少铺砌工程量;挑坎可采用混凝土预制块或粗料石。标柱设计为方形，施工时也可做成圆形。

我们搜集了以往常用的洞口形式:八字翼墙、锥形护坡、一字墙护坡、上游急流坡(或跌水井)、上游边沟跌水井、下游急流坡、下游接挡土墙附跌水、倒虹吸等结构形式。应用时根据现场情况分别选择上、下游洞口形式与洞身组合使用。

(1)八字翼墙或锥形护坡洞口

这种洞口形式适用于平坦顺直、纵断面高差变化不大的河沟。这两种洞口形式水力条件较好，在使用上没有多大差别，都具有工程量小、施工简单、经济等优点，因而是经常采用的洞口形式。不过从经济来看，八字翼墙较锥形护坡更为经济。

(2)一字墙护坡洞口

这种洞口形式适用于边坡规则的人工渠道。此种洞口形式工程量小，在窄而深、河床纵断面变化不大的天然河沟亦可采用。

(3)上游急流坡或上游跌水井洞口

当路基纵断面设计不能满足桥涵建筑高度要求，且下游河床较低，河沟纵坡为10~30%时，可采用此种洞口型式。除岩石地基外，沟底和沟槽边坡均采用人工铺砌。跌水高H1小于建筑高度Hn时，上游洞口可采用跌水井，下游洞可配八字翼墙或其他洞口形式。

当涵前河沟纵坡大于30%时(即跌水高度H1大于建筑高度Hn)。水流流速很大，进口处需做急流坡跌水井，以减缓流速削弱水能。上游沟槽开挖纵坡以1:1或1:2为宜，以保证土体稳定。

当H1大于4米时，为保证急流槽的稳定，槽底每隔1.5~2.0米设防滑墙一道。下游洞口一般配急流坡洞口或挡土墙洞口。

(4)上游边沟跌水井洞口

为了排除傍山线较长距离内的边沟及截水沟的水，就需设边沟跌水井洞口;因为边沟与路面高差不大，必须下挖才能修建此种涵洞洞口。下游洞口一般配八字翼墙或锥形护坡等形式。

(5)倒虹吸洞口

在通过公路的灌溉渠道上修建涵洞时，若建筑高度不够，大多采用倒虹吸洞口型式。设置倒虹吸进出水洞口，其竖井尺寸要考虑清淤的方便。

(6)斜交涵洞洞口

斜交涵洞查斜交涵洞图表进行组合。斜交洞口比正交洞口形式较少，如遇下游河床开阔，也可配正交急流坡洞口。斜交涵洞的洞口选用方法同正交一样。

结合自己涵位处的横断面，我在石拱涵进口处选择了急流坡，出口处用直接用铺砌。在盖板涵进口处选择了边沟跌水井，其坡度直接采用石方挖方边坡的坡度1:0.2，在出口处以护肩代替了一字墙只做洞口铺砌。

选择了涵洞洞身、洞口类型后就要把涵洞再到对应涵位处的横断面上了。这时还应考虑基础埋置深度和涵身坡高两个因素。

其它的洞口形式的设置参考相应的参考资料。

在PCVX中，支持涵洞的设计方式包括:一套通用图+每道涵洞的布置图;每道涵洞均有布置图和细部构造图。

1、一套通用图+每道涵洞的布置图:

是对项目中的每一涵洞只绘制布置图，不单独提供构造图，其主要构件的构造图通过"通用图"的形式体现，涵洞施工时，根据通用图查表获得相应结构尺寸和配筋参数以及单位工程数量，通过这种方式设计涵洞时，应该将通用图作为设计成果的一部分交付出版。一般说来，在PCVX中，每个规范文件都对应着一套通用图。在实际的工程应用中，此种方法也叫:"通用图+布置图"。

在"一套通用图+每道涵洞的布置图"的设计方式下，涵洞的上部和下部的工程量来自于PCVX的规范文件。此种设计方式下设计涵洞，PCVX提供了标准图管理器来绘制和编辑标准图。标准图管理器可以管理图纸，批量替换图框等。

2、每道涵洞均有布置图和细部构造图:

就是对项目中的每一道涵洞都绘制布置图和配套构件的细部构造图(如盖板的配筋图)。涵洞施工时，可以完全脱离通用图。在实际的工程应用中，此种方法也叫:"一涵一图(配筋图)"。

在"每道涵洞均有布置图和细部构造图"的设计方式下，所有的涵洞的工程量都是根据实际的涵洞设计参数通过一定的工程算法得到!下面主要介绍PCVX中采用"一套通用图+每道涵洞的布置图"方式设计涵洞时候的基本流程和原理。如下:

(1) 一套通用图+每道涵洞的布置图的原理

一套通用图+每道涵洞的布置图的设计原理主要为下面几个方面:

①前提条件:

在公路工程的设计和施工过程中，一个地区或者区域的地理环境和气候条件具有很大的相似性。在这具有相似性的区域中修筑道路或者其它类型的涵洞时候，涵洞的设计和施工在一定的安全系数范围内基本上一致，这就为一个地区或者区域的涵洞通用图(标准图)的设计提供了可能。

②标准图的制定原则和内容:

在标准图的定制过程中，遵循的原则为去异求同，在定制的时候，根据本地区或者相似的地区区域内的修筑成功的道路涵洞类型作为参考，在一定的安全系数基础上，制定在一定限制条件和施工方法下的不同的跨径和净高(管形涵为内径)的涵洞成果图和设计参数列表。

③标准图的适用范围和使用原则:

在执行标准图的时候，必须仔细阅读涵洞标准图的适用范围和施工技术条件，当您设计的公路能够满足规范规定的限制条件(比如地基承载力的限制，气候条件等)和施工技术条件的时候，按照规范的相关设计参数，以"按照安全取设计参数"为原则进行设计参数的筛选，最后得到您的涵洞的设计参数。

(2) 一套通用图+每道涵洞的布置图设计涵洞的基本流程

①一套通用图+每道涵洞的布置图的基本设计流程为下面所述:

1) 采集原始点路基相关的设计参数。

2) 综合涵洞附近的地理、水文、原材料供应等方面综合考虑，确定涵洞的类型。

3) 根据涵洞的水文条件计算涵洞的孔径和净高。

4) 根据涵洞的路基的相关设计参数，确定涵洞的填土高度。

5) 根据涵洞的类型、涵洞的跨径、净高、填土高度和涵洞的地基承载力等设计参数，在标准图里查询相应的设计参数。

6) 按照查询的设计参数绘制涵洞的布置图。

7) 在工程的所有涵洞设计完毕后，复印或者打印标准图，随绘制的所有布置图一起交付验收。

②在PCVX中，您采用此方法设计涵洞的基本流程

1) 首先，打开"PCVX菜单\涵洞数据\当前涵洞属性设置"的对话框，选择"设计图风格"下的"设计图组织方式"为"一套通用图+每道涵洞的布置图"，如下所示:

2) 然后选择"PCVX菜单\涵洞数据\当前涵洞属性设置"下的其它涵洞级别的设计参数。在选择当前涵洞的属性设置的过程中,您可以选择当前涵洞的采用的规范文件。

3) 在中"PCVX菜单\D涵洞数据"子菜单下，选择相应的菜单项，依次输入涵洞的地面线，设计线，地质线，涵洞选型和洞身属性等原始设计参数。

4) 在中"PCVX菜单\D涵洞数据"子菜单下，选择"G纵面布置"进行涵洞的纵面布置。

5) 点击"PCVX菜单\D涵洞数据\D洞身及其结合部\D阶梯涵分段"子菜单，设置涵洞分段形式和涵洞的铺底错台及其涵洞的异形分段等等的调整方式。

6) 选择"PCVX菜单\D涵洞数据\D洞身及其结合部"子菜单下的相应菜单项，设置洞身结合部位的相应设置参数，在PCVX中，提供了翼墙，一字墙，挡墙这3种洞身结合部位形式。

7) 选择"PCVX菜单\D涵洞数据\E洞口参数"子菜单下相应菜单项，设置涵洞的洞口和附加洞口。

8) 选择"PCVX菜单\D涵洞数据\D涵洞说明"编辑涵洞的说明。

9) 选择"PCVX菜单\L力学计算"子菜单下相应菜单项，进行涵洞力学验算。在此种设计涵洞的方式下，力学计算只是作为一个辅助的设计手段，因为标准图的编制具有一定的限制。

10) 选择"PCVX菜单\E设计图"子菜单，绘制涵洞的布置图。

(3) PCVX中，一套通用图+每道涵洞设计涵洞时的整体流程在PCVX中，如果采用"一套通用图+每道涵洞的布置图"设计涵洞的时候，需要按照下面的流程进行:

1) 打开或者新建一个PCVX的项目组和项目

2) 选择涵洞的设计方式为:一套通用图+每道涵洞的布置图，并选择相应的规范文件路径和材料方案。

3) 按照路线的采集数据，设计每一道涵洞，并得到每一道涵洞的布置图。

4) 保存涵洞的项目组文件

5) 生成相应的工程数量表文件

6) 发布涵洞的设计图，发布后，涵洞的设计图为最后成果图文件。

7) 发布涵洞的规范。在PCVX中，可以通过通用图管理器管理相应规范*.DWG文件。

8) 打印设计图。