[关键字] 水利工程 涵洞 设计要点 分析
[中图分类号] U449 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-220-2
在水利工程的施工建设过程中，涵洞是施工建设内容的重要组成部分，对于水利工程的整体结构以及功能作用、水利工程施工建设质量等有着一定的影响和作用。
通常情况下，涵洞在水利工程建设项目中具有水流量调节的功能和作用，在公路跨沟渠或者是跨水流处比较常见，在这样的工程结构中，涵洞就是水流的重要流经通道。在水利工程施工建设中，涵洞一种洞穴式的水利工程建设内容项目，通常情况下，在进行水利工程涵洞的施工设计中会在涵洞洞口设置一道闸门，以实现对于水流量的调节控制作用。
涵洞是水利工程项目的重要施工建设组成部分，涵洞的施工设计质量对于水利工程的整体施工建设质量有着一定的影响和作用。
本文主要结合水利工程的实际施工建设中，涵洞的施工设计经验情况，根据涵洞在水利工程施工建设中的功能作用，从水利工程中涵洞施工建设的结构类型以及涵洞位置设置、进出口类型选择、涵洞的洞身长度确定等方面，对于水利工程中涵洞的施工设计要点进行分析论述，以提高水利工程涵洞的施工设计水平，保证涵洞设计质量。
1 水利工程中涵洞的主要结构类型概述
1.1 涵洞的主要结构类型分析
在水利工程项目的施工建设中，比较常见的涵洞结构类型主要有圆管结构形式的涵洞、拱桥式涵洞以及盖板式涵洞、压力式涵洞等。通常情况下，根据水利工程施工建设的需求，对于涵洞结构形式的分类标准不同，涵洞的具体结构类型也不同。
水利工程施工建设中，对于涵洞结构形式的分类标准主要有两种，一种是按照涵洞在水利工程施工建设中的结构形式进行分类实施，还有一种是按照涵洞的水利性能作用进行涵洞结构类型的划分实现。其中，按照在水利工程施工建设中的结构形式进行划分，主要有圆管涵以及盖板涵、拱涵、箱涵等涵洞结构类型；而按照涵洞的水利性能作用进行划分，涵洞的结构类型主要包括压力式涵洞以及半压力式涵洞、无压力式涵洞等。
1.2 不同结构类型涵洞的设计要点分析
在上述的涵洞结构类型中，不同结构类型的涵洞，其在施工设计过程中具体的设计要点也会有不同。比如，在进行圆管涵的施工设计过程中，由于圆管涵是一种由涵洞洞身以及洞口两个主要结构部分组成的涵洞结构形式，在实际水利调节应用中，洞身结构部分是整个涵洞流水孔道的主体部分，而洞口结构部分是进行水流流量调节实现，以及进行涵洞洞身、涵洞路基、水流连接的关键结构部分，通常情况下，在水利工程的实际施工建设中，圆管涵涵洞的洞口多是采用八字墙或者是一字墙的两种洞口形式，使用钢筋混凝土结构进行施工建设应用实施。
因此，在进行圆管涵涵洞的设计中，应注意结合水利工程施工建设的具体要求，或者是水利工程建设的实际需求，在选择合适的洞口形式情况下，根据排水的要求进行涵洞洞身管径大小的设计选择，并对于涵洞排水应用管道按照相关进行施工预制，以保证涵洞的设计质量。
此外，在进行水利压力性能形式的涵洞设计过程中，应注意结合水利工程施工建设的实际需求，选择合适水利性能形式的涵洞进行设计应用实现。
2 水利工程涵洞位置的选择与设置分析
在进行水利工程涵洞的位置的选择设置过程中，首先应注意按照相关选择与设置原则，进行选择与设置实施。通常情况下，进行涵洞位置的选择与设置中，应注意按照水利路线走向进行设置。如果在进行涵洞位置的选择与设置过程中，不需要对于路线走向等影响因素进行考虑时，则需要依照地形条件对于涵洞施工的有利情况，进行涵洞施工位置的选择设置，并且在这样要求下选择的涵洞施工位置，不仅地形条件比较有利，并且地址条件应比较优越、施工地基的承载能力比较好、沟床稳定等。
总之，在进行水利工程涵洞位置的选择与设置上，应注意结合水利工程的施工建设相关要求，在对于各种影响因素综合考虑的基础上，通过施工技术、经济成本等情况的对比，选择最合适的施工位置进行涵洞的施工设计与建设实施，以保证涵洞设计与施工建设质量，提高涵洞施工建设的经济效益。
3 涵洞的洞口设计要点与注意事项
在进行水利工程涵洞的洞口结构部分的施工设计中，首先，应对于洞口在涵洞施工设计中的地位与作用进行充分的认识，明白洞口对于涵洞排水调节功能作用的影响作用，重视对于涵洞洞口的设计重视。其次，应注意结合水利工程施工建设中涵洞洞口的不同类型，选择合适的涵洞洞口设计类型，结合水利工程与涵洞的施工设计要求，以及洞口类型在实际涵洞设计中的应用情况，进行设计实现。
通常情况下，在水利工程施工建设中，比较常见的涵洞洞口类型主要有以下几类，主要包括急流坡、跌水井以及倒虹吸等不同类型的涵洞洞口。其中急流坡以及跌水井形式的洞口在水利工程涵洞施工设计中以及实际应用中比较常见，多用于河流下游河床位置比较低，或者是路基纵断面对于涵洞施工设计高度要求不能满足时；而倒虹吸形式的洞口则多用于经过公路的涵洞设计中，而进行涵洞洞口施工设计应用的坡形结构主要有八字墙和接挡墙两种。
4 涵洞洞身与长度设计注意事项分析
在进行水利工程涵洞的洞身的设计过程中，比较重要的设计内容就是对于涵洞洞身以及涵洞长度的确定设计实现。涵洞的洞身是整个涵洞孔道的主体部分，在进行涵洞洞身的设计实现过程中，最重要的部分就是对于水流流量与涵洞洞身孔径大小的计算设计实现，以能够保证对于洞身孔径大小的设计，能够满足水流流量通过时对于孔径的需求。
此外，在进行涵洞洞身的设计实现过程中，还要保证对于涵洞洞身的坚固性以及稳定性的设计，应满足水利工程涵洞结构部分的需求，保证涵洞本身的坚固性与稳定性。涵洞结构部分在水利工程的实际应用中，洞身不仅需要满足水流从涵洞通过的需求，还需要承受涵洞自身结构的荷载压力以及填土压力等作用力，能够对于涵洞结构起到支撑作用。其次，在进行涵洞洞身的设计过程中，对于涵洞洞身长度情况的设计，对于涵洞施工成本以及水利工程的整体造价也会有一定的影响，因此，在进行涵洞洞身部分的设计中，洞身长度的设计也是重点内容部分。通常情况下，涵洞洞身的设计以洞身断面小、长度大，或者是以洞身断面大。长度就小为合适的设计。
5 结束语
总之，涵洞是水利工程施工建设内容的重要组成部分，对于水利工程的施工建设质量以及功能作用有很大的影响和作用。在进行水利工程涵洞的设计过程中，应注意结合水利工程施工建设的要求与实际情况，从涵洞的位置选择以及洞口、洞身等的施工设计中，进行设计要点的把握和控制。
参考文献
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[2]卞迁甬.涵洞设计中几个问题的考虑[J].河北水利.2011（02）.
【关键词】公路涵洞；病害；成因；措施
随着经济建设的飞速发展，高速公路的兴建已是必然。为了更好地节约资源，对原来的公路的病害防治越来越引起重视。通过对几条高速公路的调查发现，目前高速公路上的涵洞普遍存在着很多问题，如何避免这些病害是值得我们深思的。涵洞是为了渲泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物，其作用是迅速排除公路沿线的地表水，保证路基安全。作为公路工程中的重要组成部分之一，无论是在工程数量还是在工程造价上，都占有相当的比重。可以说，不存在没有涵洞的公路。涵洞作为山区公路的主要结构物之一，对交通运输、排洪灌溉起到十分重要作用，涵洞的损坏将对公路的正常、安全运营造成严重威胁。
一、涵洞在公路中的重要性及使用要求
（一）涵洞在公路中的重要性
涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分，主要表现在工程数量和工程造价上。据有关资料介绍：涵洞工程数量约占桥涵总数的 60%～70%，平原地区，每公里约有1～3座；山岭重丘区，每公里平均约有 4～6座。涵洞工程造价约占到桥涵总额的40%左右。
（二）涵洞在公路中的使用要求
由于涵洞是处于大自然环境（风、霜、雨、雪、冰冻、高温、水流冲击）和行车荷载的作用下，因此要求涵洞必须具备满足排泄洪水能力，保证在50年一遇洪水的情况下，顺利快捷地排泄洪水。还要具有足够的整体强度和稳定性，保证在设计荷载的作用下，构件不产生位移和变形。同时具有较高的可靠性和耐久性，保证在自然环境中，长期完好，不发生破损。
二、涵洞病害产生的原因分析
（一）涵洞设计原因
涵洞的形式，如压力涵和无压力涵的断面型式选择不当；涵洞设计时混凝土强度、钢筋配置不合理；涵节与涵节之间的平直对接形式，中间缝隙用沥青麻袋填塞，其侧向抗剪力相对来说很小，当涵两侧路基土在填筑或夯实不均匀时在行车荷载的作用下，使某些涵节与涵节之间发生侧向位移而产生错台；洞口铺砌面短，特别是出水洞口，一般都没有超过翼墙尾端，而且隔水墙外也没对沟渠底进行有效加固，造成涵洞的底部冲刷由此处发生；翼墙、端墙厚度偏小，墙背面坡比小，墙体自重轻，抗倾覆能力低，在墙外填土压力作用下，特别是当涵洞偏短，路基边坡较陡，路面上有车辆行驶时，致使墙体向外倾斜，直至倒塌；墙体基础埋深浅，对最大冲刷和最大冻深考虑不周，从而造成墙体的破坏。
（二）材料原因
涵洞防水材料通常有防水混凝土、沥青、油毡等，这些防水材料不能满足要求，导致防水能力下降，最终导致渗漏的发生；所采用的砌石或混凝土强度达不到设计要求。
（三）施工原因
不按施工规范和设计文件的要求施工。突出表现在：没有采用渗透性材料回填；回填时未采取洞身两侧对称均衡分层填筑压实，并未达到设计要求的压实度；盲目赶进度而过早通车或单向单侧通车；施工时偷工减料，使水泥砂浆和混凝土标号低于设计要求，基础埋深未达到设计要求的深度等；对护坡、洞口铺砌及隔水墙等附属结构施工不重视，施工质量差；施工时不重视对混凝土的后期养护，造成混凝土的收缩徐变过大最终导致混凝土开裂；对基础开挖后的地基承载力未进行检测，造成地基承载力不能满足设计要求；为节省费用加快工程进度，施工单位对已破损的涵管不予更换，对涵洞安全使用留下隐患。
（四）养护与运营原因
管养单位和人员忽视规范的日常检查工作，不能及时发现病害和隐患，以致产生不良后果。在运营中汽车的超速、超载造成并加剧病害发展、恶化。
（五）环境影响
由于涵洞都处在恶劣的自然环境（雨、雪、风、霜、冰冻、高温、地震、水流冲击）下，难免受到不同程度的影响。尤其在遭遇地震时，由于地形地貌产生剧烈变化（如地裂、断层等），致使涵洞结构难以抵抗巨大的压力而导致破坏；地基失效致使基础急剧下沉或不均匀下沉也是引起涵洞结构破坏的的主要原因。
三、公路涵洞常见病害的对策
（一）结构设计方面
依据水文资料计算，使涵洞具有足够的宣泄能力，保证洪水的排泄，在无可靠水文资料的情况下，进行实地调查洪水痕迹，按经验选择孔径及形式；对于管涵将目前管节间的平口对接改为企口较接，在纵向连结构造的保证下，不产生错口和沉陷；洞口铺砌和隔水墙，用钢筋混凝土板代替目前的浆砌块（片）石，并保证与端墙、翼墙连接牢固，缝隙紧密；端墙、翼墙的厚度尺寸与墙背面坡度应以保证墙体具有足够的抗倾覆力矩，基础抗滑动力为控制数据；墙体基础埋置深度要按最大冲刷深度和当地标准冻深双因素确定；在隔水墙以外且抗冲刷能力弱的条件下，可采取简易、有效、可靠的铺砌或防护类型加以防护，防止水毁的发生；沉降缝位置是最薄弱、最易渗水的位置，在可能的情况下，尽量少设沉降缝。
（二）新材料、新工艺方面
使用耐腐、抗压橡胶（或塑胶）填塞管节接口的缝隙，可保证缝隙的密实，不使用或少使用沥青麻絮填塞工艺；使用涂玻璃纤维布防水层及钢纤维混凝土保护层等新材料、新工艺，其具有良好的延伸性、防水性能强、耐老化、耐腐蚀、耐热、抗冻、不污染环境等优点；隔水墙以外的防护铺砌，可应用土工布或土工格栅（2～3层），埋设在原地表面下10～20cm深处，提高其整体抗冲刷能力。
（三）施工方面
施工时若地质条件与设计文件不符，及时反馈设计人员进行修改，消除先天患；改进施工方法，加强结构重要部位的施工及前后施工顺序的合理衔接；所用施工材料要严格按照设计要求选用，严把质量关，杜绝偷工减料和使用不合格材料；涵洞施工抓住：承载力要均匀、沉降缝要竖直、涵背填土要对称、出人口要及时铺砌疏通、碾压要均衡等环节。
（四）日常养护方面
在涵洞的运营过程中，要加强管理和维护。及时清除洞口及洞内的淤积物，以保持洞内排水畅通。经常检查附属设施与涵洞结合的整体性，发现裂缝要及时观察观测，确定裂缝是否稳定或发展，发现问题及早处理，做到防患于未然。
四、结束语
涵洞作为公路的一个重要组成部分，不管是在外业勘测还是在内业设计上都要引起足够的重视。作为桥涵设计人员应不断学习相关专业知识、技术规范等，勤于总结经验，这样才能使涵洞设计成果更加合理。针对高速公路既有涵洞的一些病害进行分析，找出产生病害的原因，提出加固处理的具体办法，实践证明此修补措施是行之有效的。这对以后可能的加固工作具有重要的现实意义，对我国大量既有涵洞的加固改造有一定的参考价值。
参考文献：
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关键词：铁路涵洞；冻土；地基土地温
中图分类号： F530 文献标识码： A
1、冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响
从1960年开始，中科院冰川所以及铁道部高原所对青藏多年冻土区的自然环境和冻土特征进行了全面考察。建立了冻土定位观测站，为进行冻土工程的研究打下了深厚的基础。通过对高原气象、多年冻土地温场、冻土热力学等冻土基本性质以及参数的试验和研究，在冻土铁路涵洞施工方面取得了一定的成果。为分析涵洞对该类冻土地基的适应性提供有力的依据。
1.1、由于青藏高原的特殊施工环境，适合采用冬季的现场施工工艺。因为冬季施工可以减小对涵洞明挖基础的冻土热扰动，减少了基底冻土回冻时间，从而满足了减少对多年冻土的扰动。
1.3、在夏季，涵洞内的地基土地温要比洞口低。这种差异距离地表越近，其表现越明显；虽然涵内浅层负温波动幅度比洞口大，但是其总的波动幅度却比洞口要小。所以表明路堤和涵洞具有保温、隔热的效果，气温对洞口地温的影响比对洞内的大。
1.4、通过对涵洞不同部位、不同深度的多年冻土人为上限的试验，得出结论，之所以洞口处的冻土人为上限通常情况下要比洞身中部的冻土上限影响大，是因为洞身受大气的影响要比洞口处明显。
1.5、涵底基础热对流效果对涵底最大冻深的影响
2、冻土铁路涵洞类型选择
金属波纹管涵洞是一种柔性结构物，波纹钢管的起源已有百年的历史，此种结构物在国外（如加拿大）多年冻土地区公路、铁路上普遍使用。近几年，在我国214国道上也设计了约10座波纹管涵洞，积累了不少资料和经验。波纹管涵洞从整体上讲是一个柔性体，具有以下特点：对地基土的要求不高，能够适应较大的地基变形，对场地破坏较小，结构简单，施工快速。波纹管涵洞采用分层夯实的砂垫层做为基础，因而比较简单。但是，此结构也存在不少缺点，主要体现在：对基坑砂垫层的夯实要求较严，对管涵周边的回填土要求很高，回填材料含水量应合适，应该仔细分摊两侧对称回填夯实，施工要求高。由于波纹管涵洞采用无基，地基下沉将导致涵洞变形过大，失去排水作用。另外，波纹管涵洞为金属结构，埋入地下，长期受水、酸碱性土壤的侵蚀以及泥砂的磨蚀，势必会产生锈蚀和损坏。因此，必须加强其防腐蚀的能力。
3、优化冻土铁路涵洞施工工艺
3.1、施工准备
认真学习冻土知识和相应规范、细则、验标；按照设计要求，结合桩位和所处地形合理规划施工便道，修筑便道要直接在原地面上填筑，不清除地表植被，尽量减少对冻土及自然环境的扰动；测量控制桩设置在稳定土层或基岩上，禁止机动车辆从附近通过，以防止地表扰动。埋入多年冻土层的控制桩跨冻融季节使用时，埋深不小于两倍的天然上限，桩周回填粗粒土，以防冻融引起桩位变动。
3.2、涵洞明挖基础
3.3.1、基础块拼装
拼装前用样绳放出基础的轮廓尺寸，构件上标有中心线及吊装顺序的编号，确保基础块正确就位。拼装基础中应使水泥砂浆饱满，垫层顶面用100号水泥砂浆找平，确保基础均匀受力，并使相临基础的顶面高差满足规范要求。基础拼装完成后立即按设计及规范要求对基础块四周侧壁混凝土面涂防冻胀渣油、施作沉降缝、回填粗颗粒土，防止基础热融发生，保证涵节拼装的顺利进行。
3.3.2、涵节安装
涵节用拖车、平板车运输，人工配合汽车吊安装。涵身安装后焊接涵节之间的连接钢筋。涵节接头连接采用负温砂浆，水灰比一般为0.4～0.5。配制负温砂浆时要加入引气型防冻剂，使之能在负温条件下硬化增强，且硬化后具有良好的抗冻性及耐久性。砂浆捣实、抹平之后，应立即覆盖一层塑料膜保护，并在其上覆盖适当的保温材料。在负温条件下，拼装砂浆不得浇水养护。
3.4、混凝土施工
关键词：涵轴测量定位优劣进出口
公路跨越沟谷、溪沟及人工渠道时涵洞是必选的构造物方案之一，就单个来说，其工程量较小，费用低，但对公路全线来说，因沿线密度高，可达3-5道/公里，因而涵洞总体数量多，同时沟形多样，涵轴定位需要一定的技巧性和灵活性。涵轴定位优劣直接关系到公路路基使用过程中的安全性及沿线村庄，农田等小水文环境的保护。
现目前涵洞在公路工程施工前期，调整变动量较大，往往出现一些角度不合适，位置不合适的涵洞需要变动。一需变动就要按项目管理流程，牵动管理各方进行报告，核查，测量，重新设计，批复，发文等各项工作，这些过程，都需要一定的时间，对工程顺利开展造成一定不利影响。为使涵洞轴线定位更加准确、高效，结合几个工程项目的实践经验，进行一些探讨如下。
涵轴定位勘察方法，从公路勘察实践过程中发现有以下两种：
、现场地形地貌及水文勘测调查后，将公路路线CAD平面图上加载上电子地形图，并和公路路线设计纵断面一块查看，初步定出沟谷，溪沟处涵洞的中心桩号及角度，做为初步设计图纸成果。施工图阶段按初设成果沿涵轴和角度进行测量，获取涵轴地面线数据，进行施工图设计。
、现场地形地貌及水文勘测调查后，结合公路电子测绘地形图及路线设计平面图、纵断面图，初步定出沟谷，溪沟处涵洞的中心桩号及角度，做为初步设计图纸成果。施工图阶段来到初设涵洞定位处，再沿涵位处沟谷中心测量位置和高程，将测量数据转为CAD平面图展到公路路线CAD平面图上，结合地形及沟谷中心位置，定出进出水口合理位置，从而确定出涵洞轴线位置。定出涵轴位置后，再进行施工图设计。
两种定位方法优劣情况比较如下：
方法
优势：在平顺沟谷中定位准确，且快速便捷，施工前期问题较少。
劣势：在曲折沟谷中涵洞进出口位置易偏差，进出口往往要进行填挖，以保证其进出水通畅， 严重者造成进出口填挖工作量大，往往要调整角度或移动涵位，需要重新设计。
（二）方法
优势：在平顺沟谷中定位好，施工前期问题较少；在曲折沟谷中沿涵洞轴线定出的进出口位置较好。
劣势：在曲折沟谷中因保证进出水口位置准确，涵身轴线会偏离沟中心测量点位，设计时对涵身开挖或填筑工程量不好掌握，从而影响涵洞设计质量并影响工程计价准确性。
据以上两种方法对比结果后，发现各有优劣，需要找到一种即能保证涵洞进出口位置准确，同时又能使涵轴线上地面线高程准确的方法。经思考后，推出方法如下：对直顺宽阔的沟谷可采用方案（一）直接定出涵轴位置和角度，可发挥快速高效优点，同时在使用中可满足涵洞进出水要求。如1-1图例：
1-1图例
对曲折沟谷先在初设阶段先沿沟中心进行测量，测出沟中心位置和高程，测点转为CAD展点到路线平面图上，结合沟谷进出口位置，定出涵洞桩号和角度，保证进出水通畅，以其做为初设成果。如1-2
1-2图例
施工图阶段再到现场沿定出的涵轴线进行详细勘测，采集涵轴地面线数据后，将其转为CAD展点，附加到公路路线平面图上。涵轴线测量展点见下1-3图例：
1-3图例
得到涵洞轴线上测量数据后，再用涵洞相关设计软件，据涵轴处地面线高程度，定出涵洞轴线的设计高程和纵坡，据填土高度确定出涵洞结构尺寸，一步步完成涵洞施工图设计。
关键词：涵洞类型;涵洞设计;涵洞设置;涵洞功能
涵洞的位置、规模、建设标准、与附近沟渠的衔接情况等问题,对公路行车的安全性、舒适性、路基路面的稳定性、周边灌溉系统的畅通性等密切相关。为了进一步完善公路设计理论,有必要对公路涵洞的设置及设计经验进行探讨和总结。
一、概述
涵洞是指横贯路基或路堤的小型泄水和排洪构筑物。有的涵洞可用作农田灌溉水渠的通道;有的涵洞还兼作立交桥,作为人、畜或车辆的通道。从广义上说涵洞可称为涵渠,即包括明渠和倒虹吸管等小型过水建筑物。涵洞主要由洞身、端墙或翼墙和出入口铺砌等部分组成。涵洞同桥梁的区别在于涵洞跨径较小,桥梁跨径大,如1981年制定的《公路工程技术标准》规定,单孔跨径小于5 m,多孔跨径的总长小于8 m的为涵洞。
涵洞一般用开挖法修建。在已成线路上可采用顶进法,即在涵洞的一端分节预制洞身,洞身前加钢刃,后面安装千斤顶,前方挖土,后方逐节顶进,直至就位。
根据不同的标准涵洞有多种分类型式,按其构造类型可分为拱涵、盖板式涵、箱涵、圆形涵等;按其顶上填土情况可分为顶上有填土的暗涵和无填土的明涵;按其水力性能可分为无压力式涵洞(水面都低于洞顶) 、半压力式涵洞(水面淹没入口) 、压力式涵洞(流水充满整个洞身) 。各种型式涵洞结构如下(图1至图9) 。
图1管涵结构图
二、涵洞的设置
涵洞的设置是根据地形、地质和水文情况确定的,其具
体原则如下。
图2拱涵结构图
图3盖板涵结构图
图4箱涵结构图
图5暗涵结构图
图6明涵结构图
图7半压力式涵洞结构图
图8无压力式涵洞结构图
图9压力式涵洞结构图
1 、满足公路排水的需要
涵洞是路基排水的主要设施之一,边沟排水最终要通过涵洞引离路基范围。涵洞间距、进出口标高应与边沟结合,同时注意与周围河沟的衔接与协调。在附近没有自然沟渠的情况下,必要时应设置供公路自身排水的的涵洞,配合配套的线外工程,将水排出路基,但要注意不要对周边环境及居民造成危害。
2、衔接排水及灌溉沟渠
公路的修建不可避免地会对沿线周边排水及灌溉系统产生影响。为了保证沿线沟渠的安全与畅通,必须对沿线的地形地貌、水文、水利设施及农田分布进行详细的调查。
3、考虑非排水因素
为对线路跨越的重要管道、光缆、电缆等进行保护,一般也设置简易涵洞。
三、涵洞设计
1、设计要点
涵洞的孔径(涵洞过水截面上的最大水平尺寸)根据通过水流的流量和流速确定。影响流量和流速的主要因素是暴雨强度、覆盖面积和持续时间。因此,涵洞孔径一般是根据50年内可能出现的最大洪水流量而确定的。
涵洞的孔数是根据流量和水位确定的。涵洞一般采用单孔或双孔,很少超过四孔,在流量稳定的河沟可设置多孔。一些地质水文条件复杂的沟谷,当采取治沟措施不经济或采用涵洞不能保证水流畅通时,可采用桥梁跨越。
涵洞走向应尽量与路、堤正交,并与原水道流向一致,以缩短洞身长度和使水流顺畅衔接。洞底高程应等于或接近原水道底部高程。纵坡应等于或稍大于原水道的底坡。
涵洞设计程序
（1）外业调查
主要内容是确定涵洞主体及进出口位置、涵底坡度、周围地貌、地质情况等。涵底标高根据进出口位置确定,需要注意的是确定涵底标高还要考虑沟渠的清淤问题,涵底标高确定的合适与否直接关系到涵洞功能是否可以正常发挥。
（2）涵洞形式的选择
①拱涵的洞身由拱圈、边墙和基础组成,一般用砖、石和混凝土建造。拱涵需有较高的路基和坚实的地基。在石料丰富,地质良好和流量较大的地区,涵式选择上应优先选用拱涵,其次在交通用涵洞中也较多采用拱涵。在中国公路及铁路的暗涵中拱涵应用还是比较广泛的。
②圆管涵简称圆涵或圆管, 我国常用钢筋混凝土制作,受力性能良好、施工方便、圬工量小且造价低,但它的过水能力差,一般孔径较小(1.5 m以下)的涵洞采用圆管涵居多。欧美一些国家多采用皱纹铁管,它由上下两片或数片拱形管片组合而成,一般在工厂制造,运至工地安装。公路中流量不大的沟渠其暗涵方案建议采用圆管涵。
③盖板涵分为整体式基础和分离式基础两种型式。和圆管涵相比较盖板涵的过水断面显著增大。盖板涵对基底承载力要求较高,一般要20 kPa以上,软弱地基要进行处理。在孔径较大和路堤较高时,盖板涵比拱涵造价高,但其施工技术较简单,排洪能力较大,且盖板可以集中制造。箱涵又称矩形涵或方涵,与盖板涵相似,材料多为钢筋混凝土。其作为一种框架结构,力学性能较好,整体性强,适用于各种条件,特别是对软弱地基采用箱涵较为有利。但箱涵配筋较密,施工有难度且造价高。
在盖板涵和箱涵的选择问题上总体来说一些较大的排水沟渠及交通涵洞,究竟采用盖板涵还是箱涵不可一概而论,一般地基较好的情况下首选盖板涵,而在软弱地基段则需综合比较地基处理与设置箱涵的情况,有些时候可能箱涵更加经济。
四、结语
【关键词】高速公路；桥梁涵洞；养护；管理
1 高速公路桥梁涵洞在公路使用中的作用
作为高速公路工程的重要组成部分，涵洞在高速公路工程中占有很大比例，最突出的体现是无论是工程造价还是工程数量上，涵洞都占据了整个工程很大比例。据有关资料显示：桥涵工程总数的60%~70%为涵洞工程，在山岭重丘区，平均每公里4~6座涵洞，在平原地区，平均每公里也有1~3座的涵洞。涵洞工程的造价也占到了桥涵工程总造价的40%左右。
2 高速公路桥梁涵洞养护管理过程中出现的问题
2.1 涵洞洞口部分
①斜交涵洞洞口顶挡墙与进出口的八字墙出现裂缝；②洞口铺砌层下沉、破裂，并造成水从铺砌层下渗流；③墙体断裂，造成渗漏水；④端墙、翼墙向外倾斜。
2.2 洞身部分
①涵台出现裂缝，情况严重时也会造成基础出现裂缝；②某些构件碳化严重；③在混凝土表面有空洞、蜂窝、麻面等现象；④某些构件出现混凝土脱落情况，造成主筋或箍筋外露，容易造成锈蚀；⑤涵洞上方路基沉陷，出现跳车现象；⑥普遍出现渗水、泛碱现象；⑦沉陷、裂缝造成涵洞内积水；⑧涵洞沉陷，造成拉裂、错台；⑨纵、横裂缝是涵洞常见的问题；⑩节与节之间沉降缝拉开，沥青麻絮脱落。
3 常见高速公路桥梁涵洞问题的成因
3.1 桥梁涵洞自身原因分析
涵洞墙体出现通缝位置断裂，主要原因有两个：一是砌筑工人水平低，二是施工时采用了强度不达标的石料；空洞形成的原因是水泥砂浆标号不符合设计标号，砂浆填塞不饱满；地基下陷的原因主要是施工时擅自减少基础埋置深度，未检测基础地基承载力，对于出现的问题没有及时采取有效措施；管理松懈，没有重视对隔水墙和洞口铺砌的施工；未按设计要求和施工规范进行施工。例如涵洞两侧的回填压实工作，首先所用渗透性材料质量不好或者根本没有使用渗透性材料，其次是未在回填时使用两侧对称均衡分层填筑压实的方法，最后存在盲目赶工期或过早通车。完工后，没有建立长期的检查、维护制度。
3.2 桥梁涵洞问题的客观成因分析
置于弹性地基上的矩形板作为基础裂缝整体式基础，其地基应力与沉降成正比，离承载处越近地基应力越大，相反地基应力越小。由于台背填土和洞顶的作用，压缩性较大、强度较低的下卧层基础边缘的地基应力会因为超过了规定的承载力而产生非常大的变形，造成重新分布地基应力；不断增高的填土会使地基的变形与基础的变形慢慢协调，直至保持一致，一旦产生的弯矩超过计算弯矩时就会导致基础在跨中截面附近出现明显开裂。
在开始对台身裂缝进行填土时，由于地基不均匀沉降和涵洞两端的台身长短悬殊对其影响，向跨中移动的情况不会发生在短边台身，这个时候台背土压力与静止土压力相同；然而当达到一定高度的填土时，台身结构抗力及静止土压力无法抗衡长边台背的主动土压力，台身结构产生向短边台背方向的转动，由于背墙附近的填土密实度偏低，使得转动绕墙踵（趾）进行，导致台身底面开裂，这时静止土压力又转变为被动土压力；由于在设计之初假设了主动土压力的极限值，而被动土远远大于这个值，因此在发生转动不久，产生的弯矩就超过台身的弯矩抗力（台身的受力特点为简支梁），在抗弯曲能力最薄弱的截面短边台身开裂。
由于没有对混凝土的徐变及沉降缝的不合理设置加以重视，造成板的裂缝。在设计之初完全可以对裂缝位置进行板面的防水处理。由于一定的设计和施工原因导致产生蜂窝现象，具体原因主要包括：a.结构设计不合理，材料配比不合理。出现塌落度过小、砼粗骨料粒径太大或者钢筋太密等情况时，都会形成蜂窝现象；b.施工原因产生蜂窝现象。如果在砼的运输过程中出现离析、支模时模板缝隙不严，或者在灌筑过程中如果缺乏应有的振捣，造成水泥砂浆流失等原因都可以产生蜂窝现象。
施工质量差引起露筋现象，例如在进行灌筑时钢筋保护层垫块发生了位移，或者保护层处漏振、振捣不实等。此外，还有一种情况造成露筋现象出现，如梁桥梁体自身或外界原因出现裂缝时，在降雨天气里，雨水会进入梁体裂缝，造成钢筋锈蚀膨胀使表层大面积脱落。出现麻面现象。出现这种现象主要原因是在施工时采用的模板表面不够光滑，在湿润时不够充分，造成梁体表面砼内的水分被模板吸收，最终出现麻面现象。对于空洞的形成原因，主要出现在结构设计之初和施工过程当中。首先在设计结构之初没有选择合适的钢筋，过密的布置钢筋，会引起空洞现象的初心。其次在施工过程中，砼被卡住有没有充分振捣便继续灌筑上层砼会形成空洞。此外，严重漏浆也会产生空洞现象。出现剥落、老化、锈蚀等情况的原因主要包括：a. 钢筋锈蚀膨胀引起剥落；b.雨水浸入裂缝内造成，使钢筋锈蚀；c.保护层太薄，造成剥落现象，进而造成钢筋腐蚀现象出现。
4 提高高速公路桥梁涵洞病害管理的策略
依据可靠水文资料，设计出具有合理排水功能的涵洞，确保涵洞内不产生积水，在无可靠水文资料的情况下，涵洞设计者要通过实地调查所掌握的资料进行孔径选择。严格按规范施工，确保工程质量。设置沉降缝，在条件允许的情况下减少沉降缝的设计，原因是沉降缝位置最为薄弱，最容易出现渗水问题；在涵身纵向设置连结构造，使涵节与涵节之间连成一体。
使用钢盘混凝土板制作隔水墙和河床、洞口的铺砌，代替传统的浆砌块(片)石方法，同时保证与翼墙、端墙连接牢固，缝隙紧密。为保证墙体具有足够的抗倾覆和基础抗滑力，施工时主要控制好墙背的厚度尺寸，翼墙、端墙的厚度尺寸以及墙背面坡度。设计符合规范要求的墙体基础入土深度。为保证缝隙的密封性，对于沉降缝的填塞应该使用防水、抗压、耐腐的沥青橡胶(或塑胶)。在原地表以下10~20cm深处埋设土工格栅(2~3层)或土工布，通过这些隔水墙以外的防护铺筑防止被大水冲毁。
5 结语
通过上述分析，高速管理桥梁涵洞管理工作有着重要的意义，涵洞管理人员在今后的工作中除借鉴采用上述几点措施外，还需要加强自身管理技能的提高，掌握涵洞管理知识，熟练使用现代化设备，通过运用先进的管理方法与工具，实现涵洞的科学管理，从而更好的提升高速公路的使用寿命。
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关键词：铁路涵洞；冻土；地基土地温
中图分类号： F530 文献标识码： A
1、冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响
从1960年开始，中科院冰川所以及铁道部高原所对青藏多年冻土区的自然环境和冻土特征进行了全面考察。建立了冻土定位观测站，为进行冻土工程的研究打下了深厚的基础。通过对高原气象、多年冻土地温场、冻土热力学等冻土基本性质以及参数的试验和研究，在冻土铁路涵洞施工方面取得了一定的成果。为分析涵洞对该类冻土地基的适应性提供有力的依据。
1.1、由于青藏高原的特殊施工环境，适合采用冬季的现场施工工艺。因为冬季施工可以减小对涵洞明挖基础的冻土热扰动，减少了基底冻土回冻时间，从而满足了减少对多年冻土的扰动。
1.2、在施工的影响下，离地表近的土层在建涵的初期，其涵内浅层地温上升趋势明显；随着时间的延长，上升幅度将会变小，最终地温逐渐趋于稳定；此外，多年冻土层在施工的影响下，将会有部分的融化现象，且在随后的2～3年内这种冻融交替的现象会时常发生。故由于施工给冻土环境造成的影响在两年的时间里不能完全消散。
1.3、在夏季，涵洞内的地基土地温要比洞口低。这种差异距离地表越近，其表现越明显；虽然涵内浅层负温波动幅度比洞口大，但是其总的波动幅度却比洞口要小。所以表明路堤和涵洞具有保温、隔热的效果，气温对洞口地温的影响比对洞内的大。
1.4、通过对涵洞不同部位、不同深度的多年冻土人为上限的试验，得出结论，之所以洞口处的冻土人为上限通常情况下要比洞身中部的冻土上限影响大，是因为洞身受大气的影响要比洞口处明显。
1.5、涵底基础热对流效果对涵底最大冻深的影响
涵底基础是由片石混凝土或浆砌片石铺砌的，在前面的分析讨论中看到，涵底基础的冷季对流效果明显，加深了涵底最大冻结深度。在多年冻土区，碎石通风路基是一种积极保护多年冻土的工程措施，工作原理是：在寒冷季节，冷空气有较大的密度，在自重和风的作用下使片石间隙中的热空气上升，冷空气下降并进入地基；而在温暖的季节，热空气密度小，很难进入地基，类似于热开关效应。碎石路基在多年冻土区对于保护地基土冻结状态具有优势，被国内外广泛应用于冻土区房屋建筑，相关资料指出，某试验中块石层的有效导热系数在冬季是夏季的12.2倍。但在季节性冻土区，由于防止冻胀灾害关键在于减小冻结深度，减小冻胀量，而非多年冻土区的保护冻土层，防止冻土层的退化。在上面建立的涵洞温度场计算模型中，考虑到对流作用，对涵底基础取2倍于暖季导热系数的当量导热系数为其冷季热参数值，与实测数据的比较也能看出，这种处理办法是符合客观规律的。
2、冻土铁路涵洞类型选择
根据青藏公路多年冻土区涵洞的病害特征，铁路应选用能够适应一定变形能力且强度较高的封闭型结构。另外，青藏铁路多年冻土地区，高寒缺氧，环境恶劣，涵洞的施工应降低劳动强度，提高机械化程度，应集中预制，采用拼装化。因此，青藏铁路首选的涵洞为拼装式钢筋混凝土矩涵洞。本涵为铁道第一勘察设计院1979年编制的铁道部通用图，图号壹桥5193。预制件最大的重量8t左右（涵节长度按1m计）。构件的混凝土标号为C25及C302种，满足严寒地区的使用要求，本涵在国内各条铁路线上广泛使用（主要为现场浇筑），反映良好。因此，可在格尔木附近设预制场，集中预制，通过青藏公路运至涵址处，就地拼装施工。
金属波纹管涵洞是一种柔性结构物，波纹钢管的起源已有百年的历史，此种结构物在国外（如加拿大）多年冻土地区公路、铁路上普遍使用。近几年，在我国214国道上也设计了约10座波纹管涵洞，积累了不少资料和经验。波纹管涵洞从整体上讲是一个柔性体，具有以下特点：对地基土的要求不高，能够适应较大的地基变形，对场地破坏较小，结构简单，施工快速。波纹管涵洞采用分层夯实的砂垫层做为基础，因而比较简单。但是，此结构也存在不少缺点，主要体现在：对基坑砂垫层的夯实要求较严，对管涵周边的回填土要求很高，回填材料含水量应合适，应该仔细分摊两侧对称回填夯实，施工要求高。由于波纹管涵洞采用无基，地基下沉将导致涵洞变形过大，失去排水作用。另外，波纹管涵洞为金属结构，埋入地下，长期受水、酸碱性土壤的侵蚀以及泥砂的磨蚀，势必会产生锈蚀和损坏。因此，必须加强其防腐蚀的能力。
目前波纹管涵洞在青藏铁路多年冻土地区的使用，仍存在较大的分歧和争议。有的专家认为波纹管涵洞施工简单、快速，对冻土破坏较小，应大力推广使用。但另有专家则认为波纹管涵洞刚度小，地基下沉将导致涵洞变形过大，受水、酸碱性土壤侵蚀、泥砂磨蚀，涵洞易锈蚀和损坏。由于青藏铁路多年冻土地区涵洞量大面广，多年冻土工程地质差异很大，且青藏铁路设计、施工工期短，需进行必要的实验研究。为此，已在青藏铁路试验段上设计了4座孔径1.2～1.5m的波纹管涵洞，进行实验观测，逐步积累经验。在其它路段，根据多年冻土工程地质状况，并根据试验情况，逐步推广应用。
3、优化冻土铁路涵洞施工工艺
3.1、施工准备
认真学习冻土知识和相应规范、细则、验标；按照设计要求，结合桩位和所处地形合理规划施工便道，修筑便道要直接在原地面上填筑，不清除地表植被，尽量减少对冻土及自然环境的扰动；测量控制桩设置在稳定土层或基岩上，禁止机动车辆从附近通过，以防止地表扰动。埋入多年冻土层的控制桩跨冻融季节使用时，埋深不小于两倍的天然上限，桩周回填粗粒土，以防冻融引起桩位变动。
3.2、涵洞明挖基础
按保护冻结原则的基础，在厚层地下冰、地表沼泽化或径流大的地段基坑开挖尽量在寒季施工；在暖季施工时应采取遮阳防雨措施，并选择在气温较低的时段快速施工。其它地段可在暖、寒季交替期施工，视天气情况加设遮阳棚和防雨棚。基坑开挖一般采用爆破配合机械开挖，挖掘机开挖至基底标高以上10～20cm后，人工清理剩余土方。开挖作业要连续，必须突出“快”字。开挖坡度视气温、地温以及土的类别而定，在冻结状态采用1：0.1～1：0.2，并预留30cm以上的工作面。其它情况采用1：0.75～1：1的坡度。若发生局部超挖，要用粗砂砾石夯填找平，不得使用原土填补。
3.3、拼装式钢筋混凝土矩涵基础、涵节拼装
3.3.1、基础块拼装
拼装前用样绳放出基础的轮廓尺寸，构件上标有中心线及吊装顺序的编号，确保基础块正确就位。拼装基础中应使水泥砂浆饱满，垫层顶面用100号水泥砂浆找平，确保基础均匀受力，并使相临基础的顶面高差满足规范要求。基础拼装完成后立即按设计及规范要求对基础块四周侧壁混凝土面涂防冻胀渣油、施作沉降缝、回填粗颗粒土，防止基础热融发生，保证涵节拼装的顺利进行。
3.3.2、涵节安装
涵节用拖车、平板车运输，人工配合汽车吊安装。涵身安装后焊接涵节之间的连接钢筋。涵节接头连接采用负温砂浆，水灰比一般为0.4～0.5。配制负温砂浆时要加入引气型防冻剂，使之能在负温条件下硬化增强，且硬化后具有良好的抗冻性及耐久性。砂浆捣实、抹平之后，应立即覆盖一层塑料膜保护，并在其上覆盖适当的保温材料。在负温条件下，拼装砂浆不得浇水养护。
3.4、混凝土施工
混凝土采用集中拌制、混凝土运输罐车运输、输送泵灌注的施工方式。当日平均气温降低到5℃或5℃以下，或者最低气温降到0℃或0℃以下时，混凝土按冬期施工。浇筑与冻土层有直接接触的基础混凝土时，为了减小混凝土水化热对地基的热影响，应控制混凝土的入模温度在2～5℃；浇筑端翼墙混凝土时，混凝土入模温度应控制在5～10℃。在浇筑混凝土过程中一定要注意振捣，尤其是浇筑翼墙斜面混凝土时，混凝土中气泡不易溢出，振捣一定要密实，避免拆模后混凝土表面产生气泡或蜂窝，影响涵洞外观质量。混凝土浇筑遇雨雪天气时，应采取遮蔽措施，混凝土终凝前不得泡水。
总而言之，在以后的工作中，对于冻土地区涵洞的开挖要特别的注意。确保做好高原冻土地区公路涵洞开挖施工准备；加大高原冻土区涵洞混凝土浇筑质量管理；提升高原冻土区公路涵洞涵身施工质量；做好高原冻土区公路涵洞涵背的回填等等，以此最终保证整体工程质量。
参考文献
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关键词：公路涵洞；涵洞模版；混凝土浇筑；质量管理；安全措施
中图分类号： F253.3 文献标识码： A 文章编号：
前言
公路网络在各种地形和地貌间穿行，会因径流、水系、浅层地下水的影响产生翻浆、推移、冻胀等病害，不但影响了公路网络的行车能力，更产生了安全上严重的隐患，上述病害的处理成本高昂，在公路的设计和施工中常采用涵洞作为公路跨越水系、径流的地段，这使得涵洞成为一种常见的公路设施，桥涵工程虽然在整个公路建设的造价和工期上占比较小，但是公路建设工程中重要的子项工程，对于公路网络延伸、整体质量以及行车能力的影响非常深远，是公路建设者值得重视的关键工程。公路涵洞施工是一项复杂的工程，应该根据公路涵洞施工的具体情况，将公路涵洞施工划分为准备和施工两个相对独立的阶段，针对性各阶段的实际提出了施工技术和质量控制的具体措施，通过技术强化公路工程涵洞施工工作，用实际的办法和有效措施达到技术管理、质量控制和安全管理的效果，在确保公路工程涵洞施工质量的前提下，提升公路网络整体的行车能力好舒适度，进而实现公路的安全性，为公路推进社会发展和经济建设提供基础性保障。
1公路建设中涵洞施工准备工作的技术要点
1.1公路涵洞技术准备的要点
首先，应该做好公路涵洞相关资料的收集和整理，根据公路工程涵洞施工的图纸，技术人员做好施工放样和资料收集工作，详细记录施工现场的各项信息。其次，结合公路涵洞的设计和施工特点做好公路涵洞施工所用的原材料的质量和性能检验工作，确保公路涵洞施工中原材料的质量和性能达标。最后，对公路涵洞施工应用的工艺、技术和标准进行检验，在做好公路涵洞施工技术标准检验的基础上，对施工中涉及的工艺和技术进行试验和检查。
1.2公路涵洞临建工程的技术要点
首先，公路涵洞所需的混凝土应该集中制备，在公路涵洞分布密集或合理位置设立混凝土搅拌站。其次，应该在施工气短设立简易工棚、钢筋加工棚和原材料堆放场，方便施工。最后，做好公路涵洞施工场地的水电供应，搭建临时发电棚和蓄水池等临建工程满足工程的需要。
1.3公路涵洞施工工艺的要点
首先，施工人员是做好公路涵洞施工的关键，也是工艺的执行者，因此需要对施工人员进行科学安排，建立技术人员为主的的技术管理体系。其次，重点做好公路涵洞施工人员熟悉施工现场的工作，做到现场和工艺心中有数。其三，确定公路工程施工的重点工艺，并设立严格的检验措施，采用定期或抽查的办法确保重点工艺执行不打折扣。最后，合理确定公路涵洞的施工工期，对工期跨越雨季和高水位时期应做好相应的工艺准备，以便达到有效处理意外情况。
2公路涵洞施工的主要技术程序
2.1基坑开挖及基底处理
公路工程涵洞施工一般采用人工配合机械开挖基坑土方的方法，施工中应该注意基坑底部承载的能力，要求在满足设计后才可以进行开工。
2.2安装公路涵洞的模板
公路工程涵洞模板施工中应该保证模板的刚度和密封性，在模板外设立支撑固定，模板安装完毕后，对关键技术节点做好检查，发现偏差应及时纠正。
2.3敷设公路涵管
敷设公路涵管时应该从下游开始，使接头面向上游且中线对正，使涵管受力均匀。确保管内清洁无脏物。
2.4涵管混凝土的浇筑
浇筑管座混凝土前应该充分振捣，确保混凝土与圆管及连为一体，必要时应采取支模的方式防护。
2.5涵洞附属工程的施工
首先，应先将涵洞表面进行清洗、湿润和湿润后，在开始附属工程的施工。其次，公路涵洞砌体一般采用座浆挤浆法砌筑，砌筑混凝土上层时，不应振动下层。砌体砌筑完成后，进行勾平缝和隐缝。勾缝要结实美观。其三，砌体砌成直线，每层大致找平，底层或底基层用较大的石块，所有层次的铺砌应使承重面和石块的天然层面平行。最后做好混凝土砌体的养护工作，确保砌体湿润和养生期。
3公路涵洞施工技术的要点
首先，应该严格按设计图纸进行施工，对于出现的意外情况应该在听取监理工程师的意见后经过检验和论证调整施工工艺和进度。其次，建立公路工程涵洞施工质量控制体系，确保施工的质量。最后，做好公路工程涵洞施工材料的质量控制，认真做好公路工程涵洞施工材料试验，对公路工程涵洞施工材料严把质量关，不合格材料坚决不准进场。
结语
综上所述，当公路穿越水系、径流时如果处理不当将会出现翻浆、推移和冻胀等病害，同时也会阻水和改变地貌环境等危害，在公路的设计和施工中一般选用涵洞作为降低公路病害，保护公路附近自然环境的方法和措施。涵洞作为公路工程中常见的功能型构造物不但是公路系统的重要组成部分，也似确保公路行车安全的基本建筑，是公路建设工程的子项目，是需要广大公路建设单位和技术人员报以高度重视的建设项目。作为实际的公路涵洞建筑施工技术人员应该认识上提升对本职工作重要性的认同度，要正确理解涵洞施工质量和公路通行能力、行车安全的关系，利用技术管理和关键部位技术强化等手段提升公路工程中涵洞子工程施工质量。本文建议在公路涵洞工程施工准备时期应强化公路工程涵洞施工中各项具体的技术工作，通过技术管理达到施工的质量控制和安全控制，高品质完成公路涵洞施工任务，提升公路整体的通车能力和行车安全性，实现公路对社会和经济发展的重要贡献和作用。
参考文献：
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