高速公路高填土涵洞的設計及施工工藝

周 鵬

(四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院，四川 成都 610041)

目前我國道路交通事業(yè)面臨著重要的發(fā)展空間，由此也不斷實現(xiàn)了由平原向著山區(qū)發(fā)展的趨勢，對高速公路的設計也提出了更高的要求。高填土涵洞的設計主要是在山區(qū)設計的，對工程技術的要求比較高。

1 高速公路高填土涵洞

高填土涵洞是針對低填土涵洞而言的，指的是超過12 m的涵洞，對地基的沉降提出了更高的要求。一旦發(fā)生坍塌會導致地面的沉降遭到破壞。一般是由蓋板涵或者鋼筋混凝土拱涵所組成，應當進行均勻的沉降，否則會導致拱閥開裂或者塌陷，對路面沉降造成了破壞。在高速公路高填土涵洞的設計過程中要求地基土具有比較高的容許承載力與均勻性。一般選擇的基巖是地基。高填土涵洞承受了比較大的土壓力，隨著填土高度的增大，其結構尺寸也增大了，從而給維修工作增加了難度[1]。在施工過程中要求充分考慮到高填土地基容許承載力數值，具體數據見表1。

2 高速公路高填土涵洞的設計及施工工藝

高速公路高填土涵洞設計過程中應當有效計算高填土涵洞垂直方向土體壓力，選擇合適的參數，提升計算的精確性。依據涵洞內土柱的重量進行垂直土壓力的計算，選擇合適的計算方法。結合土拱計算理論得出高填土涵洞的減荷方法，減少結構土的壓力，有效利用“土拱效應”減少工作量，由內側外側的土柱共同承受土柱的重量。

表1 高填土地基容許承載力數值

2.1 平面布置

高填土涵洞軸線具有直線與曲線兩個類型。其中直線涵洞的應用領域是溝心比較開闊與線形比較準直的狀態(tài)下，運用直線涵能夠達到比較理想的排水效果，施工難度也比較小。曲線涵洞一般運用在山區(qū)之中，在具有比較彎曲的沖溝彎的情況下，迎合了山區(qū)的地形特點，降低了土方開挖量，在工程施工中比較方便，運用到山區(qū)高速公路的建設過程中能夠達到良好的經濟效益。在出現(xiàn)駝峰式地形的條件下，可以運用裁彎取值的操作方式。運用方式是對中間的駝峰開挖，在一定程度上增加了土方的工程量，但是能夠達到比曲線涵洞更加理想的涵洞排水效果，施工中的難度也比較低，能夠達到比較良好的涵洞施工綜合效益[2]。

2.2 立面布置

由于地形比較復雜，出現(xiàn)了比較大的山區(qū)縱坡，由此在進行涵洞里面布置過程中應當充分設定涵底縱坡與涵底的標高，從而達到良好的施工效果。具體施工中運用到的立面形式主要有緩坡式與陡坡式。如果選用了緩坡式的涵洞形式，應當抬高涵底的標高，在上游位置開挖或者接急流坡，在下游位置干碼片石，在出洞口位置接急流坡。運用立面的操作方式降低了涵洞施工的長度，減少了工程施工的成本，施工也具有比較大的便利性。但是因為存在著上下游地基不一致的情況，在建設施工的后期階段會出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象，影響了涵洞結構的安全性。對于陡坡式涵洞運用了階梯涵的設計方式，減少了工程的施工量，施工中需要特別注意將分節(jié)的數量控制在合理的數量范圍內[3]。

高速公路高填方涵洞中，具有比較大的填方高度，應當設計合理的涵底位置，在將其設置到鉤心的情況下，沿著鉤心設計涵洞，施工中面臨著比較長的涵洞長度，與比較長的涵洞縱坡長度，增加了工程量。由此在設計過程中，應當充分考慮地形的實際情況，在緩坡或者溝的兩側平臺上設置涵底[4]。如此操作方式能夠降低填土的高度，縮小涵洞的長度，減少了工程量，降低了工程成本。這種操作方式要求地形能夠滿足施工開展所需要的條件，在兩側山坡比較陡峭，涵洞下游落空的時候，這種布置方式不適宜使用[5]。

2.3 洞口布置

高速公路高填方涵洞設計過程中主要包括了擋墻、八字墻與跌井等。針對實施條件的不同選擇相應的洞口設計方式。在上下游縱坡不大的情況下選擇八字洞口，在需要開挖洞口或者洞口的布置受到限制的情況下，選擇直八字洞口。在下游接近主河道或者涵長的長度比較長的條件下，可以選擇擋墻的設計方式。在具有比較大的縱坡或者上游坡的情況下，選擇出口急流槽或者進行急流槽的設計方式。在高速公路高填土設計過程中針對涵洞洞口的設計應當能夠滿足排水的需求，高速公路的建設不應當阻礙涵洞的正常運行，提升涵洞設計的安全性與河道排水的順暢性。

2.4 地基處理

針對地基的處理是高速公路高填土涵洞設計中的重要部分。由于位置比較高，涵洞上部土承受了比較大的壓力，可能出現(xiàn)結構沉降的現(xiàn)象，對于工程結構的安全性與使用造成了不同程度的威脅，因此應當有效處理地基。盡量選擇地質條件比較好的位置進行基地處理。在地質條件不良的情況下，要求對此進行有效處理。需要在軟弱地基或者軟土上修建涵洞的情況下，運用石灰樁、砂礫墊層、水泥攪拌樁或者砂井預壓法來進行地基的處理。

3 高速公路高填土涵洞的設計及施工工藝中的注意事項

高填土涵洞一般是在山區(qū)中施工的，在山區(qū)中修建高速公路與平原地區(qū)修建高速公路相比難度比較大，具有比較多的涵洞數量，增加了工程的難度，需要加強工程地基的考量。在高填土涵洞設計過程中一般是逢溝設涵，也可以通過導流工程的設計進行有效的改溝設計，在臨近的構造物中將水引入其中，對當地的地表結構進行了一定改變。在高填土涵洞設計過程中要求盡量減少填方的高度，將填方的高度控制在合理范圍內，使得結構能夠滿足國家有關部門對高填土涵洞設計的安全要求，減少工程設計的成本。在涵洞形式的選擇上，最佳的方式是運用鋼筋混凝土拱涵的形式。涵洞的基礎部位采用整體式基礎的設計方式，選擇的基地位置是在冰凍線25 cm之下。

4 結語

高填土涵洞往往具有比較復雜的結構，面臨了比較多的異形溝，在山區(qū)中具有比較多的應用，在設計與施工過程中應當充分結合當地的地形特點合理設計。應當加強對高速公路高填土涵洞的有效設計，結合已有的工作經驗有效設計高填土涵洞，促進我國道路交通事業(yè)的良性發(fā)展。