浅析高速公路涵洞进出口加固处理方法

时间：2024-05-17

要海亮

（山西交通科学研究院，山西太原 030006）

1 涵洞结构组成

涵洞主要是为排泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物，是由洞身、洞口和基础组成。洞身在路基填土下面，是路堤下的过水通道，它受涵洞上填土的垂直和侧向土压力以及活载作用；基础把涵洞受到的荷载均匀地传递到地基上，并使水流通过路基以免受到水流的直接冲刷；洞口是连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅地通过洞身，并保证洞口周围的路基边坡不受冲刷。洞口是由进水口与出水口组成。进口构筑物由进口翼墙、护底和涵前铺砌构成；出口构造物是由出口翼墙、护底和出水口防冲刷铺砌或消能结构构成。

2 进出口加固处理方法

2.1 进水口的处理

（1）在天然纵坡小于10%，河沟顺直的情况下，涵洞常顺河沟纵坡设置。进水口一般在翼墙间做一段干砌片石铺砌；当流速较小，孔径较大或多孔涵洞，进口沟床加固可采用局部铺砌，及翼墙基础内侧成U型铺砌，这种铺砌形式可以减少工程量。

（2）涵前天然河沟纵坡为10%~40%时，除地基为岩石外，开挖沟槽边坡和路基边坡都须采用铺砌加固的方法。涵洞沟底纵坡较大，水流容易在进口处产生水跃现象，应在进口前设置水平距离约为1~2倍的洞口孔径。当水流带有泥沙较多时，可在进口处设置沉砂池，既能沉沙又可以消能。若设置陡坡涵洞，则不需设置缓坡段。

（3）当涵前河沟纵坡大于50%，水流流速很大时，进口须设置急流槽跌水，消力池、消力槛，以达到消能减速的目的。

设置各种类型的进水口设施时，应注意与原来河沟顺接，使水流畅通，上游沟槽非常弯曲时，应截弯取直，上游沟底为透水性强的砂石地质时，应在衔接处设置截水墙，其深度0.6m~1.0m，不宜采用改沟、截流，以免水流进入原河沟冲刷路基。

2.2 出水口沟床处理

出水口接河床处，由于流速大，冲刷引起的病害较多，应根据河沟不同沟型、地貌作适当的处理，以防设置涵洞以后引起的水害。

（1）天然河沟纵坡小于15%，洞底坡度小于5%时，出水洞口一般采用延长铺砌，加深截水墙的处理方法。

铺砌加固长度，可根据河床土质及洞口建筑端点的单宽流量确定，铺砌的厚度根据铺砌的类型、材料及出口流速来确定；加厚段厚度应考虑涵洞出口的水深，一般采用临界水深，加厚段长度约为全部加固长度的30%，通常不小于1.5 m；截水墙埋入的深度，一般应等于或大于涵洞及翼墙基础底面的深度。为了减小水流速度，减弱对出水口及附近沟床的冲刷同时减少工程量，公路部门的相关生产和科研单位，总结出了在涵洞出水洞口采用八字墙以三级挑砍的经验，通过在实践中的应用，效果明显。三级挑坎的上下坎间距离在2m~4m范围内都可得到良好的防冲刷效果，在设置中坎间距离越大，铺砌越短，坎间距离越小。

（2）天然河沟的纵坡大于15%，涵洞的底坡大于5%时，其出水口应根据地形、地质和水力条件，分别采用急流槽、跌水、消力池或人工加糙等措施，对沟床作适当的处理。一般河沟落差较大，多采用急流槽，落差较小的，多采用跌水。消力池、消力槛能在较小的距离内消耗能量和减缓流速。人工加糙沿程设置在一段距离内，以增加水流阻力，达到逐渐减耗能量降低流速的效果。

以上这些不同形式的消能设施，可以单独使用，也可以结合使用。

除此之外，还要注意清理洞口淤泥，疏通进出口的沟槽，避免堵塞。这些都是平时做好保护涵洞的进出口的有效方法。