滨州市水利建筑安装工程处 256600
摘要：涵洞设计环节对于涵洞建设非常重要。涵洞应用于水利工程中需要根据具体工程需求、地质情况等方面的要求进行设计，不同的工程应用涵洞的功能，结构型式均有较大的差异。水利工程中进行具体的涵洞建设首要的工作是设计出合理的、可行性的方案，并保证设计方案能够应用到实际的施工中。本文主要是对涵洞的涵义、分类、功能及涵洞设计的要点进行分析论述，希望能够提供一些有价值的参考，从而促进涵洞工程的顺利开展。
关键词：水利工程；涵洞设计；要点分析
涵洞作为水利施工项目中的一个重要组成部分，作为主要承担着快速排除公路表面和地表积水，保护公路路基安全的重要作用。另外，还有通过在涵洞设计过程中增加闸门部分，这种情况下的涵洞还能起到调节水量的作用。下文将对水利工程涵洞设计的相关内容进行详细的论述。
一、涵洞的概述
1.涵洞的涵义及分类
涵洞是指横贯路基的或路堤的小型过水建筑物（引水、泄水和排洪构建物）。从广义角度来说，涵洞可以看做为涵渠，是一种小型过水建筑。涵洞主要是由洞身、端墙、翼墙；出入口铺墙等组成。对其进行的分类主要是按照功能、建筑材料、构造形式、洞顶填土形式、水力性能五个方面进行划分。其中按照功能可分类包括引水涵和排洪泄水涵；按照建筑材料进行分类包括钢筋混凝土涵、混凝土涵、石涵、砖涵；按照构造形式进行分类包括箱涵、管涵、盖板、拱涵；按照洞顶填土情况进行分类包括明涵和暗涵；按照水力性能进行分类包括无压式涵洞、半压式涵洞、压力式涵洞。不同类型涵洞的应用是根据公路或水利工程的实际情况进行合理的选择。
2.涵洞的作用
涵洞的设计和施工对于水利工程建筑来说，是非常关键而且重要的环节。在水利工程建筑中涵洞主要起着排除公路路面积水，以及公路路基内侧的积水的作用。另外，还有将涵洞设计中添加闸门的，这类涵洞除了排水功能还具有调节水量的作用。由于其所起的作用的特点，决定了涵洞设计过程中位置、结构、类型等因素的重要性。除此之外，涵洞设计的安全性也是关键性的因素之一。因此，设计合理、安全可靠的涵洞对于公路的正常使用以及路基的安全和整个施工项目的成本，都起着至关重要的作用。
二、涵洞设计的要点分析
从整个建筑角度来讲，涵洞设计环节占十分重要的位置。涵洞设计的结构形式及断面合理性直接影响工程运行及具体施工工艺和方法。在设计过程中必须充分考虑各种不良因素，保证方案的实施性及合理性。所以，通常进行涵洞设计一般根据建筑功能及施工现场的材料、地质、施工要求、施工条件等方面，选择适合的涵洞类型进行具体的设计。涵洞设计时需要考虑的问题是设计的涵洞类型能够否符合要求；涵洞设计是否将常见的弊端进行有效的控制；涵洞设计是否过于理想化，涵洞泄洪、过水能力是否满足要求等等。
1.涵洞位置的选择
涵洞选择位置时需要注意的主要原则有以下几点：
涵洞位置的选择对于涵洞的设计及其使用性能来说，都是非常关键的影响因素之一。首先，涵洞位置在受路线分布影响的情况下，必须要选择与路线的设计极其走向相一致。除此之外要考虑的就是地形、地址的因素，以及地基的承载力和沟床的稳定性等因素。在考虑了这些因素之后，需要考虑的就是施工技术的难易、施工成本的高低等问题。要在保证涵洞有效使用的前提下，控制施工及后期养护和维修的成本。
通常需要设置涵洞的情况及地理位置大致包括以下几种。其一，当施工路面的积水面积高于规定标准时，需要在施工路线与河沟相交的位置设置涵洞。其二，在施工路线必须穿过农田灌溉区，而且存在影响农田灌溉的情况下，需要考虑通过设计和建设涵洞来解决问题，避免影响农田灌溉，造成不良后果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其三，在山区施工的的山坡面，为了保证有效的排除路基内侧边沟的积水的情况时，需要考虑通过设计涵洞解决问题。其四，当施工路线必须与其他路线或者一些重要管线交叉的情况出现时，例如公路、铁路、人行路等，都必须考虑相应的设置涵洞，避免由于施工可能带来不便或者隐患。其五，在山区施工路线时，遇到易塌方路段时，要考虑雨季的积水量大、排水需求高等因素特点，配合施工情况设计施工涵洞，为公路和水利设施的安全使用，提供保障。
2.确定洞身与涵洞长度
涵洞的洞身对于涵洞的设计和使用来说，是最关键的因素之一。作为保证水流畅通的排水的主要建筑，涵洞的洞身必须要保证稳定性和一定的承载力，而且必须随时保持畅通的状态。另外，涵洞在一定程度上还起着支撑路面的作用，因此就要求涵洞必须具备足够的承压能力。所以说涵洞洞身高度与涵洞的长度的设计比例，也是涵洞设计合理、正常使用的关键因素。
3.涵洞孔径的设计
涵洞洞孔的主要作用是稳定涵洞的使用性。如何通过涵洞洞孔的设计，在利用现有资源的情况下，最大限度的节约构建成本是涵洞洞孔设计的关键。跨高比是指涵洞切面的直径与涵洞高度之间的比值，主要用于衡量涵洞洞孔的关键性数据，经过长期的实践经验总结，在涵洞洞径的该比值控制在零点七五到一点一二五之间是最佳的范围。
4.涵洞基础的设计
涵洞基础的设计主要需要考虑是工地的地理情况，通常可以设置在地面、河床低等位置。在河床低设置涵洞时必须要将其设置在河床低一米以下的位置。在考虑将涵洞设置在地面时，要考虑其地基土质的情况，需要适当将地基进行处理。例如在遇到柔软地质的情况时，需要通过铺垫粉砂桩或者砂砾垫层来调整地基地质。
5.涵洞的洞口布置与设计
关于涵洞的洞口设置通常情况下相对灵活，具有多种形式。在实际设计施工中比较常见的是一字型洞口和八字形洞口，以及与之相关的组合型洞口。涵洞洞口的主要作用在与进出水，以及协调和美化涵洞与周围的环境。另外，在涵洞洞口的设计和布置时，要考虑是否能够保证水流的顺畅，以及与路面、路基的顺接、是否易损坏或者腐蚀等情况。
6.拱涵的设计
水利工程以拱涵类型的涵洞作为过水、排洪的方式时，需要在设计拱涵过程中注意两个要点。其一，是计算拱涵涵顶填土对涵洞的竖向压力，按照土柱压力计算；其二是计算拱圈采用等截面拱计算。由于拱涵最大的特点是以弧形拱承担拱顶压力，在设计拱涵的弧形过程中，需要计算内力；在计算过程中不需要考虑曲率、剪切变形、弹性压缩以及温度变形对内力的影响，只需要计算填土厚度（大于最小填土厚度）的重力所产生的压力及在拱圈内的分布。确定拱圈需要承受的力，就相当于确定拱圈横截面。
三、结束语
综上所述，涵洞在水利工程中的应用较为普遍。应用于水利工程中主要是为了引水和排洪泄水，从而达到控制水流的作用。涵洞有很多类型，在实际的应用中需要根据建设需要选取合适的涵洞。水利工程中应用的各种涵洞在设计过程中注意的侧重点不同，本文对水利工程涵洞设计的要点进行了分析，希望对水利涵洞工程建设有所帮助。
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[4]张凤欣.水利工程涵洞设计若干问题探讨[J].科技传播.2014（7）.
论文作者:刘明水
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/28
标签：涵洞论文; 水利工程论文; 洞口论文; 作用论文; 拱圈论文; 路基论文; 情况论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;