【摘 要】近年来，随着国家加大基础设施的建设力度，水利工程项目不断增多。在水利工程中，涵洞设计的问题关系到整个工程的安全，是十分重要的。本文分析了水利工程涵洞的类型、位置的选择、基础设计与洞口布置以及注意事项等问题，为涵洞的设计提供参考资料，促进水利工程涵洞设计的顺利施工。
【关键词】水利工程；涵洞；设计分析
涵洞是水工建筑物的重要组成部分之一，是公路在跨越沟渠和排除基路内侧两边沟水流时常常修要修建的使水从路的下方流过的通道。其作用和桥相似，是一种洞穴式的水利设施，有闸门用来调节水量。涵洞设计应该遵循安全，适用，经济，美观，有利于环保等一定的原则进行相应的设计。涵洞位置，型式及进出口类型的选择是否合理，能否能满足排灌的要求，对保证公路路基稳定和节省工程投资起着重要的作用。
1涵洞的定义
涵洞主要是指横贯路基或路堤的小型过水建筑物，也叫引水建筑物、泄水建筑物或者排洪构建物。大的泛围看，涵洞也可以当做涵渠来理解。涵洞有自身独特的结构特点，一般由洞身、端墙、翼墙、出入口铺墙等部分构成。
2涵洞的主要类型
2.1按照构造形式给涵洞进行分类
按照构造形式分类，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵等等。圆管涵是由洞身和洞口两个主要部分组成的。洞身是流水孔道的主体，主要由管身、基础、接缝等组成。洞口是洞身、路基还有水流三者的连接关键部位，大多数采用八字墙和一字墙两种洞口型式。圆管涵的管身通常由钢筋混凝土构成，管径的大小是根据排水要求选择的，大多是采用预制安装，预制长度通常为2米。拱涵是指洞身顶部呈拱形状的涵洞，其优点是一般具有超载潜力较大，砌筑技术比较容易掌握，便于群众修建，是一种最为普遍的涵洞形式。盖板涵也是涵洞的一种形式，其具有的优点是受力明确，构造简单，施工方便。盖板涵主要由盖板、涵台及基础等部分组成。盖板涵与单跨简支板梁桥的结构形式基本相同，唯一的差别只是盖板涵的跨径较小。箱涵盖板及涵身、基础是用钢筋砼浇筑起来的一个整体，可用来排水、过人及车辆通过。箱涵适用于软土地基，但造价相对会高一些。
2.2按水利性能给涵洞进行分类
按水利性能给涵洞进行分类，涵洞可分为无压力式涵洞、半压力式涵洞、压力式涵洞。无压力涵洞指的是入口处的水流水位不高于洞口的上边缘，在洞身全长范围内水面接触不到洞顶的涵洞。由于不接触涵洞的上边缘自然不产生压力，所以称之为无压力涵洞。半压力式涵洞指的是入口处水流的水位高于洞口上边缘，部分洞顶承受水头压力的涵洞。压力式涵洞是指涵洞的进出口已经被水淹没，涵洞全长范围内以全部断面泄水。
3 涵洞的设计
3.1涵洞位置的选择
涵洞选择位置时应遵循的主要原则：
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常需要设置涵洞的情况及地理位置大致包括以下几种：1）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；2）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；3）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；4）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；5）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。
3.2确定涵洞洞身与长度
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。
3.3涵洞的洞口设计
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。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，或者是基础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直挡墙两种。
3.4涵洞孔径的设计
涵洞的洞孔主要起到的是稳定涵洞使用性的作用。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。
3.5涵洞基础设计
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。
3.6涵洞施工的步骤
关于涵洞的施工主要包括：1）施工前准备工作；2）基坑开挖；3）浇筑基础砼；4）箱底浇筑；5）涵身浇筑；6）盖板现浇；7）涵背两侧的填筑等步骤。其中箱底浇筑和涵身浇筑是比较关键的环节，需要在施工过程中重点监管。
另外，关于涵洞投入使用后的日常养护和维修也是非常重要的，是确保涵洞的正常使用，发挥作用的关键。
结语：总而言之，作为水利工程建筑的关键，涵洞的设计直接影响涵洞是否能够顺利施工和正常使用。只有科学合理、符合实情的涵洞设计，才能在使用发挥真正的作用。否则不但对人力、物力、财力造成极大的浪费，甚至可能由于涵洞设计不合理导致次生灾害的发生，为群众的生产生活带来不利影响。
参考文献：
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[2]杨春友，马学红，宫娜娜.水利工程涵洞设计分析与探讨[J].科技促进发展（应用版），2011（2）.
[3]谢永利.公路涵洞工程[M].北京：人民交通出版社，2009.
论文作者:李志
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第19期
论文发表时间:2016/11/18
标签：涵洞论文; 洞口论文; 水利工程论文; 盖板论文; 压力论文; 位置论文; 水流论文; 《低碳地产》2016年10月第19期论文;