浅谈铁路涵洞设计

浅谈铁路涵洞设计

王立波

王立波

中铁第五勘察设计院集团有限公司

摘要：在铁路工程建设当中，为了使铁路顺利跨过道路、水渠，修筑于路基下的框架结构。用于跨越洼地排洪，或道路的立交通行，或农田灌溉作为水渠。

关键词：铁路；涵洞。

在铁路工程设计过程中，涵洞设计是设计过程中的重要组成部分。铁路线路上为了满足道路立交、农田灌溉、保护管线等功能，大量采用涵洞。主要的涵洞形式有钢筋混凝土框架涵、钢筋混凝土盖板涵、钢筋混凝土圆涵及倒虹吸。

1、涵洞类型的选择

（1）钢筋混凝土盖板涵

钢筋混凝土盖板涵适用于沟床纵坡较陡、流量较大、具有积水条件的河沟上。其盖板可以预制，施工工期短，在石料地区取材方便。

（2）钢筋混凝土框架涵

钢筋混凝土框架涵与钢筋混凝土盖板涵有相同的优点，但此施工技术要求较高，施工工序较复杂，同时由于其主要材料为钢材，造价相比其他类型涵洞较高，但是质量上相对于其他涵洞类型明显更高。

（3）钢筋混凝土圆涵

钢筋混凝土圆涵便于集中制造，方便施工，适用于沟床较缓，流量小的沟渠，但是由于孔径较小容易淤堵。

（4）倒虹吸

倒虹吸专为灌溉而设，当路堑不深，不能设置其他类型涵洞来满足灌溉需求，通常采用倒虹吸形式来满足灌溉需求。

2、涵洞设计的要点

（1）涵洞的孔径

涵洞的孔径必须要保证设计洪水、流冰和漂流物等的安全通过，必须要满足当地的交通、农田灌溉、排涝和排碱等的合理需要；同时还要考虑涵前积水对路堤稳定的影响和农舍受淹的影响，避免涵洞出口水流冲刷耕地、便利施工和养护等方面的因素，经过系统的分析，从而选定孔径。涵洞孔径不应该只依照设计流量来确定，还应该从流域的沟槽形状、地质特点、人们生产活动等角度来综合考虑，为了后期养护、检查、清理淤积方便，排洪涵孔径设计不应小于1m，立交涵及管道防护涵净宽、净高尺寸需满足地方规划要求。通常设计中会遇到涵洞功能是立交兼灌溉或者立交兼排洪，此类涵洞流量较小时，在满足立交的要求下并在涵内设置盖板水沟来满足灌溉和排洪需求，当此类涵洞流量较大时，则需要分孔设置。

（2）涵洞的位置

涵洞的位置是否合理，在一定程度上关系着全线排水系统的完整性和道路使用性能。地势平坦的平原地区，根据人工设置的渠道和田地灌溉所需要的天然沟渠位置，按照排水灌溉系统设置涵洞，避免因为该沟合并侵占农田和毁坏原有的耕地和排水系统。线路通过较长的低洼地区时，可根据水系分布及低洼地带积水情况，在有天然纵坡的地方设置涵洞，以防止长期积水及排水不畅。在河流蜿蜒地段，为了使水流畅通，如果条件允许，可采用截弯取直或改沟合并的方法设置正交涵。

（3）涵洞基础设计

涵洞基础的设计主要考虑涵洞所在位置的地质条件，检算地基承载力及沉降量是否满足规范要求，对承载力及沉降量不满足要求的，对地基进行换填处理或者采用桩基处理。在湿陷性黄土地区，涵洞基础不仅要满足承载力及沉降要求，还需要改善黄土性质，减少土的压缩性、渗水性，控制黄土湿陷性出现，以确保工程质量。消除黄土湿陷性的方法有多种，主要是对原地表土层采取必要措施，根据地基特征、处理深度、施工设备、材料来源和对环境的影响等因素进行分析，可选择表1中的一种或者多种相结合的措施

注：表中Sr为饱和度。

3、涵洞设计应当的注意事项

（1）排水问题

在平原地区或者是在车站范围，铁路线位标高受限，涵洞净高不能满足与地方有关部门协议要求，为保持净空高度，必须要降低流水面或者涵洞底板高程，从而容易造成涵洞积水。设计过程中应充分考虑，避免此类涵洞设置，如无法避免，必须采取有效措施。此类涵洞如果有顺沟条件，优先做顺沟处理，也可采用在涵洞外开挖蒸发池（注意蒸发池的封闭，避免人员掉落，造成安全事故），或者采用在涵洞外设置泵站抽水。

（2）地下管线问题

城市地下管线情况复杂，在涵洞设计要充分考虑，依据有关部门提供的资料及现场勘察情况，对地下管线进行必要的防护设计，给予说明防止施工过程中对地下管线造成不必要的损坏。

（3）限高架问题

立交功能涵洞出入口设置限高架距离不得大于5m，并在涵洞与限高架之间设置防护设施，避免车辆绕行。

4、结语

涵洞设计虽然简单，却与人们生产活动有着千丝万缕的联系，充分考虑地质条件变化、水文特征、农业和交通需要等因素，结合现场实际情况，只有合理设计涵洞的位置、角度以及净宽和净高才能充分发挥其在人们生产活动中的重要作用。

参考文献：

[1]铁道部第一勘查设计院.兰州铁道学院.涵洞与拱桥［M］.北京：中国铁道出版社，1994.

[2]刘启山.铁路工程设计技术手册：桥渡水文［M］.北京：中国铁道出版社，1999.

[3]TB10035-2006，铁路特殊路基设计规范[S].