淺談復雜地形地區(qū)涵洞平面設計
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摘要：在進行復雜地形地區(qū)涵洞平面設計時，既要考慮近期地塊未開發(fā)狀態(tài)下的山洪排放要求，也要考慮遠期其作為城市排水系統(tǒng)的組成部分，發(fā)揮排水防澇、泄洪功能。復雜地形地區(qū)涵洞平面定線應盡可能結合現(xiàn)狀地形情況，沿現(xiàn)狀沖溝布置以減少填挖方量，同時滿足水力轉彎半徑的要求。另一方面，涵洞平面布置應避開城市規(guī)劃建設用地功能區(qū)，為遠期城市開發(fā)預留空間。復雜地形地區(qū)涵洞與規(guī)劃道路交叉布置時，還應充分考慮道路雨水管網(wǎng)系統(tǒng)接入的便利性。
關鍵詞：復雜地形地區(qū)；涵洞；平面設計
引言
常見山地城市其地形一般起伏變化大、現(xiàn)狀沖溝、山坡分布變換頻繁，在區(qū)域建設初期的規(guī)劃過程中，需對現(xiàn)狀起伏大的地形作一定平整，并對原有多而雜的自然沖溝、水系進行梳理、合并，這使得山地城市排水系統(tǒng)設計中，經(jīng)常需對跨越一定區(qū)域的長水系采用涵洞進行連接設計，這些涵洞作為城市泄洪通道將長期保留使用[1]。由于復雜地形地區(qū)涵洞功能定位、地理條件等不同于一般的公路涵洞，也不同于平原地區(qū)一般的河道整治工程。復雜地形地區(qū)涵洞平面設計中需綜合考慮的因素較多，涵洞的平面選線既與涵洞的工程造價、實施可行性、水力穩(wěn)定性息息相關，并且與城市規(guī)劃、城市防洪、城市排水系統(tǒng)等緊密相連，是涵洞設計中至關重要的一個環(huán)節(jié)。目前，對于高填方公路排水涵洞設計方面的文獻報道較多[2,3,4]，但對于復雜地形山地城市涵洞平面設計的要點及需要重點考慮的因素報告不多。文章以重慶市大竹林片區(qū)肖家溝水庫涵洞工程為背景展開討論，通過對復雜地形地區(qū)涵洞設計工程實例的分析，總結提出復雜地形地區(qū)涵洞平面設計中需注意的問題，為復雜地形地區(qū)涵洞工程設計提供參考。
1工程概況
大竹林片區(qū)肖家溝水庫涵洞工程起點接金洲大道上游已設計涵洞，終點排入青堡立交南側現(xiàn)狀水系，涵洞總長度約2.5km，其功能定位為替代原自然地形狀態(tài)下水系和沖溝，作為上游肖家溝水庫的泄洪道，同時，遠期作為城市排水通道使用。涵洞設計流量采用公路科學研究所經(jīng)驗公式進行計算確定：根據(jù)不同匯水面積和設計流量，新建涵洞斷面形式分2種，樁號K0+000~K0+794.5為上游段，長度794.5m，匯水面積3.38km2，設計流量為49.80m3/s，涵洞斷面尺寸為：B×H=4.0×4.0m；樁號K0+794.5~K2+544.2為下游段，長度1759.7m，匯水面積4.49km2，設計流量為68.82m3/s，斷面尺寸為：B×H=5.0×4.0m。涵洞形式均采用鋼筋混凝土矩形箱涵形式。兩段涵洞設計參數(shù)具體如表1所示。
2涵洞平面設計原則
由于復雜地形地區(qū)一般地形變化起伏大，從施工的可行性考慮，涵洞的平面布置受地形限制較大。因此，復雜地形地區(qū)涵洞的平面布置原則上按照依地形而建、轉彎半徑滿足最小水力轉彎半徑要求的基本思路[4]。在此基礎上，充分結合城市規(guī)劃、城市建設開發(fā)時序、建構筑物布置情況、規(guī)劃雨水管道系統(tǒng)等，力求做到近遠結合、功能完善、經(jīng)濟合理。
2.1涵洞平面定線應與現(xiàn)狀地形、規(guī)劃用地充分銜接
圖2為肖家溝水庫涵洞樁號K0+000~K1+300段平面布置圖。在本段涵洞平面圖中，K0+000至K0+794.5段涵洞布置在現(xiàn)狀自然沖溝南側一定距離，同時緊鄰規(guī)劃道路。考慮規(guī)劃道路北側現(xiàn)狀沖溝周邊遠期規(guī)劃用地性質(zhì)為居住用地，而規(guī)劃道路以南至規(guī)劃立交范圍用地為規(guī)劃公共綠地，涵洞緊臨道路南側布置，避開規(guī)劃建設用地范圍，為遠期地塊開發(fā)建設預留空間。另外一個方面，從現(xiàn)狀沖溝至規(guī)劃道路以南整個區(qū)域的地勢相對較平坦，這為水系改線提供了實施上的可行性。樁號K0+794.5（上游段設計終點）至K1+300段（縱六路北段）涵洞平面布置采取了與前段不同的布置方式：除了局部裁彎取直偏離了現(xiàn)狀沖溝一定距離外，整體線位基本沿沖溝布置。采取這樣的布置形式，主要考慮該段涵洞周邊地形高差起伏較大，若涵洞選線偏離現(xiàn)狀沖溝較多時，涵洞施工則需要進行較大的土方開挖，且基坑支護難度增加，工程造價高，因此，從施工的便利性和節(jié)省造價角度考慮，對于周邊地形起伏變化較大的區(qū)段，涵洞線位布置應盡量沿現(xiàn)狀沖溝布置。
2.2涵洞平面設計應與現(xiàn)狀及規(guī)劃建構筑物保持足夠的安全距離
圖3為肖家溝水庫涵洞樁號K1+300~K2+544.2段平面布置圖。在樁號K1+750~K2+050段，涵洞南側為正在開發(fā)建設地塊，在建建筑物位置如圖中所示。在該段涵洞平面設計中，采用了較大的轉彎半徑、與規(guī)劃新建道路大角度斜交的布置方式。這樣布置使涵洞與在建建筑最近的間距達到了8米，確保了新建涵洞與在建建筑足夠的安全距離，避免涵洞施工過程中與在建建筑物施工相互干擾[6]。
2.3涵洞平面設計應充分考慮區(qū)域近、遠期排水系統(tǒng)接入和可行性
本工程涵洞在樁號K0+750處設置了一座箱涵檢查井（圖2）?？紤]地塊開發(fā)晚于涵洞建設，在地塊啟動建設場平之前，周邊雨水會匯集到現(xiàn)狀沖溝內(nèi)，通過新建該箱涵檢查井，將沖溝內(nèi)雨水接入新建涵洞[5]。同時，該箱涵檢查井還可以作為遠期規(guī)劃道路雨水管道系統(tǒng)排入涵洞的接入口。這樣確保近期地塊不積水、遠期排放口可靠的目的，實現(xiàn)遠、近期結合。本段涵洞在樁號K1+750處與規(guī)劃縱五路北段斜交（圖3）。根據(jù)城市排水規(guī)劃，縱五路北段道路雨水管道系統(tǒng)遠期由道路兩端向中間排放，終點排入本次新建涵洞。圖5表示縱五路北段雨水管道接入涵洞縱斷面圖。在平面布置上，新建涵洞選擇布置在道路規(guī)劃縱坡最低點附近。采取這樣的布置形式，一方面可以減少涵洞的覆土深度，有利于涵洞的結構安全；另一方面，道路雨水管道由兩側向中間排放，在涵洞位置從兩側接入涵洞檢查井，這有利于兩側的雨水管埋深都控制在合適的范圍內(nèi)，對管道受力有利。因此，涵洞在與規(guī)劃道路相交位置，涵洞定線不僅受現(xiàn)狀地形限制，還要結合遠期規(guī)劃道路的縱斷面標高，綜合確定。圖5兩側雨水管接入涵洞位置圖
3結語
地形的復雜性給涵洞平面選線增加了難度，同時，處于規(guī)劃市區(qū)內(nèi)的涵洞設計受城市建設開發(fā)的影響，需要綜合考慮的因素更多，其平面布置的合理性對工程建設的可實施性、經(jīng)濟性、方案合理性至關重要。因此，山地城市市區(qū)涵洞平面設計需要更多地關注地形、規(guī)劃、建設時序等諸多因素，充分論證。城市市區(qū)涵洞既作為城市泄洪通道，同時也作為城市雨水系統(tǒng)的一部分，負責匯集沿途周邊道路、地塊雨水進行有組織排放。因此，涵洞平面布置需考慮遠期道路及地塊雨水管道的接入。另一方面，城市開發(fā)建設是一個漸進的過程，在修建城市排水涵洞、道路等的過程中，會對原有的自然水系造成改變和破壞，涵洞的平面布置要結合地形，充分考慮地塊未開發(fā)之前的片區(qū)地勢變化和雨水匯集情況，確保原有水系的暢通，并考慮原有水系與涵洞有效銜接。城市市區(qū)的各項開發(fā)建設都要在城市規(guī)劃的統(tǒng)一指導下有序開展。涵洞的平面選線本身也要遵循規(guī)劃的指導，同時也要結合實際情況，合理避讓規(guī)劃建設用地、道路用地，確保涵洞選線不影響遠期城市開發(fā)建設，同時確保與現(xiàn)狀及規(guī)劃建構筑物足夠的安全距離。
參考文獻
[1]劉金平，杜曉鶴，薛燕.城市化與城市防洪理念的發(fā)展[J].中國水利.2009.13：15-18.
[2]公路涵洞設計細則.JTG/TD65-04-2007.中華人民共和國行業(yè)推薦性標準.2007.
[3]劉麗.山區(qū)高速公路涵洞總體設計[J].山西交通科學.2010.4：35-37.
[4]中國市政工程東北設計研究院.給水排水設計手冊（第二版）第07冊，城鎮(zhèn)防洪[M].中國建筑工業(yè)出版社.2000.414-419.
[5]張雨飛.市政排水工程的細節(jié)設計探討[J].中國水運.2010.10（4）：140-173.
[6]建筑地基基礎設計規(guī)范.GB50007-2002.中華人民共和國建設部.2002.
作者：于加熙 單位：福州地鐵集團有限公司