淺談復(fù)雜地形地區(qū)涵洞平面設(shè)計
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摘要：在進行復(fù)雜地形地區(qū)涵洞平面設(shè)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(fù)雜地形地區(qū)涵洞平面定線應(yīng)盡可能結(jié)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(zhuǎn)彎半徑的要求。另一方面，涵洞平面布置應(yīng)避開城市規(guī)劃建設(shè)用地功能區(qū)，為遠期城市開發(fā)預(yù)留空間。復(fù)雜地形地區(qū)涵洞與規(guī)劃道路交叉布置時，還應(yīng)充分考慮道路雨水管網(wǎng)系統(tǒng)接入的便利性。
關(guān)鍵詞：復(fù)雜地形地區(qū)；涵洞；平面設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計，這些涵洞作為城市泄洪通道將長期保留使用[1]。由于復(fù)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(fù)雜地形地區(qū)涵洞平面設(shè)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(guān)，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(shè)計中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。目前，對于高填方公路排水涵洞設(shè)計方面的文獻報道較多[2,3,4]，但對于復(fù)雜地形山地城市涵洞平面設(shè)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(fù)雜地形地區(qū)涵洞設(shè)計工程實例的分析，總結(jié)提出復(fù)雜地形地區(qū)涵洞平面設(shè)計中需注意的問題，為復(fù)雜地形地區(qū)涵洞工程設(shè)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(shè)計涵洞，終點排入青堡立交南側(cè)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(shè)計流量采用公路科學(xué)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計參數(shù)具體如表1所示。
2涵洞平面設(shè)計原則
由于復(fù)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(fù)雜地形地區(qū)涵洞的平面布置原則上按照依地形而建、轉(zhuǎn)彎半徑滿足最小水力轉(zhuǎn)彎半徑要求的基本思路[4]。在此基礎(chǔ)上，充分結(jié)合城市規(guī)劃、城市建設(shè)開發(fā)時序、建構(gòu)筑物布置情況、規(guī)劃雨水管道系統(tǒng)等，力求做到近遠結(jié)合、功能完善、經(jīng)濟合理。
2.1涵洞平面定線應(yīng)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(cè)一定距離，同時緊鄰規(guī)劃道路。考慮規(guī)劃道路北側(cè)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(cè)布置，避開規(guī)劃建設(shè)用地范圍，為遠期地塊開發(fā)建設(shè)預(yù)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(shè)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(yīng)盡量沿現(xiàn)狀沖溝布置。
2.2涵洞平面設(shè)計應(yīng)與現(xiàn)狀及規(guī)劃建構(gòu)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(cè)為正在開發(fā)建設(shè)地塊，在建建筑物位置如圖中所示。在該段涵洞平面設(shè)計中，采用了較大的轉(zhuǎn)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(shè)計應(yīng)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(shè)置了一座箱涵檢查井（圖2）。考慮地塊開發(fā)晚于涵洞建設(shè)，在地塊啟動建設(shè)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(jié)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(jié)構(gòu)安全；另一方面，道路雨水管道由兩側(cè)向中間排放，在涵洞位置從兩側(cè)接入涵洞檢查井，這有利于兩側(cè)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(jié)合遠期規(guī)劃道路的縱斷面標高，綜合確定。圖5兩側(cè)雨水管接入涵洞位置圖
3結(jié)語
地形的復(fù)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(shè)計受城市建設(shè)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(shè)的可實施性、經(jīng)濟性、方案合理性至關(guān)重要。因此，山地城市市區(qū)涵洞平面設(shè)計需要更多地關(guān)注地形、規(guī)劃、建設(shè)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(zé)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(shè)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(jié)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(shè)都要在城市規(guī)劃的統(tǒng)一指導(dǎo)下有序開展。涵洞的平面選線本身也要遵循規(guī)劃的指導(dǎo)，同時也要結(jié)合實際情況，合理避讓規(guī)劃建設(shè)用地、道路用地，確保涵洞選線不影響遠期城市開發(fā)建設(shè)，同時確保與現(xiàn)狀及規(guī)劃建構(gòu)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(shè)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(shè)計[J].山西交通科學(xué).2010.4：35-37.
[4]中國市政工程東北設(shè)計研究院.給水排水設(shè)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(shè)計探討[J].中國水運.2010.10（4）：140-173.
[6]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.GB50007-2002.中華人民共和國建設(shè)部.2002.
作者：于加熙 單位：福州地鐵集團有限公司