简介
涵洞是指渠道与道路、溪沟、谷地等进行交叉时，为了输送渠道水流或排泄溪谷中的来水，而在道路或填方渠道下面修建的交叉建筑物。输水涵洞与排水涵洞一般不设置闸门。通常所说的涵洞主要是指这两种。涵洞与涵洞式水闸（亦简称涵闸或涵管）的根本区别，就在于是否设置闸门。
组成
涵洞一般由三部分组成，即进口段、洞身段和出口段。进、出口段是洞身与渠道和沟溪的连接部分，主要作用是确保水流平顺地进、出洞身，以减少水头损失，防止水流的冲刷；洞身的作用是输送水流，其顶部往往有一定厚度的填土。
涵洞设计时，首先，应根据渠系规划所确定的任务要求，结合当地的具体条件，选定洞身和进出口的形式；其次，通过水利计算确定涵洞的口径、长度、进出口底部高程、纵坡和进出口的形式，进行涵洞的总体布置；最后，进行洞身、翼墙等结构设计和细部构造设计等。
类型
涵洞的类型较多，一般可以按洞内水流条件、断面形式、涵洞的作用及建筑材料等将其分为不同的型式。
按水流条件分类
（1）有压式涵洞。其特点是整个洞身断面充满水流。对于有压涵洞，由于洞内压力较大，因此在泄水时，应特别注意防止出现洞内水流明、满交替现象，而引起涵洞的振动破坏。
（2）无压式涵洞。其特征是洞内水流从进口到出口均保持有自由水面。这种涵洞多为输水涵洞，因其要求的断面尺寸较大，故可以减少水头损失，有利于输水。对于上下游水头差较小、流速不大的情况，一般可以不考虑专门的防渗、排水和消能问题。这种涵洞主要适用于上游集水面积大、洪水持续时间长、涨落比较缓慢，并且所允许的上游水面壅高值较小的情况，一般可以采用砌石等材料修建，如砌石拱涵或盖板涵。
（3）半有压涵洞。其进口洞顶为水流所封闭，而洞内水流有自由水面。排水涵洞可以是有压的，也可以是无压或半有压式。对于半有压涵洞，应根据流速大小、洪水持续的时间长短，考虑消能、防渗及排水问题。
按断面形式分类
按照涵洞断面形式，可分为圆管涵、盖板涵、拱涵和箱形涵等几种。
（1）圆管涵。圆管涵是涵洞中较常见的一种形式，其水流条件和受力条件较好时，有压、无压均可以采用，主要优点是构造简单、工程量较小、施工方便。当泄流量较大时，可以采用双管或多管的布置形式。这种涵洞多用混凝土或钢筋混凝土修建。
（2）盖板涵。其断面为矩形或方形，由底板、侧墙和盖板组成。底板和侧墙一般采用浆砌石或混凝土作成，盖板一般为预制钢筋混凝土板。设计时，可以将盖板和底板视为侧墙的支撑，考虑填土的抗力，以减少工程量。按照地基条件的好坏，可将底板分为整体式和分离式两种，盖板的厚度一般为跨径的1/5～1/12，盖板设置2%坡度向两侧倾斜，以便于排水。
（3）拱涵。拱形涵洞由拱圈、侧墙和底板组成，其特点是受力条件较好，对于填土较高、跨度较大和泄流量较大的明流涵洞较为适用。拱涵的底板，分为整体式和分离式，一般可以根据地基条件和跨度的大小选定。有时为了改善整体式底板的受力条件，将其做成反拱式底板。
拱涵的拱圈，按其形状可分为半圆拱和平拱两种。平拱的矢跨比为f/l=1/3～1/8，半圆拱水平推力较小，但是拱圈受力条件差，自拱脚至1/4跨径处易出现较大的拉应力。
拱圈可做成等厚或变厚度的，一般混凝土拱圈厚度不小于20cm，砌石拱圈不小于30cm。
（4）箱形涵。这种涵洞的断面为矩形，为四周封闭的钢筋混凝土整体结构，对于地基的不均匀沉陷适应性较好，随着水深度增加，涵洞的泄流能力增加较为显著，对于明流涵洞较为有利。箱形涵适用于洞顶填土较厚、洞跨较大、地基条件较差的无压或低压的情况。洞身可以直接铺设在砂石地基和砌石、混凝土垫层上。小跨度的箱涵可以采用分段预制、现场安装的方法。
按埋设方式分类
按照涵洞的埋设方式，可以分为沟埋式和上埋式两种。沟埋式是指将涵洞埋设在较深的沟槽中，这种槽壁为天然土壤，较为坚实，管道上部及两侧用土回填；上埋式是将涵管直接埋设在地面之上，多用于横穿公路、铁路及河渠堤岸的情况。
此外，按照涵洞的作用不同，可将其分为输水涵洞与排水涵洞；按照涵洞的建筑材料，又可分为钢筋混凝土涵、混凝土涵、石涵和砖涵等。
布置
涵洞的布置要求
涵洞布置的任务是确定洞轴线的位置和洞底高程，一般根据地形、地质和水流条件，通过方案比较决定，最终达到水流平顺、不产生冲刷和淤积、运用安全可靠、工程量最小和经济合理等目的，具体要求如下：
（1）地形地质条件。涵洞的线路应选择在地基均匀且承载能力较大的地段，防止产生不均匀沉陷而使得洞身断裂。若受地形条件限制，必须建在软弱地基上时，应采取相应的加固措施。
（2）涵洞轴线的方向。涵洞的轴线应尽量与洞顶渠道或道路正交，以缩短洞身的长度，为了保证水流的畅通，还应注意洞轴线与来水方向一致。
（3）洞顶高程。位于填方渠道下面的涵洞，洞顶高程至少应低于渠底0.6～0.7m，以防止渠道的渗水沿洞身周围产生集中渗流，从而引起工程的破坏。
（4）洞底高程。对于排洪涵洞，洞底高程应等于或接近原渠沟底的高程，以防止上、下游渠沟的冲刷和淤积，特别是在出口部位更应注意。
（5）洞底坡度。涵洞底部的纵坡，一般应不小于原渠沟的坡度，一般可以采用1%～3%，以防止涵洞的上、下游沟谷遭受水流冲刷或淤积。对于纵坡过陡的涵洞，可以设置齿形基础或在出口设置镇墩，以增加洞身的稳定性。
涵洞进、出口段长度
实际工程中，输水涵洞进口收缩段的长度一般为渠道水深的3～5倍，出口段应适当加长，一般为渠道水深的5～8倍。对于排水涵洞，进、由口段的长度可以适当缩短，但也不能过短，一般以不小于1.5倍的水深为限。
涵洞的布置形式
（1）进、出口段。进、出口段的形式较多，主要有一字墙式、斜降八字墙式、反翼墙走廊式、八字墙式及进口加高式等。
1）一字墙式。又称圆锥护坡式，涵洞的进、出口设置圆锥形护坡与堤外边坡相连接，构造较为简单，但水力条件较差，多用于中小型涵洞或出口处。
2）斜降八字墙式。翼墙的高度沿程变化，在平面上呈八字形，一般扩散角为20°～40°，其水力条件较好。
3）反翼墙走廊式。进口两侧翼墙的高度沿程不变，从而形成廊道，水面在该段跌落后进入洞内，可以降低洞身的高度，但将增加工程量。
4）八字墙式。翼墙沿程等高，平面上为八字，墙体伸出填土边坡以外，其作用同反翼墙式，有时为了改善水流条件，可以改造成扭曲面式。
5）进口加高式。将涵洞的进口抬高，使水流不封闭洞顶，水面在1.2H（H为上游水深）范围内跌落，可以改善进流条件，因其构造较为简单，故常被采用。
进、出口段挡土墙的高度，应根据上、下游设计水位确定。在进、出口一定范围内的渠道、沟床等处，应进行护砌以防止冲刷破坏，护砌的长度一般为3～5m。对于出口流速较大的情况，还应采取适当的消能防冲措施。
（2）洞身段。对于洞身段的布置，主要应注意明流洞水面以上的净空、洞顶填土厚度、伸缩缝的设置以及涵洞的防渗等要求。
1）明流洞的净空。明流涵洞即无压洞，其水面以上要求有足够的净空高度，对于管涵和拱涵，净空高度应不小于涵洞高度的1/4；对于箱涵，则应不小于洞高的1/6。
2）洞顶填土厚度。为了保证涵洞具有较好的工作条件，涵洞的顶部应有一定的填土厚度。一般要求应不小于1.0m，对于进行衬砌的渠道，填土厚度可以适当减小，一般也不小于0.5m。
3）伸缩缝的设置。为了适应地基不均匀沉陷、温度变化等条件引起的伸缩变形，在软基上的涵洞，应对其进行分段设置沉降缝。对于砌石、混凝土、钢筋混凝土涵洞，沉降缝的间距应不大于10m，并且小于2～3倍的洞高。沉降缝的位置，通常设在进出口与洞身连接处，或外荷载变化较大的地方。对于预制涵管，应按管节长设缝。
4）涵洞的防渗。为了防止洞顶及两侧渗漏，可在涵洞外侧填一层防渗黏土，其厚度可采用0.5～1.0m。有压涵洞，可沿洞身设置截水环。在沉降缝设置处，应设置止水设施，其构造可参考倒虹吸管有关内容。
（3）基础。涵洞的基础设计，应根据地基条件和涵洞的结构形式等因素进行考虑。对于管涵，常采用砌石或混凝土管座式，其包角为90°～135°，可参考倒虹吸管有关内容。对于拱涵或箱涵，若建在岩基上，仅将基面进行平整即可；若建在压缩较小的土基上，可进行素土或三合土夯实；若建在软弱地基上，可做碎石或砂砾石垫层。
作用
在水渠通过公路的地方，为了不妨碍交通，修筑于路面下的过路涵洞,让水从公路的下面流过再翻到地面上来，形状有管形、箱形、及拱形等。它是根据连通器的原理，常用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等材料筑成。
连通器的原理是液体不流动时，各容器中的液面相平，它是根据同一种液体高度相同、速度是0时对容器底部的压强相等的道理制成的。
涵洞作用就是用来行人或流水及架设交叉管路的通道，在堤防和公路、铁路中大量被采用。
标志
涵洞标志指的是交通安全提示标志，涵洞也是作为公路组成的重要部分之一，主要是提示驾驶人在通过隧道、洞穿山体、涵桥时注意提前减速，做到警示作用；另外，涵洞是为了跨越沟谷等，跨度5M以下，在路基下方，通常作为排水或人行通道。
结构计算
在涵洞上作用的荷载主要有涵洞自重、填土压力、洞内外水压力、洞顶车辆荷载（道路下的涵洞）等，填土压力式涵洞的主要荷载包括垂直土压力和水平面土压力，其值的大小与填土高度、土壤性质、填土施工方法以及洞身的刚度有关。由于涵洞的形式不同，其内力计算方法也不一样。
整体式圆形涵洞，属于刚性管，是三次超静定结构，其内力计算可用弹性中心法。若为等厚圆形涵洞，其内力计算一般可以通过涵管内力计算表，根据不同的铺设方式查得。
在盖板式涵洞的内力计算时，其盖板一般按简支梁计算；对于整体式底板，可将侧墙与底板视为整体结构计算；对于分离式底板，侧墙一般可按照挡土墙进行计算，有时为了节省工程量，也可将挡土墙按简支梁计算，即将涵洞的盖板和底板视为侧墙的支撑。
计算钢筋混凝土箱形涵洞的内力时，可视其为四边封闭的框架，采用力矩分配法计算较为简便，计算时可将地基反力简化为均布荷载。
计算拱形涵洞的内力时，应根据拱圈构造及侧墙底板的连接形式不同，采用相应的计算方法：①对于无铰拱，可按照弹性中心法计算；②对于整体式底板和侧墙，可按整体式结构计算；③对于分离式底板，其侧墙一般可按照重力式挡土墙法计算，考虑到顶拱推力及底板的支承作用，侧墙也可按拱桥轻型桥台计算；④对于底拱，可根据构造情况，按无铰拱和两铰拱计算。
施工工艺
板涵、通道施工工艺流程
1、施工工艺
测量放样→基坑开挖→承载力试验→基础处理→基础、底板（钢筋安装、模板安装、混凝土浇筑、养生）→墙身钢筋安装、模板安装、浇筑砼→盖板钢筋安装、模板安装、浇筑砼→出入口砌筑→搭板→防水层→台背回填（分层压实）
2、质量控制
①控制项目：砼强度（符合设计要求），平面位置（明20mm，暗50mm），底面高程（±20mm），断面尺寸（符合设计要求）
②外观控制：表面直顺，沉降缝整齐、垂直，上下贯通
圆管涵施工工艺流程
1、施工工艺
测量放线→沟槽开挖→垫层→基础→下管、稳管→对口抺带→回填（分层压实）
2、质量控制
①控制项目：砼强度（符合设计要求），平面位置（50mm），管内底高程（±20mm），坡度（符合设计要求），相邻管内底错口（50mm）
②外观控制：线形直顺，曲线圆滑
与隧道的区别
1.形状的区别：涵洞的形状一般为圆形，而隧道的形状一般为矩形。2.位置的区别：涵洞一般在路基的下方，而隧道一般在路基的上方。3.用途的区别：涵洞主要用于排水、排污等，而隧道主要用于交通、运输等。4.建筑材料的区别：涵洞一般使用混凝土等材料建造，而隧道一般使用钢筋混凝土等材料建造。5.设计理念的区别：涵洞的设计注重水流的通畅，而隧道的设计注重交通的安全。6.施工方法的区别：涵洞的施工一般采用明挖法或者盖挖法，而隧道的施工一般采用盾构法或者矿山法。总之，涵洞和隧道在外形、位置、用途、建筑材料、设计理念、施工方法等方面都存在差异。在具体应用中，需要根据工程实际情况选择合适的工程措施。