山區高速公路橋涵設計探析

王清濤

【摘 要】 由于山區地段的高速公路地形條件復雜，與平原地區相比，山區高速公路建造橋涵時其勘察設計施工等都不盡相同。本文在積累了以往山區高速公路橋涵勘察設計經驗的基礎上，針對山區不同的植被、地形、地質、地貌及水文等特點提出了在山區高速公路設計橋涵的特點和基本原則。

【關鍵詞】 山區高速公路；橋涵；設計

1 引言

目前在我國平微區已基本形成高速路干線，但是山區高速公路則處于剛剛起步階段。橋涵是否設置恰當，與工程造價及路基的穩定相關聯。尤其是在地勢條件險峻復雜的山區，橋涵設計與施工是高速公路建設中的重要環節。

2 山區高速公路段橋涵構筑物的布置特點

山區高速公路所處地形一般為地形起伏復雜的深谷溝壑區域。構筑物的布設易受到山區地質地形、植被狀況和氣候條件、地質災害、溪（河）流水位不恒穩定等的限制影響，因此橋涵的設計需綜合考慮各種影響因素。山區橋涵主要呈現以下特點：

（1）谷溝地段多呈V形或U形谷，在同一座橋梁設計中，相鄰橋墩的高度差異往往比較大，導致橋梁上部構造變形、下部構造承載等差異較大，在選擇上部構造結構形式和橋墩形式時應予以重視。

（2）由于地形條件復雜，并且高速公路多以彎線形式為主，從而產生了大量的彎橋。因此在設計平面時應注意公路的平面線形、橋面凈寬等可以引起橋面排水的問題。

（3） 由于地形的限制，山區高速公路往往要考慮橋隧的直接相連，因此要注意隧道洞口基礎與橋臺之間的協調關系，在允許的情況下應避免相互干擾，在設計時應結合隧道洞口基礎和橋臺基礎進行整體設計。

（4）山區的高速公路段，在路線主線上一般不推薦采用具有局限性的圓管涵（由于圓管涵涵底流量、縱坡、施工條件等），多以拱涵、鋼筋混凝土蓋板為主，在設計中應根據橫向地形狀況合理選擇進出口形式、涵位、涵底縱坡及基礎處理形式。

3 橋涵布置的基本原則

3.1 總體布置

（1）山區高速公路橋涵的選址應根據地質、地形、水文條件等，結合全路段的排水系統情況，布置合理，達到排水泄洪的目的。

（2）為確保橋涵基礎的穩定，小橋涵一般要設在地質條件良好、地形有利、河床水位穩定的位置上延線線形布。同時要避免因橋涵的位置選擇不當而引起的沖毀路基、排洪不暢、積水淹田等不良后果。

（3）小橋涵縱軸線走向應盡可能地與洪水主流方向相垂直。當路線方向與洪水水流方向不垂直時，宜采取斜交布置的方式，來避免形成對橋涵洞口及基礎和路堤產生沖刷的較嚴重的渦流現象，同時保證泄洪暢通。

（4）山口沖積扇平原地區，應設置小橋涵。兩積扇間的洼地，也應該布置小橋涵。

（5）農灌區的布設方式應使小橋涵與農田排灌系統相結合，不應降低原有的排灌功能而改變原有的系統。

（6）在截水溝地段，應將橋涵洞設置在截水溝排水出口位置，以避免水流較長對路基產生沖刷危害。

3.2 平面布置

（1）為了減少橋臺由于水流而產生的沖刷作用，小橋涵最好選擇在水流平緩、河道順直段的位置。

（2）在暴雨集中、降雨量大、植被稀疏的山區地段公路小橋涵一般應設計為一溝一涵。

（3）在不影響上游河流的泄洪暢通的情況下，在較平坦地勢，間距很近的兩溝，面積不大的匯水區，具備溝通合并的條件的區域，通過技術經濟比較后，方可對兩溝進行合并設涵，但要注意做好河溝相鄰排水溝的連接及路基防護工作。

（4）當由于路基的填土較高，原溝的底縱坡較陡，不宜沿溝設置橋涵的，可進行移位，改在邊坡的一側設置。

（5）對于具有雞爪形山面的路段的無明顯溝谷的，或者一側匯水面積較大的坡面，須在適當的位置布設橋涵。

（6）由于山區暴雨洪水的流速快，匯集快，水勢兇猛，為確保路基安全，雖無明顯溝壑處也要每隔300米左右設置涵洞，避免由于路基內側邊溝集水過大、過深，需將內邊溝水引出，防止外側邊坡被沖毀。

3.3 立面布置

山區高速公路橋涵立面布設要與地質、地形、水文、路線要求相結合來確定，做到基礎穩、進口順、出口不落空，同時滿足設計流量，做到水流順暢。

3.3.1 緩坡橋涵的設計

當沖溝、天然河谷的坡度較緩時，山區高速公路橋涵根據實際地形，按照較小緩坡向上游延伸設置橋涵底鋪砌。如果河流容易產生較大的沖刷，為保證原溝沖刷后橋涵底面不高于河床，可以將橋涵底面鋪砌在原溝底標高基礎上適當進行降低。

當沖溝、天然河谷的坡度較陡時，而通過緩坡方式設置橋涵基礎時，常用方法有：

① 涵底臺階式布設、涵底砌石處理。

②調整涵洞的方向。

③在進口處開挖護砌。

④洞口進行懸空處理。

3.3.2 陡坡橋涵的設計

當依據地質條件必須設置成陡坡涵時，要充分利用地形與地質條件，做到結構穩定、經濟節約。對于弱風化地基或土質地基河溝，可設計為斜置式陡坡。當然設計涵洞不一定要拘泥于形式，要根據實際情況靈活運用。

4 結束語

在山區高速公路段進行橋涵的設計，由于受地質、地形等的影響，必須在與實地聯系的基礎上，進行設計方案的反復比較。橋涵位置的選取除了要考慮地理特征的影響外，還要考慮進出口形式對縱面的影響、整體協調性對平面的影響及涵底鋪砌縱坡的調整。另外，橋涵運營后的加固與養護也要加以考慮。只有全方面考慮了各種因素的影響，才能確保橋涵設計的經濟性與安全性。

參考文獻

[1] 葉維強，胡靜靜 淺談山區高速公路小橋涵設計[J]. 山西建筑.

[2] 陳濤. 山區高速公路橋涵等構造物勘察設計綜述[C]. 山區高速公路、橋梁、隧道關鍵技術研討會論文集.

[3 何松濤，靳敏超. 山區高速公路小橋涵設計研究[J]. 國外建材科技.

[4] 陳湛杏，趙恒新，陳希安. 山區高速公路小橋涵設計與施工[J]. 公路與汽運.