長大鐵路小橋涵勘測

王 勇 韓曉強

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

鐵路小橋涵作為鐵路工程的一部分，相較大中橋而言，其單個工程量小，造價低，結構簡單易設計，在勘測中易被忽視。但是，由于其均為功能性構筑物，總體數量龐大、類型多樣，與鐵路周邊百姓的生活息息相關且與鐵路工程的安全關系重大;特別是長大限坡地段［6］，直接關系到整個線路的填土高，進而影響整個工程造價。因此，長大鐵路小橋涵的勘測應引起鐵路設計人員的足夠重視。

1 項目概述

新街礦區鐵路專用線全長99.5 km，其中，完成勘測的海勒斯壕南至桃林東段全長67 km，為一次雙線電氣化鐵路。該段全部位于內蒙古鄂爾多斯伊金霍洛旗境內，線路走行于鄂爾多斯高原，全線既穿越了人口較稠密的村鎮、農田，也經過了人煙稀少的沙漠邊緣、河谷及丘陵地帶。因此該線小橋涵的勘測方法具有一定的代表性。

2 新街礦區鐵路專用線小橋涵設置

2.1 涵洞類型及孔徑選擇

根據線路穿越的地形地貌，全線可分為兩個大的段落，涵洞的主要結構形式也按此分為兩大類。DK0+000～DK35+900段走行于黃土丘陵沙丘區，該段落風沙嚴重，沖溝明顯，部分溝谷下切劇烈，溝底縱坡較大，且沖溝有較好的積水條件，故在填土高度允許的情況下，優先選用鋼筋混凝土蓋板涵;DK35+900～DK56+500段走行于丘陵微丘區，地形較平坦，相對高差0～10 m，該段落優先選用鋼筋混凝土框架涵。

框架涵一般采用孔徑為1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m、3.5 m、4.0 m、4.5 m、5.0 m、6.0 m;普通及高填土鋼筋混凝土蓋板涵一般套用標準圖，具體見表1、表2;鋼筋混凝土肋板涵一般采用孔徑為4 m、5 m、6.0 m;渡槽一般選用孔徑1 m或1.5 m、跨徑16 m的結構;其余情況可個別設計。

表1 普通蓋板涵一般數據 m

表2 高填土蓋板涵一般數據 m

2.2 沙漠邊緣區小橋涵布設

DK0+000～DK19+900段走行于毛烏素沙漠邊緣，沿線均為波狀丘陵沙丘，全段沒有農田，亦幾乎沒有道路，故本段落主要設置排洪涵。

由于地形波狀起伏，現場難以辨別沖溝，為了避免涵洞漏設、錯設及多設，結合1∶10 000地形圖做較大范圍調查。對于流量小且通過改溝、順溝或對路堤做一定的防護能有效地將洪水引至別處的，考慮合并設置小橋涵。同時，涵洞孔徑除考慮流量外，尚應注意風沙的影響，該段落優先使用蓋板涵且孔徑適當留有富余。另外，該段沿線零星長有人工種植沙柳，對于橋間距較大的路基段落，對個別排洪涵追加了立交功能，以便行人及當地防風固沙工程車輛通過［8］。

該段落共計設置蓋板涵17座，框架立交小橋1座。

2.3 山嶺重丘區小橋涵布設

DK19+900～DK35+900段走行于山嶺重丘區，地形起伏較大，沿線人煙較少，本段落主要設置排洪涵，立交涵、灌溉涵較少。

小橋涵宜逢溝設置。但是，對于流量小，通過改溝、順溝或對路堤做一定的防護能有效地將洪水引至別處的，考慮合并設置小橋涵。對于路基填土高20 m左右，溝內林木茂盛的V形沖溝，考慮到涵洞孔徑小易受流木、雜草等堵塞，該部分沖溝優先考慮橋式方案跨越。涵洞孔徑除考慮流量外，尚應注意溝內樹木、雜草及漂石的影響，該段落優先使用蓋板涵、肋板涵且孔徑適當留有富余。

與該段線路相交的道路均為土路，且道路多沿山脊線走行，相臨道路多有深溝相隔，故道路不宜封閉及改移，除非橋孔延伸至同一山坡上可將道路改至橋下，否則，應在原位或鄰近位置設置立交涵或公跨鐵立交橋。

該段落共計設置蓋板涵9座，肋板涵3座，框架涵1座，公跨鐵立交橋8座，灌溉渡槽2座。

2.4 微丘區小橋涵布設

DK35+900～DK56+500段為丘陵微丘區，地勢較平緩，無明顯沖溝，線路穿越村莊、農田，沿線人口密度較大，該段小橋涵的功能及種類多樣。

本段線路幾乎平行于等高線行走，排洪涵位置較難選定。由于該地區雨量小，排洪涵結合了道路立交、灌溉渠道等綜合考慮設置或合并設置。

該段地形平緩，難以逐溝得出其流量，故可先得出較大匯水區域的流量，按等壅水線法對預先布設的小橋涵進行流量分配，小橋涵的孔徑及座數以全部排出洪水為準。另外需注意，由于順溝工程量大，該段落不宜下挖設涵;為了避免淹沒上游農田和危及村鎮安全，應控制涵前積水不得過深。

該段落共計設置蓋板涵18座，肋板涵2座，框架涵33座，框架小橋2座，公跨鐵立交橋3座，灌溉渡槽1座。

2.5 與既有線并行段小橋涵布設

新街礦區鐵路專用線包神北聯絡線長12.2 km，其中與既有包神鐵路并行段長5.4 km，并行段涵洞設置主要參照既有橋涵。

包神鐵路最早修建于20世紀80年代末期，2008年增建了二線工程。通過現場調查并比較既有橋涵竣工圖，包神二線橋涵孔徑及結構與老包神基本一致，與新建線路并行的既有橋涵均無水害，個別橋涵存在沙害及混凝土結構堿化的現象。根據現場勘測并比較水文資料，對于需要接長的涵洞，保持與既有涵結構一致;不需接長的涵洞，除風沙填塞較嚴重者孔徑需加大一級外，其余均保持與既有橋涵結構及孔徑一致。

該段落共計設置蓋板涵4座，肋板涵4座，框架涵4座。

3 小橋涵設置的原則特點及適用條件

3.1 小橋涵設置的一般原則［1，2，7］

(1)小橋涵應根據排洪、灌溉和交通需要，結合地形、地質等自然特征合理確定。尤其是排洪工點，避免路基上游出現水流直沖路基的死水區，在經濟、合理的情況下，可考慮改溝并溝設置小橋涵。

(2)山區應逢溝設置小橋涵。當溝較小、流量較小，且其附近的沖溝又必須設小橋涵時，該溝對應的路基可不設工點，但是需對路基做一定的防護，并通過路基邊、側溝等將水流導至鄰近的宣泄口處。

(3)山區沖積扇的小橋涵應在主溝處分散設置。

(4)山前漫流無顯著溝槽地區，采取分片泄洪原則，結合現場、局部及地形圖，在主流水處設置小橋涵。

(5)平原區排水、排洪涵的設置，除了結合自然溝渠外，尚應考慮路基兩側平衡水位的需要，避免線路一側出現內澇。

(6)新增二線或改建既有線時，對于既有小橋涵，應在調查研究及經濟技術允許的條件下，盡量利用或部分利用既有建筑物，避免大拆大改。

3.2 一般涵洞的特點及適用條件［3，4，9］

(1)鋼筋混凝土圓涵

鋼筋混凝土圓涵便于集中制造，易于施工，適用于缺少石料地區，且有足夠填土高度的小跨徑涵洞且溝床縱坡較緩、流量較小的河溝或渠道。

當水流中夾帶泥沙石塊或樹枝雜草，可能造成淤塞和磨損時，應避免采用圓涵;在經常有水的河溝上，冬季有形成冰錐的可能時，不應采用圓涵;山區鐵路修建前交通運輸不便，往往造成運送管節的困難或破損，亦不宜采用圓涵;灌溉干渠、支渠上不宜采用圓涵;在一般斗渠上應避免用多孔圓涵。

(2)鋼筋混凝土蓋板涵

鋼筋混凝土蓋板涵的蓋板可以預制，施工工期短，對地基不均勻沉陷和地震的適應性較好，適用于無石料地區且過水面積較大的涵洞，并且溝床縱坡較陡、流量較大、具有積水條件的河溝上。

(3)鋼筋混凝土框架涵

鋼筋混凝土框架涵適用于軟土地基或低路堤地帶，尤其在當地缺水或缺少建筑材料的情況下，可以預制成成品拼裝施工，施工條件簡化，并可加快施工進度。但是該類涵洞基礎埋深較淺，涵身鋼筋保護層較薄，當河溝沖刷較大、水流中經常夾帶泥沙、石塊時，不宜選用該類型涵洞。

(4)鋼筋混凝土肋板涵

肋板涵一般適用于山區、丘陵區等流量不大的深沖溝地段，由于路基填土過高，普通的蓋板、框架涵無法承受板頂的巨大土壓力而不再適用;同時，與肋板涵相比，橋梁又因為長度較長、施工困難、經濟不合理，且墩臺施工中需大量刷土石方而造成大量廢棄方壓占土地時，可以考慮設置肋板涵。

(5)渡槽

渡槽是用以跨越河渠、山谷、洼地和道路的輸水建筑物，在鐵路工程中，一般適用于路塹段落的灌溉、輸水渠道，排洪渡槽慎用。

(6)倒虹吸管

當鐵路穿越農田灌區或與輸水渠道相交、兩者高程相差不大且無法滿足渡槽及涵洞的設置要求，經技術經濟比較后渠道又不便于改移的，可以考慮設置倒虹吸管。該類結構一般用于灌溉或人工輸水構筑物，不做排洪用;水流中含泥沙等雜物較多容易淤積的渠道，慎用倒虹吸管。

(7)既有小橋涵

既有小橋涵原則上應利用或部分利用，不應輕易廢棄。但是，有下列情形者，應考慮改建:

①既有橋涵雖經加固，但仍不能滿足設計荷載等級或行車速度者。

②既有橋涵及附近路基發生過沖毀等嚴重病害者。

③橋涵上游積水過深，危及行車及上游村鎮生產生活安全者。

④橋涵限界不能滿足地方規劃要求者。

⑤既有小橋涵為臨時性結構的，如鑄鐵管、陶瓷管或木結構等。

4 涵洞出入口的確定

涵洞的出入口有調節水流流速、流態和流向的作用，并保護涵洞及附近路基邊坡以及上、下游河床不受沖刷破壞［3］;另外，涵洞出入口位置的選擇，決定了涵洞的長度，影響整個涵洞工程量［10］。因此，合理確定涵洞出入口是涵洞設置的關鍵所在。

勘測階段線路縱斷面尚不穩定，故涵洞出入口亦不能在勘測時完全確定。為了在設計中合理確定涵洞的出入口，對于形狀彎曲的沖溝，視地形復雜程度，可以測量溝心或1∶500地形圖［5］，并以此作為設計的依據，通過現場調查并結合測量數據選定出入口。涵洞出入口高程均為實測值，極大地提高了設計精度。

涵洞出入口選擇時，遵循以下原則:

(1)涵洞出入口盡量順接原河溝，但當溝槽彎曲劇烈，原河溝不易順接時，一般情況下優先考慮順溝，對原溝裁彎取直，如若順溝引起的土方量過大或對下游的構筑物產生危害時，可考慮設置曲線或折線涵洞［8，9］。

(2)涵洞出口不得直沖農田及構筑物。

(3)當線路與溝渠、道路斜交時，一般應設置斜交涵。但當道路不上等級、溝渠較小，或改移后無不良影響、工程量不大，且經地方同意，可以設置正交涵。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．TB 10017—99 鐵路工程水文勘測設計規范［S］．北京:中國鐵道出版社，1999

［2］ 中華人民共和國鐵道部．鐵路工程技術手冊:橋渡水文［M］．北京:中國鐵道出版社，1999

［3］ 顧克明，蘇清洪，趙嘉行．公路橋涵設計手冊:涵洞［M］．北京:人民交通出版社，1993

［4］ 中華人民共和國鐵道部．鐵路工程技術手冊:涵洞與拱橋［M］．北京:中國鐵道出版社，1994

［5］ 程勉沖．山區高速公路勘察設計淺析［J］．鐵道勘察，2011(1):94-97

［6］ 劉春明．鐵路選線應綜合考慮的主要問題［J］．鐵道勘察，2007(2):69-72

［7］ 王燕．山嶺重丘區小橋涵設置［J］．河南交通科技，2000(6):19－21．

［8］ 阮繼紅．鐵路小橋涵設計質量通病探析［J］．鐵道標準設計，2011(4):55-58

［9］ 成威．淺談小橋涵勘測設計的有關問題［J］．交通科技，2002(5):25-26

［10］時麗霞．通過配合秦沈線施工對橋涵勘測設計中的常見問題分析［J］．鐵道工程學報，2005(3):58-60