山區(qū)高速公路橋涵設(shè)計(jì)探析

王清濤

【摘 要】 由于山區(qū)地段的高速公路地形條件復(fù)雜，與平原地區(qū)相比，山區(qū)高速公路建造橋涵時(shí)其勘察設(shè)計(jì)施工等都不盡相同。本文在積累了以往山區(qū)高速公路橋涵勘察設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)山區(qū)不同的植被、地形、地質(zhì)、地貌及水文等特點(diǎn)提出了在山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)橋涵的特點(diǎn)和基本原則。

【關(guān)鍵詞】 山區(qū)高速公路；橋涵；設(shè)計(jì)

1 引言

目前在我國(guó)平微區(qū)已基本形成高速路干線，但是山區(qū)高速公路則處于剛剛起步階段。橋涵是否設(shè)置恰當(dāng)，與工程造價(jià)及路基的穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)。尤其是在地勢(shì)條件險(xiǎn)峻復(fù)雜的山區(qū)，橋涵設(shè)計(jì)與施工是高速公路建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。

2 山區(qū)高速公路段橋涵構(gòu)筑物的布置特點(diǎn)

山區(qū)高速公路所處地形一般為地形起伏復(fù)雜的深谷溝壑區(qū)域。構(gòu)筑物的布設(shè)易受到山區(qū)地質(zhì)地形、植被狀況和氣候條件、地質(zhì)災(zāi)害、溪（河）流水位不恒穩(wěn)定等的限制影響，因此橋涵的設(shè)計(jì)需綜合考慮各種影響因素。山區(qū)橋涵主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

（1）谷溝地段多呈V形或U形谷，在同一座橋梁設(shè)計(jì)中，相鄰橋墩的高度差異往往比較大，導(dǎo)致橋梁上部構(gòu)造變形、下部構(gòu)造承載等差異較大，在選擇上部構(gòu)造結(jié)構(gòu)形式和橋墩形式時(shí)應(yīng)予以重視。

（2）由于地形條件復(fù)雜，并且高速公路多以彎線形式為主，從而產(chǎn)生了大量的彎橋。因此在設(shè)計(jì)平面時(shí)應(yīng)注意公路的平面線形、橋面凈寬等可以引起橋面排水的問(wèn)題。

（3） 由于地形的限制，山區(qū)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(chǔ)與橋臺(tái)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，在允許的情況下應(yīng)避免相互干擾，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合隧道洞口基礎(chǔ)和橋臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。

（4）山區(qū)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(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)橫向地形狀況合理選擇進(jìn)出口形式、涵位、涵底縱坡及基礎(chǔ)處理形式。

3 橋涵布置的基本原則

3.1 總體布置

（1）山區(qū)高速公路橋涵的選址應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地形、水文條件等，結(jié)合全路段的排水系統(tǒng)情況，布置合理，達(dá)到排水泄洪的目的。

（2）為確保橋涵基礎(chǔ)的穩(wěn)定，小橋涵一般要設(shè)在地質(zhì)條件良好、地形有利、河床水位穩(wěn)定的位置上延線線形布。同時(shí)要避免因橋涵的位置選擇不當(dāng)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(yīng)盡可能地與洪水主流方向相垂直。當(dāng)路線方向與洪水水流方向不垂直時(shí)，宜采取斜交布置的方式，來(lái)避免形成對(duì)橋涵洞口及基礎(chǔ)和路堤產(chǎn)生沖刷的較嚴(yán)重的渦流現(xiàn)象，同時(shí)保證泄洪暢通。

（4）山口沖積扇平原地區(qū)，應(yīng)設(shè)置小橋涵。兩積扇間的洼地，也應(yīng)該布置小橋涵。

（5）農(nóng)灌區(qū)的布設(shè)方式應(yīng)使小橋涵與農(nóng)田排灌系統(tǒng)相結(jié)合，不應(yīng)降低原有的排灌功能而改變?cè)械南到y(tǒng)。

（6）在截水溝地段，應(yīng)將橋涵洞設(shè)置在截水溝排水出口位置，以避免水流較長(zhǎng)對(duì)路基產(chǎn)生沖刷危害。

3.2 平面布置

（1）為了減少橋臺(tái)由于水流而產(chǎn)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(qū)地段公路小橋涵一般應(yīng)設(shè)計(jì)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(shì)，間距很近的兩溝，面積不大的匯水區(qū)，具備溝通合并的條件的區(qū)域，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，方可對(duì)兩溝進(jìn)行合并設(shè)涵，但要注意做好河溝相鄰排水溝的連接及路基防護(hù)工作。

（4）當(dāng)由于路基的填土較高，原溝的底縱坡較陡，不宜沿溝設(shè)置橋涵的，可進(jìn)行移位，改在邊坡的一側(cè)設(shè)置。

（5）對(duì)于具有雞爪形山面的路段的無(wú)明顯溝谷的，或者一側(cè)匯水面積較大的坡面，須在適當(dāng)?shù)奈恢貌荚O(shè)橋涵。

（6）由于山區(qū)暴雨洪水的流速快，匯集快，水勢(shì)兇猛，為確保路基安全，雖無(wú)明顯溝壑處也要每隔300米左右設(shè)置涵洞，避免由于路基內(nèi)側(cè)邊溝集水過(guò)大、過(guò)深，需將內(nèi)邊溝水引出，防止外側(cè)邊坡被沖毀。

3.3 立面布置

山區(qū)高速公路橋涵立面布設(shè)要與地質(zhì)、地形、水文、路線要求相結(jié)合來(lái)確定，做到基礎(chǔ)穩(wěn)、進(jìn)口順、出口不落空，同時(shí)滿足設(shè)計(jì)流量，做到水流順暢。

3.3.1 緩坡橋涵的設(shè)計(jì)

當(dāng)沖溝、天然河谷的坡度較緩時(shí)，山區(qū)高速公路橋涵根據(jù)實(shí)際地形，按照較小緩坡向上游延伸設(shè)置橋涵底鋪砌。如果河流容易產(chǎn)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(biāo)高基礎(chǔ)上適當(dāng)進(jìn)行降低。

當(dāng)沖溝、天然河谷的坡度較陡時(shí)，而通過(guò)緩坡方式設(shè)置橋涵基礎(chǔ)時(shí)，常用方法有：

① 涵底臺(tái)階式布設(shè)、涵底砌石處理。

②調(diào)整涵洞的方向。

③在進(jìn)口處開(kāi)挖護(hù)砌。

④洞口進(jìn)行懸空處理。

3.3.2 陡坡橋涵的設(shè)計(jì)

當(dāng)依據(jù)地質(zhì)條件必須設(shè)置成陡坡涵時(shí)，要充分利用地形與地質(zhì)條件，做到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)節(jié)約。對(duì)于弱風(fēng)化地基或土質(zhì)地基河溝，可設(shè)計(jì)為斜置式陡坡。當(dāng)然設(shè)計(jì)涵洞不一定要拘泥于形式，要根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

在山區(qū)高速公路段進(jìn)行橋涵的設(shè)計(jì)，由于受地質(zhì)、地形等的影響，必須在與實(shí)地聯(lián)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的反復(fù)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(jìn)出口形式對(duì)縱面的影響、整體協(xié)調(diào)性對(duì)平面的影響及涵底鋪砌縱坡的調(diào)整。另外，橋涵運(yùn)營(yíng)后的加固與養(yǎng)護(hù)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(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

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