某山区高速公路小桥涵的布设及优化策略

　　道路与桥梁工程师论文（精选范文10篇）之第七篇

　　摘要：针对目前山区高速公路小桥涵设计优化过程存在的问题， 以实际工程项目为例， 分析了小桥涵的布设现状， 并提出了优化控制的方法对策， 其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明， 只有在明确工程小桥涵所处地质地形条件的基础上， 才能使设计优化方法的运用起到事半功倍的效果。

　　关键词：山区高速公路； 小桥涵； 桥涵选址； 涵洞结构；

　　0 引言

　　山区高速，作为道路交通系统的重要组成部分，其是实践全面小康战略发展道路的关键。然而，在实践建设过程中，因所处的山区地质环境复杂，增加了高速公路工程建设使用的安全可靠性。为使工程建设既满足交通系统环境的建设需求，又不受所处地质复杂问题影响。相关建设者应对小桥涵所处的地质水文环境进行实地勘察，即在明确工程开展问题局限的情况下，对现有设计方案进行调整。如此，工程建设的质量效果不仅得到应有保证，还在一定程度上降低了建设工作开展的造价成本。

　　1 工程概况

　　某地区的山区高速公路，建设全长约为24 km的工程项目。经工程沿线所处的地质条件复杂，即建设过程不得不面临丘陵山地、沟深坡陡以及地势起伏较大的问题。为此，建设者采用勘察手段对地质环境进行分析，发现此高速公路路段存在众多山体滑崩问题。如山间槽谷洼地存在厚度较大的软土层，且以不均匀状态分布。故而，山区高速公路工程建设人员将本工程二标段长约10 km进行了36道小桥涵的设置。这里的桥涵构造有两种方式，即圆管涵与盖板涵。要想对其设计使用质量进行控制，需分析其布设现状，以结合实际情况优化与完善小桥涵，最终提高工程项目建设使用的整体性。

　　2 山区高速公路小桥涵的布设现状

　　2.1 平面布设现状

　　首先，对于顺沟的设置，应保证小桥涵顺应水流方向进行布设。此过程，不能改沟强求正交，并将路线与涵洞夹角控制在规范要求范围内，进而满足山区高速公路小桥涵的建设使用需求。

　　其次，小桥涵应根据工程平纵排水情况进行定位，并在不影响上游河流泄水情况下，设置排水沟作用于汇水面积较小的河沟中间。如此，相邻的两个河沟，就可完成一个小桥涵的设置。

　　最后，布设应根据路线上游水文环境，对积水浸泡路基问题现象进行控制，以满足下游涵洞与泄洪设施选址的需求。

　　2.2 立面布设现状

　　一方面，对于缓坡小桥涵的布设，当上游河沟坡度≤30%时，就可将小桥涵顺应至上游方向并经桥涵底铺砌，来使原沟底与上游坡率一致。对于上游冲刷较大的问题，小桥涵涵底铺砌应低于原沟底标高，即下降20 cm最佳。如此，就可保证冲刷后涵底标高比河床标高低，进而提高排水设施作用环境效果。对于上游河沟坡度>5%时，设计人员应从涵洞方向调整、涵底台阶式布设以及涵底砌石处理，来强化立面布设效果。

　　另一方面，陡坡小桥涵的布设，应根据土质地基河沟涵底纵坡情况进行设置。如纵坡≤10%,或是弱风化地基河沟涵底纵坡≤30%,需将小桥涵出口设置为扶壁式或是齿状。当土质地基河沟的涵底纵坡>10%,或是弱风化地基河沟涵底纵坡>30%,均可将陡坡涵确定为平阶式。当小桥涵处在地势陡峭地质环境，需将缓坡涵底与陡坡涵底结合起来，以完成中间跌水过渡段的设置。

　　3 山区高速公路小桥涵的设计优化策略

　　3.1 设计优化---涵洞结构

　　由于本山区高速公路所处的地质环境具有地势起伏不定特点，因此，多数小桥涵应按照汇水面积小且无通航要求条件，将圆管涵直径控制在1.5 m.这样一来，不仅满足了工程所处环境的泄洪流量要求，还为后期的清淤工作开展提供了环境条件。再加上，管涵的造价成本低，在很大程度上保证了山区高速公路工程建设使用的经济效益。

　　3.2 设计优化---桥涵选址

　　经分析，因桥涵位置对水位影响较大，所以，设计优化控制人员需将涵洞设置在封闭汇水区域的最低位置。此过程，为保证泄洪或是涡流现象的控制目标达成，还应将出口与水流方向进行一致性控制。本工程，因为缩小原地面高差较大，所以设计方案需在涵洞中间进行两个竖井的增设，以在控制地面高差影响同时规避其他问题。然而，此设计方案的运用，却会增加涵洞造价成本、增加施工控制难度以及增加维修运营成本。故而，设计人员按照施工图纸对涵洞位置进行测量，并通过对比分析后，将涵洞设置在沿着山坡等高线平移值K15+154处。由于平移涵洞的进口标高与原定涵位进口标高差距不大，因此，出口标高比原定涵位处的出口标高高，容易导致涵洞出水排至路基急流槽。优化设计人员应将涵洞长度确定为34 m,即通过缩短、取消中间增设的两个竖井以及将八字墙结构确定为涵洞进出口。如此，经对此涵洞设计方案调整进行分析，发现不仅节约了造价约9万元人民币，还保证了涵洞作用于工程环境的功能效果。

　　3.3 设计优化---地质影响控制

　　根据工程所处的山地条件，山坳内被开发为水稻田。经实地勘察，因常年处于蓄水淤积状态，使得土层承载能力下降。小桥涵选址如在此处，为保证建设使用质量效果，需对软土路基进行清淤换填处理。以K18+050处的涵洞为例，其设置与山坳低洼部位的水稻田区域。为提高涵洞设置的可靠性，需将优化设计方向确定为通行与排水。如表1所示，为涵洞主要设计参数。

　　表1 K18+050处涵洞设计参数要求

　　经对地质勘察报告进行分析，涵洞选址所处的软土层厚度为7 m,土体承载能力无法满足高速公路工程的建设使用要求。为保证工程建设质量，涵洞应采用桩基础设计，并将涵洞设计42根直径为1.8 m的钻孔灌注桩。

　　实际施工建设过程，相关单位认为造价成本过高。相关人员联系设计单位对施工现场进行勘察，确定将涵洞移至附件山脚处，具体位置为K18+024.由于重新选取的地形比原涵洞高，因此，涵洞标高较低，可通过开挖疏通涵洞进水口来保证涵洞进水口的集水能力。如此，小桥涵建设所处的地质条件得到了改善。涵洞基础也从原来的桩基础改设为整体式筏板基础。具体来说，就是通过换填砂垫层完成软土层的路基处理，进而使软土路基承载能力达到工程建设预期。

　　但在此情况下，设计图纸上涵洞出水口面对的水稻田建成后排水仍会对水稻田的耕作带来影响。施工单位基于对周边人民群众的考量，取消了部分涵洞建设，转而采用边沟排水方式替代涵洞排水。这样一来，不仅大幅降低了工程建设速度，还降低了工程施工建设的造价成本。故而，本山区高速公路的小桥涵建设需集合所处的地质条件，来确定设计优化方案，继而提高方案落于实践的科学合理性。相关建设者还应综合多方因素，如经济性、周边环境影响以及建设工作开展难度，来衡量优化设计方案。

　　4 结束语

　　综上所述，当高速公路所处的建设环境为山区，就意味着工程建设不得不面临丘陵山地、沟深坡陡以及地势起伏较大等不稳定问题。为对上述负面影响因素进行控制，相关建设者需根据工程所处的山地条件，经实地勘察对桥涵选址进行设计优化。对于桥涵位置对水位影响较大情况，设计优化控制人员需将涵洞设置在封闭汇水区域的最低位置。与此同时，为保证泄洪或是涡流现象的控制目标达成，还应将出口与水流方向进行一致性控制。事实证明，只有这样，才能将最具效用的小桥涵设计方案作用于不同环境条件的山区高速公路建设实践，进而推动道路交通运输网络的健康稳定发展。

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