摘要：小桥涵是高速公路工程的重要组成部分，小桥涵设计是否合理，对正常排洪排水、路基防冲刷和公路设施正常使用有重要影响，因此必须根据地形和地质等实际情况，做好小桥涵设计，明确各项设计要点。基于此，文章就结合具体情况分析高速公路小桥涵的设计。
关键词：高速公路；小桥涵；设计要点
引言
在高速公路中，小桥涵与高速公路沿线的民生有直接关系，所以其设计必须满足高速公路的行车需要。目前我国高速公路的建设规模越来越大，在山区、丘陵等地区的高速公路建设中小桥涵尤其重要。因此，要结合高速公路小桥涵设置的合理性，优化高速公路小桥涵设计，把握小桥涵设计的积极意义。
1 高速公路小桥涵的布设现状
1.1 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。
1.2 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20cm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。
2 小桥涵设计优化
2.1 桥涵总体布设
桥涵所在位置的地质条件应良好，且地基稳定可靠，保证基础稳定性，并减少用于加固作业的投资及工程量。此外还应避免由于位置不当产生的一系列问题，如排洪受阻、路基冲刷、大量积水等。选择涵洞形式时，应对地形地势、填土高度和相应的造价及工程量进行综合考虑。对高速公路进行设计时，因地形条件复杂，有很大的相对高差，所以填方高度超过20m的高填路基普遍存在。现在多按照现行规范对涵洞进行总体设计，这使得结构尺寸极大，在基础设计中，不得不使用扩大基础与桩基础，此时当高填方路段属于分离式路基时，进一步增大了设计和施工的难度。涵洞施工过程中，对高填方路基而言，它属于典型的控制工程，会使工期出现延后，上述问题均需在涵洞形式选择时予以重点考虑。值得一提的是，在现有高速公路当中，利用过全新涵洞形式，即泄水涵洞。总的来说，对小桥涵进行设计时，应灵活选择设计方案。
2.2 桥涵平面布设
小桥涵应严格按照以下基本原则进行平面布设：
（1）沿沟布设，每沟一涵。当高速公路所在位置的地形较为陡峭时，应沿河沟中水流的方向对小桥涵进行布设，无需通过改沟强行实现正交，同时路线和涵洞之间夹角不能太小。
（2）河与沟合并，避免工程量增加。当地势较为平坦时，其汇水面积往往较小，在不会对上游正常泄水造成影响的基础上，建议在两条相邻的河沟之间布设一条排水沟相连。
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（3）按照平、纵向排水充分结合的原则确定小桥涵的具体位置。
（4）和地形地势与地质条件要充分结合。比如，在呈连续分布的“鸡爪沟”特殊地形当中，如果沿路线的纵坡采用边沟进行汇水这一方法可行，则可对两沟合采用一处小桥涵。
（5）桥涵的高度应通过综合考虑确定。
（6）充分考虑水塘的下游部分。如果路线从山坡处及其附近经过，且上坡的上游存在水塘时，应采用涵洞来防止暴雨将路基淹没。
（7）通过分析确定路段是否可能产生山泉，并预测其可能造成的影响。
（8）尽可能做到就地取材，充分利用地区现有材料，在满足技术要求的基础上，采用片石砌筑桥台和石砌拱涵。
因高速公路及其小桥涵设计都存在很多无法预见的影响因素，所以在设计过程中必须对上述原则予以灵活运用。
2.3 桥涵立面布设
在里面布设的设计过程中，应根据地形地势方面、水位地质方面及路线方面的要求确定最佳的布设方案，要做到进口处平顺、基础稳定和出口处不落空，并符合设计流量要求，使水流保持顺畅。此外，还要重视并做好进口和出口的处理。
（1）缓坡小桥涵
如果河谷及冲沟坡度很缓，则小桥涵需要根据实际的地形情况来设置，以不超过0.30%的坡度不断向上游延伸，此时要注意上游和沟底的坡率应保持一致。若从地质条件的角度看易出现较大的冲刷，则应适当降低涵底标高，使冲刷后涵底不比河床高。
如果河谷与冲沟坡度超过5%，且基础采用缓坡方式进行布设时，可采用以下几种方法：第一，对涵底采用砌石进行处理，并按台阶式布设。该方法需用到大量石方，同时地质条件应良好，不仅基底应有较强承载力，而且横向与纵向都应保持均匀。此外，应尽可能减少砌石方量，运用紧密干砌的方法。如果区域地下水较为丰富或者冲刷较为严重，应慎用；第二，对涵洞的方向进行调整，在等高线密集处，如果涵洞的方向和等高线之间的夹角较大，则会产生陡坡涵，针对这一情况，应减小等高线和涵洞之间的夹角，以此减小涵洞底部的坡度。然而，应注意选择适宜的附属工程，如护坡加固、引水沟与导流构造物，并对洞口形式的选择予以充分考虑；第三，进口部位的开挖护砌，将出水口部位的涵底实际标高作为基准，根据坡度，将其顺延到进水口部位，对进水口部位进行开挖。此时，应注意避免进水口处积水和路基由于急流而冲毁。通常可采用设置竖井的方法，在陡坡上布设急流槽来降低冲毁发生概率；第四，涵洞口的悬空处理。如果涵洞出口设有挡墙，则对落水点实施防冲刷处理即可。通常，需在出口部位采用片石混凝土进行砌筑，由底面到地面，把整个悬空处填满后进行适当的跌水设计，以此减小水流的噪声。
（2）陡坡小桥涵
以现场的实际条件为依据，若必须布设陡坡涵，应充分考虑和利用好地形地势及地质条件，保证经济合理性与结构稳定性。针对涵底纵坡在10%以内的土质沟，以及涵底纵坡在30%以内的弱风化沟，建议按斜置式陡坡进行布设，将基础底做成“齿状”，也可直接布设护壁形出口；如果坡底坡度超过30%，则一般按平阶式进行布设。在地势较为陡峭的位置布设涵洞时，不可拘泥于形式，应根据现场的实际情况进行灵活使用，对陡坡和缓坡两种形式进行联合使用，在中间段采用跌水来过渡。
3 结语
路基工程中都会设置小桥涵，高速公路也不例外，其是为了跨越小沟坎和路基横向排水设置的构造物，影响着高速公路的排水，并对路基稳定、工程造价、使用质量等产生直接影响。因此，在高速公路设置小桥涵时，要根据高速公路的特点进行优化，这样才能真正发挥小桥涵的作用。
参考文献：
[1]李欣欣.高速公路小桥涵的设计分析[J].交通世界，2018（09）：64-65.
[2]王希超.高速公路小桥涵设计分析[J].山西建筑，2015，41（32）：142-143.
[3]孙宁.高速公路小桥涵的布置与设计[J].价值工程，2011，30（12）：100.
论文作者:冷易勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/7
标签：桥涵论文; 涵洞论文; 高速公路论文; 路基论文; 陡坡论文; 河沟论文; 坡度论文; 《基层建设》2019年第31期论文;