楊秀開

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

鐵路建設的不斷加速，越來越多的鐵路線路穿越山區(qū)。而在山區(qū)鐵路建設中，涵洞作為建設在鐵路上的重要構(gòu)筑物，其質(zhì)量直接關系到鐵路運輸?shù)陌踩晚槙?。因此，提高山區(qū)鐵路涵洞勘察設計質(zhì)量已成為一個亟待解決的問題，必須要重視對其進行深入的研究，不斷提高山區(qū)鐵路涵洞的整體勘察設計效果，從而進一步推動我國鐵路建設行業(yè)的發(fā)展。

1 項目概況

本項目為漢中至巴中至南充鐵路南充至巴中段，位于四川省東北部，線路自蘭渝線南充北站引出，途徑南充市蓬安縣、南充市儀隴縣、巴中市恩陽區(qū)、巴中市巴中區(qū)，接入巴中東站至本線設計終點，正線全長151.919 km。線路行經(jīng)四川盆地東北部、米倉山南麓低山區(qū)，整體上地勢呈東北高，西南低，自巴中至南充地勢逐漸降低。沿線經(jīng)過老君山、青云山、玉龍山、嘉陵江、恩陽河、巴河等著名的山川河流，地勢高低起伏，兇險陡峭，地貌單元分為丘陵區(qū)、低山丘陵區(qū)和河谷階地區(qū)三大地貌單元。

2 橋涵設計原則

2.1 涵洞布設原則

如果山區(qū)鐵路涵洞的定位不準確，可能會導致施工過程中需要變更設計方案，從而增加施工時間和成本。因此，在山區(qū)鐵路涵洞建設中，準確的定位至關重要。涵洞的定位需要考慮多個因素，如地形地貌、水流情況、交通路線等。對于山區(qū)或丘陵地帶，應優(yōu)先選擇地勢相對平坦、河流比較寬闊的位置；而對于平原區(qū)域，則可以根據(jù)地形高低和水文特征來確定涵洞的位置。另外，涵洞的設計還需要考慮周邊道路的交通量和速度等因素，以確保山區(qū)鐵路涵洞的安全性和可靠性。為了準確定位涵洞，需要使用現(xiàn)代化的測量儀器和技術(shù)，例如，利用全站儀和GPS 等技術(shù)，可以實現(xiàn)對山區(qū)鐵路涵洞里程和涵軸方向的高精度測量。此外，還需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況對涵洞的位置進行實地核查和調(diào)整，確保施工過程中不會出現(xiàn)位置偏差和誤差。

在進行山區(qū)鐵路涵洞布設時，需要考慮多方面因素。第一，要確保現(xiàn)有的交通、排洪和排水系統(tǒng)不受影響，以免給周邊居民和企業(yè)帶來不必要的困擾和損失。因此，在選擇涵洞位置和孔徑時，必須充分考慮當?shù)氐牡缆泛蜏锨闆r，選用合適的技術(shù)方案，確保涵洞建設后能夠?qū)崿F(xiàn)快速和安全的交通運輸，同時滿足排水和排洪的需要。第二，為了滿足當?shù)氐陌l(fā)展需求，涵洞的規(guī)劃和布局也需要考慮到地方規(guī)劃和土地利用等因素。在確定山區(qū)鐵路涵洞數(shù)量和孔徑時，需要結(jié)合當?shù)氐慕?jīng)濟、人口和環(huán)境等因素進行科學評估，確保涵洞建設既能滿足當前的需求，又能夠為未來的發(fā)展留下一定的空間和余地。第三，山區(qū)鐵路涵洞的建設還需要遵守相關的法律法規(guī)和標準規(guī)范，確保建設過程中的技術(shù)要求和安全措施得到落實。在設計和施工過程中，需要注重質(zhì)量控制和安全監(jiān)管，確保涵洞建設后能夠長期穩(wěn)定運行，并為當?shù)氐慕煌òl(fā)展和防洪排水做出積極貢獻。

2.2 涵洞式樣及孔徑選用原則

山區(qū)鐵路涵洞是處理路面交通和山區(qū)排水問題的重要結(jié)構(gòu)之一。選擇合適的涵洞類型和孔徑大小需要綜合考慮多個因素，包括但不限于水文、地質(zhì)、填土高度、立交要求、材料來源和運營養(yǎng)護等。鋼筋混凝土框架涵是常見的涵洞類型，可以適用于大多數(shù)情況。但對于站場內(nèi)填土較高的地方，則使用蓋板涵或肋板涵更為合適。由于燃氣管線需要保護，可以采用無底板的蓋板涵作為燃氣管線護涵，能夠達到良好的效果。在進行既有線接長涵時，一般選用相同類型和孔徑的涵洞，以保持整體性和統(tǒng)一性。涵洞頂部填土高度一般不小于1.5 m，控制路肩高程時應與路肩齊平或略低，這有助于提高涵洞的穩(wěn)定性和安全性。標準涵洞孔徑有1.0 m、1.5 m、2.0 m、3.0 m、4.0 m、5.0 m、6.0 m 等多種選擇，可以根據(jù)實際需要進行選擇和設計。綜合考慮這些因素并做出合理的選擇，能夠確保涵洞的應用效果和安全可靠性。

3 提高山區(qū)鐵路涵洞勘察設計質(zhì)量的措施

3.1 加強勘察工作

涵洞的勘察是設計前的第一步，它直接關系到后期設計方案的合理性和可行性。在進行涵洞的勘察工作時，應該充分了解地質(zhì)、水文、氣象以及地形地貌等自然條件以及工程環(huán)境情況，對既有線路交通流量、構(gòu)造形式、技術(shù)難度等因素進行全面考慮。需要特別注意以下幾點：

（1）了解地質(zhì)條件。山區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件復雜多變，具有地形陡峭、巖石裸露、滑坡泥石流等特點，因此在進行山區(qū)鐵路涵洞勘察過程中需要重點關注地質(zhì)構(gòu)造、地下水位、地基承載力等方面的問題。只有全面了解地質(zhì)條件，才能為后續(xù)的設計提供充分的依據(jù)。本項目中就存在不良地質(zhì)條件，比如南充至巴中段的巖性主要為砂巖、泥巖、粉砂巖等，巖石力學性質(zhì)較差，產(chǎn)狀較為平緩，風化強烈，坡面松散堆積物較厚，在地下水作用下，沿土石界面或不同時期堆積面、軟弱面形成堆積物滑坡，一般規(guī)模較小，多為淺、中層滑坡，局部為基巖滑坡。

（2）了解水文條件。山區(qū)地域內(nèi)降雨量大，徑流強，常引發(fā)洪水災害。為了保障山區(qū)鐵路涵洞的安全可靠性，在勘察設計時需要全面掌握水文條件及其變化規(guī)律，包括河道橫截面形狀、河床高程、設計洪水位等信息，同時還要考慮山區(qū)鐵路涵洞對下游水位的影響。只有充分了解這些水文信息，才能做出科學合理的設計和決策。另外，由于本項目中地下水類型為孔隙潛水和基巖裂隙水，水位埋深較淺，水量較豐富，接受大氣降水及地表徑流補給，以蒸發(fā)排泄為主，季節(jié)變化幅度大。因此，在勘察設計過程中，還需要充分考慮這些地下水資源的開發(fā)利用和環(huán)境保護等問題。為了在開發(fā)利用和保護之間取得平衡，需要進行綜合評價和科學規(guī)劃，制定合理的開發(fā)利用方案，采取有效的保護措施，確保地下水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。

（3）了解氣象條件。山區(qū)氣候復雜，受地形、海拔高度等因素影響，常出現(xiàn)溫差大、降雨多等特點。這些自然條件使得山區(qū)易發(fā)生自然災害，如山洪、泥石流等。因此，在勘察山區(qū)鐵路涵洞時，需要考慮當?shù)氐臍庀髼l件，以便更好地了解可能面臨的不良氣象情況。同時，為了確保涵洞能夠應對不同的氣象情況，需要進行綜合實驗室模擬和歷史數(shù)據(jù)分析，以評估涵洞的可靠性和穩(wěn)定性。例如，可以通過模擬不同強度的降雨來測試山區(qū)鐵路涵洞的排水能力，以確保其在暴雨天氣下仍然能夠正常運作。此外，歷史數(shù)據(jù)也是一種重要的參考，通過對過去幾年的氣象和自然災害情況進行分析，可以幫助預測未來可能出現(xiàn)的情況，并為山區(qū)鐵路涵洞的設計提供有價值的指導。本項目所在地區(qū)中的年平均氣溫17 ℃，極端最高氣溫41.6℃，極端最低氣溫-4.5 ℃，最冷月平均溫度3.3～6.5℃；年平均降水量987.2～1 100.9 mm，年最大降雨量1 735.2 mm，年平均蒸發(fā)量985.5～1 151.9 mm，最大風速0.8～2.0 m/s，主導風向NE。對鐵路工程影響的氣候分區(qū)為溫暖地區(qū)。

（4）了解地形地貌。每座涵洞設置位置都不同，有的在山洼、有的在河流、有的在平原、有的在路面，各位置地形情況不一，在進行山區(qū)鐵路涵洞設計時必須充分考慮地形地貌因素，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定涵洞角度、結(jié)構(gòu)類型、孔徑大小等情況。比如，如果山區(qū)鐵路涵洞建立在山洼之間，則要注意山脈的高度和坡度；如果建立在河流之中，則要考慮水流深度和流速情況；如果建立在道路之上，則需考慮道路通行情況；總之，涵洞的設計必須針對不同的自然條件進行針對性的設計。

3.2 強化設計規(guī)范性

山區(qū)鐵路涵洞的設計需要遵守相關的規(guī)范標準，以確保其符合安全、可靠、經(jīng)濟、實用等要求。在設計過程中需要特別注意以下幾點。

（1）遵循相關規(guī)范。涵洞的設計需要嚴格遵守國家和行業(yè)的相關規(guī)范，如《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》《鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)范》等。這些規(guī)范具有法律效力，確保了涵洞的安全性和可靠性。此外，還可以采用新型材料和技術(shù)，提高結(jié)構(gòu)強度和耐久性，同時降低建造成本和維護費用。

（2）注重設計細節(jié)。山區(qū)鐵路涵洞作為排洪和交通基礎設施的重要組成部分，其設計需要注重細節(jié)，以確保其使用壽命和安全性。其中，關鍵因素包括水流分布、混凝土強度以及結(jié)構(gòu)厚度、鋼筋布置等。第一，對于山區(qū)鐵路涵洞來說，水流分布是一個重要的考慮因素。在設計過程中，必須仔細研究水文數(shù)據(jù)，考慮河道的流量和速度，以及洪水頻率和概率。這樣可以為涵洞的孔徑和類型提供指導，以確保其能夠有效地處理水流，并保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第二，混凝土強度和結(jié)構(gòu)厚度也非常重要?；炷翉姸然蚝穸炔蛔憧赡軐е律絽^(qū)鐵路涵洞在使用過程中出現(xiàn)裂縫和損壞，這將影響其承載能力和使用壽命。因此，在設計過程中，需要精確計算涵洞所需的混凝土強度和厚度，并確保在施工過程中控制好水漿的配比和振搗密度，以確?；炷恋馁|(zhì)量。

（3）考慮設計變量。在山區(qū)鐵路涵洞的設計過程中，設計變量是非常重要的因素之一。這些變量包括但不限于洪水流量、地下水位、地震烈度等。這些變量會影響山區(qū)鐵路涵洞的結(jié)構(gòu)和安全性能，在設計時需要進行綜合考慮。對于洪水流量來說，需要根據(jù)當?shù)氐臍v史數(shù)據(jù)和氣象預報來進行評估。如果涵洞所處的區(qū)域經(jīng)常受到洪水侵襲，那么在設計時就需要設置較大的洪水流量值，以確保涵洞的安全性能。但如果該區(qū)域洪水情況較為穩(wěn)定，可以適當降低洪水流量值，以減少造成的浪費問題。地下水位也是一個重要的設計變量，會影響山區(qū)鐵路涵洞的排水效果和承載能力。如果地下水位較高，需要加強涵洞的防水措施，并考慮增加降水措施來防止積水。同時，還需根據(jù)實際情況調(diào)整涵洞的承載能力，以確保其能夠承受地下水位壓力。地震烈度也是涵洞設計時需要考慮的因素之一。在地震區(qū)域，需要設置較高的地震烈度值來確保涵洞的抗震性能。但在非地震區(qū)域，可以適當降低烈度值，以減少造成的浪費問題。

3.3 優(yōu)化設計方案

（1）選擇合適結(jié)構(gòu)。針對不同的地質(zhì)、水文等自然環(huán)境，可以根據(jù)實際情況選擇適當?shù)脑O計方案，同時還需要考慮成本和工期等因素。第一，選擇合適的山區(qū)鐵路涵洞結(jié)構(gòu)形式。在選擇涵洞結(jié)構(gòu)形式時，需要考慮多個因素。第一，要充分了解當?shù)氐牡匦蔚孛矖l件，包括河岸高差、流量、土質(zhì)情況等，以確定所需承載力和通水能力。第二，考慮施工便捷性和維修方便性，以確保日后的維護和維修工作可以順利進行。對于山區(qū)鐵路涵洞結(jié)構(gòu)形式的選擇，常見的有框架涵、蓋板涵、圓管涵等?？蚣芎且环N矩形或其他規(guī)則形狀的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有較高的承載力和耐久性，適用于較大的水流量和水平跨度。蓋板涵是山區(qū)鐵路涵洞的一種形式，它由蓋板、涵臺及基礎等部分組成，受力明確、構(gòu)造簡單、施工方便、排洪能力強，適用于高填土區(qū)域。圓管涵則是由鋼筋混凝土圓形管道組成的結(jié)構(gòu)，可以有效減少水流的阻力，適用于中小型水流量和較小的水平跨度。

（2）合理設置護坡。在山區(qū)鐵路涵洞的設計中，護坡是防止河水侵蝕和維護水道穩(wěn)定的重要措施之一。合理設置護坡有助于保護涵洞出入口基礎、邊坡和維持水道的通暢，同時還可以增強涵洞的穩(wěn)定性。在設置護坡時，需要考慮多種因素，如周圍環(huán)境、地形和氣候等。具體來說，如果周圍環(huán)境復雜，地形陡峭，或者經(jīng)常遭受洪水襲擊，那么就需要更加堅固和穩(wěn)定的護坡來保護河岸和山區(qū)鐵路涵洞基礎。此外，如果水流較快或水位變化大，就需要更加牢固的護坡來確保水道的穩(wěn)定和順暢。除了考慮周圍環(huán)境和水道特點，還需要注意護坡的類型和材料選擇。目前常見的護坡類型有混凝土、片石等。具體選擇哪種類型需要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況進行評估，例如現(xiàn)有的地形和材料可用性等。在設置護坡時考慮其對涵洞的作用和影響。護坡的大小和位置應該與涵洞相匹配，以確保其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和功能完善。同時，護坡的設置還應符合相關的安全標準和法規(guī)，以保障公共安全。

4 結(jié)束語

隨著我國鐵路建設的不斷發(fā)展，越來越多的鐵路線路穿越山區(qū)。在這些地區(qū)建設涵洞是確保鐵路安全通行和交通通行、防洪排水的關鍵措施，其勘察設計質(zhì)量直接影響著鐵路安全運營和服務質(zhì)量。為了提高山區(qū)鐵路涵洞勘察設計質(zhì)量，需要加強對勘察設計人員的培訓和教育，增強其專業(yè)技能和責任意識。同時，應該建立科學的設計標準和規(guī)范，嚴格執(zhí)行質(zhì)量控制流程，確保每一個環(huán)節(jié)都符合要求?？傊?，提高山區(qū)鐵路涵洞勘察設計質(zhì)量是一項長期而艱巨的任務，需要所有建設人員共同努力，以確保鐵路運輸?shù)陌踩?、高效和可持續(xù)發(fā)展。