摘要：季凍區丘陵地形小橋涵的設計應綜合考慮多方面的因素，應綜合考慮路基設計、路基防護工程及當地實際情況，經多方案的比較，以選取最佳方案。
關鍵詞：季凍區丘陵地形;小橋涵;設計
新疆伊犁地區多山豐水，小橋涵是主要的排水構造物，丘陵區公路經常要跨越河谷、或伴山而行，高填土、雞爪溝等情況隨處可見，該區域屬于嚴寒地區，年降水量較多，這對小橋涵有著很多不利的影響，小橋涵的設計是否合理、能否滿足排水及抗凍要求，對保證公路運輸暢通、節省投資起著很大的作用。
以特克斯縣S220線K142+480至吾爾塔米斯牧場公路工程為例，道路全長18.55Km，地質狀況較復雜，全線共分為三個地質區域：山麓斜坡堆積凹地硬土類工程地質區、山麓斜坡堆積凹地硬土類工程地質區、剝蝕構造丘陵軟巖硬土工程地質區。本次針對山麓斜坡堆積凹地硬土類工程地質區進行分析。
基礎資料：
山麓斜坡堆積凹地硬土類工程地質區分布于路線K7+000～K15+000。該段主要由暫時性流水在山前堆積的大量洪積物與山坡上面流水所攜帶的坡積物在一起形成的山前傾斜平原，沿線地基土巖性多以含細粒土礫及含礫細顆粒土為主，結合路線上其余各點的原狀土樣分析成果，綜合判定此類型粉質粘土為輕微～中等濕陷性土，進行處理后方可使用，承載力建議值120kPa，回彈模量為24MPa，承載比(CBR)為5%～15%。
本區的不良地質主要是滑坡和水石流，常見的主要道路病害地面及路基融化下沉、路面翻漿、在本區以路面翻漿較為突出。
特克斯地處溫帶半干旱地區，年極端最高溫度36.2℃，極端最低溫為-33.4℃。降水量以四至九月份為最多，最大凍土深度133cm。
含水巖組的水文地質特征以基巖裂隙水為主。沿線兩側特克斯河以北的山區受大氣降水的直接補給形成地下水，將其大部份以泉的形式排泄于溝谷中轉化為地表逕流。公路沿線抗震設防烈度為8度，沿線路基土為非液化土層。
一.丘陵區小橋涵位置的選定
1.1 布設小橋涵，應做到“進口順、水流穩”，避免發生絮流、旋渦等現象，本項目位于丘陵區，沖溝、雞爪地較多，小橋涵位的選擇一般情況下應順應溝渠的流向，使水流順暢，斜交角不應大于45度。本項目周圍為牧區，受周圍地物限制較少，酌情考慮減小斜交角或設置為正交。在相鄰沖溝距離較近時，合并為一個較大的涵洞，布設于地勢較低的涵位，同時作好引、排水工程，增設路基防護，細化排水工程設計，使匯水區域的水流能沿排水(邊)溝順利的經涵洞排出路基。
1.2 小橋涵位置一般應服從最佳路線走向的原則，本項目沿吾爾塔米斯河河谷東側布設，位于河谷的右側，原有老路為簡易道路，在勘察設計過程中對線形進行了優化設計，河流部分區域向東側有改道，但西側有較寬闊的河床，形成了明顯的“S”形河床，根據實際情況，在滿足現行道路規范和較少的增加工程量的情況下，考慮到河流有繼續向路線改道的可能，在河流距離路基較近處，對“S”形河道進行了裁彎取直，道路線形可得到較大的優化，擴大了河流與道路的間距，提高了路基的安全系數。考慮到洪水期河流的水位會急劇增高，有漫上路基的可能，于靠近河谷的那一側路基根據洪水期的水力計算，進行路基防護的抗沖刷計算。
1.3 在縱坡比較大的傍山路基上建造涵洞，有時為了讓涵洞進口面對上坡邊溝、出口傾向下邊坡，可讓涵洞輕微斜交，這樣水流更為順暢。本項目以K8+4151-4.0m鋼筋混凝土暗板涵為例，涵洞上游為坡地，水流經多年沖刷，形成了一道寬6-8米的沖溝，降水由坡地漫流進沖溝，易產生泥(水)石流。
根據實際情況，提出以下方案：
于上游設置2道長度20米的鉛絲籠防護，間距15米，于河漫灘喇叭口處設置“八”字形攔水壩。
二.季凍區的小橋涵特殊設計
1 季凍區影響小橋涵穩定的因素
嚴寒地區橋涵特殊病害，是凍土地基對橋涵基礎產生失衡力，引起的一系列結構變形及其失穩現象。橋涵凍害有兩類，即凍脹、凍結和融沉。凍脹力還加劇圬工體裂紋的發展。
1.1 與溫度變化速率有關(溫度)。主要表現在土層的負溫度數值和凍結速率。當層溫度處于相轉換區，且凍結速率較小時，土中水分移的條件最充分，可以形成較大的凍脹。
1.2 與水的補給條件有關(水分)。補給水分充足有利于發生強凍脹和水分遷移形厚冰層。水是造成凍脹的必要條件，但含水的土凍結時一定都能凍脹，只有在土的含水量達到或超過一定數值后(一般略小于該類土的塑限含水量)，才發生凍脹。在有地下水補給時，就會發生強烈的凍脹。
1.3 和顆粒大小有關(土)。顆粒細小，表面能大，有利于水分遷移，但黏土的表面能雖然更大，但因其中孔隙太小，反而阻礙了水分遷移。所以，粉質土的水分遷移能力最大，即凍脹性最強。一般情況，顆粒粒徑大于0.1mm組成的碎石、礫石、砂類土，無凍脹性或凍脹很小;顆粒粒徑小于0.1mm組成的黏性土有較大的凍脹性;
2 整治嚴寒地區橋涵特殊病害比較有效的方法
三.處理方法
小橋涵的耐久性問題從表面上看似乎僅影響結構的正常使用，但如不加維修，任其發展，則將直接關系到結構的安全度，最后導致結構破壞。
1 基礎
在季凍區，為防止橋涵基底因凍脹隆起而致使整個小橋涵破壞，季凍區小橋涵基礎埋置深度,除保證地基承載力、河流沖刷深度外,還需考慮凍結深度。對于小橋涵的基礎必須使基礎底面埋置到冰凍線以下不得小于0.25m，且在任何情況下基礎總埋深不小于1m。經過綜合對比考慮，采用換填地基土方法較符合實際情況。砂礫層比軟土有較大的變形模量合強度，基礎底面的毅力通過砂礫墊層的擴散作用分布到較大的面積上。其擴散角可取為35-45度。矩形基礎的砂礫層底面尺寸確定：
a、b-基礎的長度和寬度(a=23m,b=1.9m)
A、B-砂礫墊層的長度和寬度
hs-砂礫墊層的厚度，一般為1-3米
rs砂礫墊層容重(取2.2KN/m3)
h原地面至砂礫墊層頂面之間的距離，取1.5m
hs砂礫墊層的厚度，經驗值取1m
由荷載引起的基礎底面的平均壓應力，經計算取90KPa。
原地面至砂礫墊層頂面之間的圖層(回填土)容重(取天然砂礫容重2.2KN/m3)
基礎位于粉質粘土層上，地基承載力基本容許值120KPa滿足規范要求。
因此，確定處理方案小橋涵基礎下換填1m天然砂礫。
2 接縫
接縫是構造物的薄弱環節。接縫中的填縫料應根據季節進行整修。在冬季要及時填縫，填縫前要清除已老化的填縫料和縫內雜物，通常使用聚氯乙烯膠泥或瀝青橡膠填縫，填縫要飽滿;在夏季要及時鏟除被擠出的多余填縫料。維修中要求填縫料表面平順。對接縫破裂情況，應及時清除破碎部分，進行維修。
3 材料要求
小橋涵應根據所處環境條件進行耐久性設計。本項目處于嚴寒地區，小橋涵各種構件的鋼筋最小混凝土保護層厚度應適當增大，結構混凝土需滿足以下基本要求：最大水灰比0.50，最小水泥用量300Kg/m3，最低混凝土強度等級C30、最大氯離子含量0.15%，最大堿含量3.0 Kg/m3，抗凍等級不低于F250(墩、臺身混凝土應選用高一級的抗凍等級)。抗凍混凝土應摻入適量引氣劑，其拌合物的含氣量按現行的《公路橋涵施工技術規范》(JTJ 041-2000)規定采用。
三.結束語
本文只是針對該項目的實際勘察、設計過程中的經歷所做的簡單分析，每個地區的實際情況不同，具體的做法也不同，只有綜合考慮了各個方面，才能保證構造物設計的科學性。
參考文獻
[1]《公路橋涵設計通用規范》JTGD60-2004，北京：中華人民共和國交通部，2004.
[2]《公路小橋涵設計示例》，顧克明主編，人民交通出版社，1993。
[3]《公路小橋涵勘測設計(第二版)》，孫家駟主編，人民交通出版社，1998。
