論述山區(qū)高速公路橋隧相接設(shè)計(jì)

楊冬波

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷騰飛，作為基礎(chǔ)交通建設(shè)的高速公路工程正在如火如荼的進(jìn)行著。其中山區(qū)高速公路橋隧連接部分由于沒(méi)有通用或者較普遍適用的規(guī)范，導(dǎo)致其無(wú)一定標(biāo)準(zhǔn)可依。而橋隧連接處必須處理得當(dāng)，否則將會(huì)影響橋梁與隧道的舒適性，也容易較早出現(xiàn)病害。所以橋隧連接工程在鐵路及道路設(shè)計(jì)與施工中必須得到足夠重視，這樣才能保證其順利投入運(yùn)營(yíng)使用。本文結(jié)合工程案例對(duì)山區(qū)高速公路橋隧相接設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探析，希望對(duì)同類型工程起到參考作用。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；高速公路；橋隧相接；發(fā)展?fàn)顩r；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；方案比較

1 工程概況

擬建某大橋位于某省賀家坪村境內(nèi)，該大橋橫跨風(fēng)景旅游區(qū)大峽谷。橋址區(qū)位于構(gòu)造單元的中部。橋址區(qū)內(nèi)巖層連續(xù)，巖層產(chǎn)狀280°∠11°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，構(gòu)成緩傾狀單斜構(gòu)造。橋址區(qū)及附近未發(fā)現(xiàn)斷裂活動(dòng)和山體級(jí)別的滑動(dòng)、錯(cuò)落等變形破壞跡象，屬山體穩(wěn)定區(qū)。兩端橋臺(tái)所在位置遠(yuǎn)離陡崖臨空面，巖層傾向與坡面主傾向構(gòu)成斜交反向關(guān)系，橋臺(tái)位前后及其兩側(cè)山體未見(jiàn)卸荷開(kāi)裂、滑動(dòng)變形跡象，覆蓋層亦較薄，兩岸橋臺(tái)山體穩(wěn)定。隧道洞口處主要由強(qiáng)風(fēng)化的石英砂巖組成。強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，當(dāng)連續(xù)分布時(shí)，具裂隙巖體變形破壞特點(diǎn)，破壞形式以坍塌及掉塊為主。

其地形地質(zhì)條件很差，做橋隧連接工程較困難。其一，隧道進(jìn)口地形十分陡峭，橋臺(tái)無(wú)法施作；其二，在隧道進(jìn)口附近的中導(dǎo)洞巖壁左側(cè)及底板發(fā)現(xiàn)裂隙，后經(jīng)詳細(xì)勘察，揭示其為卸荷裂隙帶，并貫通延伸至洞頂?shù)乇恚黄淙?，在其中?dǎo)洞洞口上方的仰坡巖體發(fā)現(xiàn)共軛節(jié)理與該卸荷裂隙組合，形成了較大規(guī)模的危巖。

2 橋隧連接設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)在工程建設(shè)及學(xué)術(shù)研究中隧道洞門的設(shè)計(jì)與修建取得較大進(jìn)步，處于世界先進(jìn)或領(lǐng)先水平。橋梁建設(shè)研究隨著多條特大橋梁的建設(shè)也已取得許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。但對(duì)于山嶺地區(qū)橋梁和隧道連接處的連接技術(shù)，此領(lǐng)域研究人員較少，研究還很不充分，在橋隧連接的連接方式、橋隧連接部位的設(shè)計(jì)和施工優(yōu)化、連接處地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防與處理、橋隧連接處運(yùn)營(yíng)安全研究等方面，還有待進(jìn)一步研究。在以前研究成果基礎(chǔ)上，總結(jié)出橋隧連接技術(shù)還存在以下問(wèn)題還需解決。

（1）在橋隧連接工程中還未將兩者結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)與施工，沒(méi)有考慮橋隧連接工程的特殊性，施工中常常出現(xiàn)橋梁與隧道施工相互干擾；

（2）對(duì)于橋隧連接工程還未形成一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不能有效指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工；

（3）在橋隧連接工程建設(shè)中已經(jīng)積累了一定經(jīng)驗(yàn)，但有些經(jīng)驗(yàn)對(duì)于某些橋隧連接工程并不適用，還需總結(jié)普遍適用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

3 橋隧連接方案設(shè)計(jì)分析與技術(shù)比較

橋隧連接較多出現(xiàn)于山嶺地區(qū)，其地形陡峭，圍巖條件較差，修建難度非常大。且橋隧相連地段一般地形較為狹窄，施工場(chǎng)地局促，并且線位較高，橋臺(tái)緊貼隧道洞口，布置十分困難。目前，山區(qū)高速公路中橋隧相連主要有兩種情況，即整體式路基段橋梁與連拱隧道相連，或者單幅橋梁與分離式隧道相連。鐵路橋隧連接處與高速公路相似，處理方法無(wú)外乎橋梁伸入隧道處理或者是橋梁在隧道洞口處理這兩種方案都有運(yùn)用實(shí)例，如西康鐵路復(fù)線上的油坊灣隧道即為橋梁伸入隧道，而太平隧道為橋梁不伸入隧道的設(shè)計(jì)方式。根據(jù)兩種方案的技術(shù)特點(diǎn)，分析兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。

方案一：橋梁伸入隧道。方案簡(jiǎn)介：隧道洞口段采用加大、加深斷面，橋梁伸入隧道，小箱梁直接置于基巖上。施工難易度：大斷面隧道施工難度較大，且小箱梁吊裝較困難。防排水處理：需加深中央排水溝，排水處理困難。環(huán)境影響及運(yùn)營(yíng)安全：環(huán)境影響小，基本不破壞原山體；在運(yùn)營(yíng)中對(duì)列車運(yùn)行基本無(wú)影響。工程造價(jià)：隧道加寬段需設(shè)至少10m，且需調(diào)整梁長(zhǎng)，造價(jià)較高。

方案二：橋梁不伸入隧道。方案簡(jiǎn)介：橋臺(tái)置于基巖上，未伸入隧道，橋梁與隧道無(wú)直接聯(lián)系。施工難易度：橋梁與隧道施工之間無(wú)干擾，且施工較方便，風(fēng)險(xiǎn)較小。防排水處理：臺(tái)帽與隧道緊貼，排水設(shè)計(jì)較復(fù)雜。環(huán)境影響及運(yùn)營(yíng)安全：對(duì)高速公路環(huán)境有一定影響，基本不破壞原山體；在隧道洞外漸變，行車安全、舒適。工程造價(jià)：取消原擴(kuò)大基礎(chǔ)，增加了C20片石混凝土擋墻，但造價(jià)較低。

橋梁伸入隧道技術(shù)特點(diǎn)：

橋梁伸入隧道即橋隧連接時(shí)將隧道斷面加大，將橋臺(tái)包在隧道里面，即橋梁進(jìn)洞。明洞不需要設(shè)仰拱，與橋臺(tái)不是整體，但必要時(shí)洞口一段暗洞也要加大斷面，橋隧連接工程施工完成后根據(jù)隧道正常斷面，在擴(kuò)大斷面中做套拱，使隧道斷面恢復(fù)到正常斷面，從而避免在隧道內(nèi)的突變。但這種施工方案因?yàn)闃蛄簩挾缺人淼览锏穆访鎸?，同時(shí)考慮到橋梁梁片的預(yù)制，隧道洞門與橋臺(tái)為一個(gè)整體，所以隧道襯砌必須加大加深。（橋梁伸入隧道示意圖、橋梁伸入隧道實(shí)例圖分別如圖1、圖2所示）

此方案在結(jié)構(gòu)方面，橋梁的橋臺(tái)與隧道洞口段形成一個(gè)整體，彼此沒(méi)有分離。從受力和變形方面講，橋臺(tái)與隧道共同承受荷載作用，而且兩者變形連續(xù)一致。從橋隧連接設(shè)計(jì)上講，橋臺(tái)和隧道洞口段應(yīng)作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算。

4 山區(qū)高速公路橋隧連接設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在前期工作過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域地質(zhì)及遙感地質(zhì)資料的使用和分析，將地質(zhì)選線貫穿于總體設(shè)計(jì)的始終。運(yùn)用GPS、GIS、RS集成的3S技術(shù)，選擇有利的地形條件和地質(zhì)條件布設(shè)線位，減少工程對(duì)自然環(huán)境的影響，繞避不良地質(zhì)及災(zāi)害，對(duì)環(huán)境保護(hù)、水土保持可以起到積極的作用。對(duì)于橋隧連接工程設(shè)計(jì)施工方案的選擇需結(jié)合地形地質(zhì)條件來(lái)選擇，必須保證采用合適的方案，否則在橋隧連接部以后的運(yùn)營(yíng)中會(huì)出現(xiàn)較多病害。

橋梁伸進(jìn)隧道方案在地形較陡峭，邊坡仰坡圍巖情況較差的情況下經(jīng)常運(yùn)用。但其對(duì)隧道洞口段襯砌穩(wěn)定性是有一定的影響的。橋梁不伸進(jìn)隧道方案在地形緩和，地基基礎(chǔ)適于做橋臺(tái)的條件下采用，由于橋梁與隧道相對(duì)獨(dú)立，橋隧連接段對(duì)隧道穩(wěn)定性無(wú)影響。但其對(duì)實(shí)施條件有一定要求，必須有足夠空間放置橋臺(tái)結(jié)構(gòu)。

隧道洞門作為橋隧連接工程中隧道與橋梁相交的重要部分，特別是當(dāng)橋臺(tái)在隧道洞門內(nèi)時(shí)，在隧道與橋梁相互傳遞受力、保持邊坡穩(wěn)定性、保證公路通行順暢無(wú)阻等方面都起著重要的作用。因此隧道洞門施工質(zhì)量的好壞直接影響著整個(gè)隧道的施工質(zhì)量，間接影響著橋臺(tái)或路面路基的位移和沉降大小，并最終影響高速公路的運(yùn)營(yíng)狀況。洞門開(kāi)挖時(shí)圍巖支護(hù)等級(jí)的確定：當(dāng)橋臺(tái)在隧道洞門內(nèi)時(shí)，由于橋臺(tái)在洞門開(kāi)挖后施工，橋臺(tái)的開(kāi)挖會(huì)對(duì)隧道圍巖造成二次擾動(dòng)，因此在洞門開(kāi)挖的時(shí)候應(yīng)該實(shí)施較正常開(kāi)挖時(shí)更強(qiáng)一等級(jí)的支護(hù)，以使圍巖在經(jīng)受二次擾動(dòng)時(shí)有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。

在空間上設(shè)計(jì)上，橋梁橋臺(tái)與隧道洞口只是形式上緊緊貼靠在一起，但在結(jié)構(gòu)上是分離的，二者之間存在施工縫。從變形和位移方面看，在正常情況下，由于施工縫的存在，橋臺(tái)和隧道洞口的變形和位移將各自獨(dú)立、相互無(wú)關(guān)。二者的變形和位移往往不協(xié)調(diào)，其后果是橋隧施工縫處的路面可能出現(xiàn)橫向裂縫，甚至形成錯(cuò)臺(tái)，影響行車舒適，嚴(yán)重者帶來(lái)行車安全隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，快速便捷的交通成為各個(gè)地方政府發(fā)展重中之重。俗話說(shuō)“要想富，先修路”就是對(duì)當(dāng)前形式的貼切說(shuō)明，但由于平原地區(qū)交通早已發(fā)展較成熟，現(xiàn)在交通發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到山區(qū)等落后地區(qū)，這樣就不可避免出現(xiàn)大量橋隧相連的情況，對(duì)隧道設(shè)計(jì)施工提出新的要求?！按r透壁洞復(fù)洞，跨谷飛空橋又橋”已是現(xiàn)在山嶺地區(qū)隧道建設(shè)的真實(shí)寫照。因此，橋隧連接部分如何處理成為了山嶺隧道設(shè)計(jì)不可避免的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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