高速公路路基、橋梁與隧道的銜接方案研究

余 偉

(貴州路橋集團(tuán)有限公司)

1 橋隧銜接

1.1 隧道洞門(mén)施工技術(shù)

隧道洞門(mén)是橋隧連接工程中，隧道和橋梁之間連接的部分，隧道洞門(mén)施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)隧道的施工質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生影響。

(1)淺埋隧道洞口段施工

淺埋隧道洞口施工應(yīng)該盡量不放坡，采取超前支護(hù)，進(jìn)洞之后使用人工挖掘這一方法，對(duì)隧道進(jìn)行施工。可以使用鋼筋網(wǎng)或者噴射混凝土的組合支護(hù)這一形式對(duì)隧道進(jìn)行支護(hù)、淺埋。因?yàn)樗淼郎蠈拥膸r土整體比較薄弱，所以想要形成完整的支撐體系存在一定的困難，并且圍巖早期壓力會(huì)超出額定指標(biāo)，所以變形比較快，要采用相應(yīng)的方式對(duì)隧道進(jìn)行控制，防止巖土出現(xiàn)變形或者松弛等情況，導(dǎo)致地表面的塌陷。深埋隨帶開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)圍巖變形的控制，不應(yīng)該采取變形釋放的方式，以防對(duì)土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的影響。如果地表下沉較大，需要采取措施時(shí)，可澆筑二次襯砌，而使用正臺(tái)階法開(kāi)挖，自下而上的襯砌隧道，需要加大開(kāi)挖斷面，施工作為二次襯砌。

清理地表的雜草之后噴錨支護(hù)，在鋼管上鉆孔，注漿固結(jié)，噴錨支護(hù)結(jié)束之后開(kāi)挖進(jìn)洞，使用臺(tái)階法，分成拱部、中層、下層三部分，用小導(dǎo)管超前支護(hù)和格柵鋼架支撐，掛網(wǎng)，噴20 cm 混凝土，開(kāi)挖下部要防止圍巖暴露過(guò)大而坍塌，分為上下兩層，開(kāi)挖后設(shè)置格柵鋼架，采取噴錨支護(hù)和混凝土支護(hù)，層間的格柵鋼架需要焊接牢固。

(2)巖堆洞口施工

巖堆進(jìn)過(guò)掩體風(fēng)化之后，在重力作用下逐漸搬運(yùn)到坡腳，內(nèi)部有較多的碎石、塊石，泥沙比較少，碎屑之間結(jié)構(gòu)松散，容易坍塌。隧道洞口經(jīng)過(guò)巖堆，施工中藥加強(qiáng)支護(hù)，同時(shí)注意地表水的攔截，通過(guò)混凝土支護(hù)承受側(cè)壓力。

巖堆洞口施工首先施工天溝排水系統(tǒng)，采用鋼筋網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，隧道靠山側(cè)外援使用鋼花管對(duì)地表進(jìn)行注漿加固，洞口40 m 開(kāi)挖之前使用小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)。隧道同樣分為上、中、下三層，下部開(kāi)挖后，要通過(guò)焊接將中部格柵和拱部格柵鋼架連接成環(huán)形，同時(shí)施工仰拱，實(shí)現(xiàn)全封閉。

(3)偏壓隧道洞口施工

偏壓隧道承受明顯不對(duì)稱載荷，主要是特殊地形、地質(zhì)和塌方等情況造成的，必須保證隧道拱肩外側(cè)的胃炎覆蓋厚度比圍巖各等級(jí)特定值小，如果洞頂?shù)膸r體出現(xiàn)下沉等情況，會(huì)在巖體內(nèi)部形成滑動(dòng)面，導(dǎo)致隧道承受不對(duì)稱載荷，在該情況下進(jìn)行施工，容易出現(xiàn)坍塌等情況，并且在襯砌之后隧道會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂紋。所以在對(duì)偏壓隧道洞口進(jìn)行施工時(shí)必須要采用相應(yīng)的支護(hù)措施，并且要通過(guò)襯砌的方式形成環(huán)形狀以抵抗圍巖帶來(lái)的壓力。

實(shí)際工程中，施工方法和順序需要根據(jù)隧道類型選擇，在連接前提下的隧道洞門(mén)在施工過(guò)程中必須要注意到橋臺(tái)的變化，并且在挖掘時(shí)，要關(guān)注圍巖的穩(wěn)定性以及各方面指標(biāo)的轉(zhuǎn)變，因?yàn)樗淼篱_(kāi)挖工作會(huì)造成巖體滑動(dòng)或者坍塌，所以在施工之前必須要對(duì)坡面進(jìn)行處理。若橋臺(tái)處于洞口的內(nèi)部位置，可以在挖掘過(guò)程中對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行施工。因?yàn)闃蚺_(tái)挖掘工作會(huì)給圍巖帶來(lái)松動(dòng)，所以洞門(mén)開(kāi)挖過(guò)程中要采用比開(kāi)挖過(guò)程中更高級(jí)別的支護(hù)，提高圍巖在二次擾動(dòng)情況下的穩(wěn)定性，并且橋隧廉價(jià)情況下，隧道洞門(mén)開(kāi)挖應(yīng)該采用人工的方式進(jìn)行，人工施工困難可輔以弱爆破，不能使用強(qiáng)爆破。

1.2 橋臺(tái)施工

(1)橋臺(tái)模板施工

要求模板具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，使之具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能夠承受施工過(guò)程導(dǎo)致的載荷，并且構(gòu)造物形狀和尺寸必須準(zhǔn)確，模板應(yīng)該盡量選擇鋼模板或者大模板，提高模板適應(yīng)性，安裝模板要保證板面的平整，接縫位置不能漏漿。模板通常采用鋼結(jié)構(gòu)或者木制，大量定形混凝土結(jié)構(gòu)物采用鋼模板比較合理，拆裝方便，安裝之前需要記性尺寸檢查，避免振搗造成的混凝土跑模。

(2)橋臺(tái)施工

大體積橋臺(tái)通常為一次成型，施工中主要的難點(diǎn)在于水化熱和溫度裂縫的控制，通過(guò)混凝土原材料、配合比優(yōu)化、施工工藝優(yōu)化和降低澆筑溫度等方法能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效控制。

軟基橋臺(tái)筒倉(cāng)采用孔樁基礎(chǔ)，要求橋臺(tái)樁在承受橋梁上部結(jié)構(gòu)載荷的同時(shí)還需承受軟弱地基產(chǎn)生的水平推力需要采取一系列技術(shù)措施對(duì)其進(jìn)行控制。

①提升臺(tái)身與基礎(chǔ)剛度

在施工過(guò)程當(dāng)中，盡量減少單排樁基礎(chǔ)的使用量，多用雙排或者是多拍樁相互協(xié)調(diào)的方式來(lái)施工，可以更好的承擔(dān)引道填土以及臺(tái)前臺(tái)后所產(chǎn)生的彎矩與剪力，同時(shí)也可以使用斜樁基礎(chǔ)的方式，通過(guò)斜樁和豎直樁的混合共同承擔(dān)載荷。

②臺(tái)前加載

增加錐體護(hù)坡范圍和體量，使用重力式擋墻作為錐體護(hù)坡坡腳基礎(chǔ)，使用大錐體填土平衡臺(tái)背填土產(chǎn)生的壓力，控制臺(tái)前和臺(tái)后的不均勻沉降量。

③臺(tái)后減壓

軟土地區(qū)施工之前首先進(jìn)行軟基處理，在橋臺(tái)施工之前，完成軟基的固化，包括排水、固結(jié)、沉降扥過(guò)程，保證軟基的基本穩(wěn)定。

(3)橋隧連接橋臺(tái)施工

橋臺(tái)隧道洞門(mén)外施工過(guò)程中，在隧道洞口開(kāi)挖之后進(jìn)行基礎(chǔ)開(kāi)挖會(huì)對(duì)洞口周邊圍巖造成二次擾動(dòng)，地應(yīng)力應(yīng)該再次重新分布，地基承載能力不理想時(shí)，可使用樁基橋臺(tái)形式，可是鉆孔同樣會(huì)對(duì)隧道圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)。所以，開(kāi)挖橋臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)該緩慢進(jìn)行，認(rèn)真進(jìn)行隧道圍巖的監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定是否有必要進(jìn)行臨時(shí)支撐，開(kāi)挖結(jié)束之后要在圍巖穩(wěn)定之后拆除。然而一些時(shí)候，場(chǎng)地限制導(dǎo)致橋臺(tái)不能施工，所以需要在保證結(jié)構(gòu)安全性的情況下選擇一些替代措施，例如獨(dú)立設(shè)置橋梁和隧道，取消橋臺(tái)和搭板，并直接在基巖上設(shè)置臺(tái)帽，這樣的施工難度比較小，有著較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2 斷面銜接

2.1 交通安全設(shè)施

在車輛進(jìn)入隧道之前增加標(biāo)示，警示或者引導(dǎo)駕駛員注意路況變化，防止車輛在硬露肩內(nèi)行駛而發(fā)生危險(xiǎn)。

2.2 結(jié)構(gòu)過(guò)度銜接處理

(1)分離式路基、隧道右側(cè)銜接

分離式隧道往往洞內(nèi)設(shè)計(jì)寬度為10.8 m，路基段車道右側(cè)存在2.5 m 硬路肩，而隧道內(nèi)不設(shè)硬路肩。兩者行車道之間無(wú)過(guò)渡問(wèn)題，通常車輛能夠安全通過(guò)，設(shè)計(jì)過(guò)渡段主要是為了將硬路肩上的車輛引導(dǎo)到隧道中，將路基右側(cè)土路肩上波形梁按照2 條相切拋物線的形式向隧道口過(guò)渡對(duì)齊波形梁護(hù)欄和隧道內(nèi)輪廓，并沿著400 m 半徑圓曲線，把隧道內(nèi)檢修道路反向延伸到隧道外，過(guò)渡到土路肩邊緣。過(guò)渡段使用C30混凝土鋼結(jié)構(gòu)，并在過(guò)渡段行車道側(cè)設(shè)置錨固鋼筋，從錨固段頂面開(kāi)始，延續(xù)錨固到路面下60 cm。

(2)分離式路基銜接隧道出口

路面出現(xiàn)由窄變寬的情況，不會(huì)造成行車安全隱患，無(wú)需再進(jìn)行過(guò)渡處理。

(3)分離式橋梁、分離式隧道銜接

設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)防撞島用于過(guò)渡，保持橋梁護(hù)欄和結(jié)構(gòu)尺寸不變，在護(hù)欄內(nèi)側(cè)設(shè)置13 m 混凝土防撞島，采用變截面結(jié)構(gòu)，隧道和防撞島斷面尺寸要等于隧道檢修道尺寸，而防撞島在橋梁硬路肩上使用圓曲線向墻式護(hù)欄上過(guò)渡，由低到高逐漸過(guò)渡到和檢修道持平。過(guò)渡段可采用C30混凝土結(jié)構(gòu)提升過(guò)渡段的防撞能力，并在行車道一側(cè)的過(guò)渡段上設(shè)置錨固鋼筋，間距30 cm 布置，從過(guò)渡段頂面逐漸向下錨固，直到橋面調(diào)平層。

3 結(jié)束語(yǔ)

高速公路路基、橋梁、隧道的銜接主要通過(guò)對(duì)斷面間的銜接優(yōu)化，緩解斷面之間存在的突變，降低斷面寬度差異造成的行車安全事故，是高速公路建設(shè)過(guò)程中容易忽略的問(wèn)題，在今后的高速公路建設(shè)工程中應(yīng)該予以足夠重視，并采取有效的銜接方案進(jìn)行處理。

［1］中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院.山區(qū)高速公路勘察設(shè)計(jì)指南［M］.北京:人民交通出版社，2013.

［2］中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.陜西省柞水至小河高速公路路基、橋梁與隧道斷面銜接優(yōu)化設(shè)計(jì)方案［R］.西安:中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，2012.

［3］中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.陜西省寶雞至牛背高速公路路基、橋梁與隧道斷面銜接優(yōu)化設(shè)計(jì)方案［R］.西安:中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究有限公司，2013.