貝雷橋在隧道明洞暗做洞頂?shù)膽?yīng)用

李正義

(中交一公局廈門工程有限公司　福建廈門　361021)

?

貝雷橋在隧道明洞暗做洞頂?shù)膽?yīng)用

李正義

(中交一公局廈門工程有限公司福建廈門361021)

我部承擔(dān)的大坪子隧道進(jìn)出口均下穿現(xiàn)有地方道路，車流量大，荷載集中，且路面距明洞拱頂?shù)暮穸葍H2m～4m，屬于淺埋段，施工難度大。根據(jù)洞口段周圍環(huán)境條件對原設(shè)計(jì)進(jìn)行了大的變更，經(jīng)過優(yōu)化比選，采用明洞暗做工藝(貝雷橋保通)的方案，在先行施工的一側(cè)隧頂?shù)胤降缆仿访嫔霞茉O(shè)貝雷梁，明洞具備載荷能力后，將貝雷橋整體移運(yùn)至另一側(cè)遂頂?shù)胤降缆仿访嫔?，施作另一個(gè)明洞。該方案減小了對洞口的大開挖和邊仰坡高度以及對已有地方道路的破壞，降低了對周邊居民出行的影響，減少了造價(jià)，縮短了工期。

貝雷橋;隧道;明洞暗做;應(yīng)用

0　引言

貝雷橋(Bailey Bridge)，1938年英國工程師唐納德·西·貝雷發(fā)明。是世界上應(yīng)用廣泛，最為流行的一種橋梁，它具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)輸方便，架設(shè)快速，分解容易的特點(diǎn)。同時(shí)具備承載能力大，結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)，疲勞壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

在我國裝配式鋼橋也得到了很大發(fā)展，并于1965年定型生產(chǎn)。早期的貝雷橋主要應(yīng)用于軍事上，即軍用鋼橋，現(xiàn)在貝雷橋除了作為戰(zhàn)備鋼橋外，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、交通工程、市政水利工程、危橋加固等方面。但在隧道施工中應(yīng)用相對較少。貝雷橋用于隧道明洞下穿道路及其他結(jié)構(gòu)物施工中，能大幅降低工程造價(jià)，提前進(jìn)洞，加快施工進(jìn)度、縮短工期，減小對周圍環(huán)境的影響，但是施工難度較大，涉及技術(shù)問題較多。本文貴州省貴遵高速公路復(fù)線大坪子隧道為例介紹貝雷橋在隧道明洞暗做施工中的作用。

1　工程概況

大坪子隧道是貴州省貴遵高速公路復(fù)線雙向四車道高速公路隧道，隧道設(shè)計(jì)速度80km/h，設(shè)計(jì)荷載為公路-I級。隧道左線起訖樁號：ZK10+990～ZK14+246，左線長3 256m；右線起訖樁號：K11+000～K14+280，右線長3 280m。大坪子隧道進(jìn)出口明洞均位于現(xiàn)有地方水泥公路下，水泥公路路面距明洞拱頂?shù)木嚯x僅為2m～4m。明洞具體設(shè)置情況見表1。

表1　隧道明洞設(shè)置情況一覽表

2　方案比選[1]

在我國，目前公路和鐵路隧道洞口明洞段施工方法多為明洞明挖法施工，雖然也有明洞暗做法施工，但受地形、地質(zhì)、地方道路等條件限制大多只能采用明洞明挖法施工。

大坪子隧道出口的縣道內(nèi)側(cè)為20m～30m陡崖，陡崖坡面坡度約70°，陡坡表面植被茂盛，受地形、地質(zhì)、地方道路等條件限制在設(shè)計(jì)中均采用明洞明挖施工，施工時(shí)需對現(xiàn)有水泥路進(jìn)行改路或開挖后在原有道路上架橋以保證社會車輛、行人通行。實(shí)際情況是隧道出口地處峽谷兩側(cè)，山崖陡峭無改路條件。隧道進(jìn)口雖然可以改移地方路，但是改路以后的明洞明挖需先開挖后施工明洞，待明洞二襯完成后回填并恢復(fù)地方道路，工程量大，從工期上要延遲兩個(gè)月以上。若采用明挖后在原有道路上架設(shè)貝雷橋以保證社會車輛、行人通行方案，明挖施工時(shí)洞口邊坡放坡后，極大增加了保通貝雷橋的跨徑，且貝雷橋基礎(chǔ)增加了洞口邊坡的坡頂荷載，不利于施工，安全上也存在較大隱患。同時(shí)，大坪子隧道總長3.258km，為全線最長隧道，進(jìn)口因無棄渣場地只能安排掘進(jìn)800m左右，出口施工長度約2 500m，且隧道Ⅳ級圍巖比例高，施工進(jìn)度慢，進(jìn)度和工期矛盾相當(dāng)突出。為此我部對大坪子隧道進(jìn)洞施工提出以下4種方案，進(jìn)行比選，詳見表2。

圖1　大坪子隧道進(jìn)口平面圖

圖2　大坪子隧道出口平面圖

方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)明洞明挖工藝(改移地方道路)對洞頂?shù)暮奢d小、施工安全;保證地方道路通暢。改路困難,開挖工程量大、施工進(jìn)度慢、耽誤工期;破壞了已有地方道路,影響周邊居民出行;增大了對洞口的大開挖和邊仰坡高度;工程造價(jià)高。明洞明挖工藝(貝雷橋保通)保證地方道路通暢,減小對已有地方道路的破壞,減小對周邊居民出行的影響;工程量較大、施工進(jìn)度慢、耽誤工期;明挖極大增加了保通貝雷橋的跨徑、且貝雷橋基礎(chǔ)增加了洞口邊坡的坡頂荷載;不利于施工,安全上也存在較大隱患。明洞暗做工藝(改移地方道路)減輕洞頂荷載、排除隱患,施工安全;減小了對洞口的大開挖和邊仰坡高度;工程造價(jià)較低;保證地方道路通暢。改路困難,工程量較大、施工進(jìn)度慢、耽誤工期;破壞了已有地方道路,影響周邊居民出行;明洞暗做工藝(貝雷橋保通)可以提前進(jìn)洞,滿足“早進(jìn)洞、晚出洞”的施工理念;減輕洞頂荷載、排除隱患,相對于明挖施工較安全;減小了對洞口的大開挖和邊仰坡高度,工程造價(jià)低;保證地方道路通暢,避免了對已有地方道路的破壞,減小對周邊居民出行的影響。出口貝雷橋的拼裝和現(xiàn)場組裝需對地方公路短期封閉,影響群眾出行。貝雷橋構(gòu)件造價(jià)較高,如無庫存可租用或購買,需一定投資(我部有庫存可利用)。

經(jīng)對4種方案的仔細(xì)比選，為保證項(xiàng)目總體工期、施工安全，大坪子隧道選擇明洞暗做工藝(貝雷橋保通)的方案。

3　貝雷橋保通方案

大坪子隧道進(jìn)出口明洞暗挖時(shí)洞頂覆蓋層僅2m～4m，均為淺埋段，為保證社會車輛、行人通行安全，在現(xiàn)有水泥公路上架設(shè)貝雷橋，社會車輛、行人在貝雷橋上通行。

洞頂貝雷橋組拼與洞口前場地平整、邊仰坡的防護(hù)、鋼筋加工場建設(shè)、拌合站建設(shè)等同時(shí)進(jìn)行，不僅不會影響隧道施工工期，而且可以提前進(jìn)洞，加快施工進(jìn)度，滿足“早進(jìn)洞、晚出洞”的施工理念。

貝雷橋上下行100m、200m處均設(shè)置10km限速牌，施工時(shí)配備專職交通安全員指揮交通單向輪流放行。隧道先行施工一側(cè)，待明洞二次襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后將貝雷橋移至另一側(cè)，減少貝雷橋施工工作量。明洞段將初支原設(shè)計(jì)的I18鋼架加強(qiáng)為I20b鋼架，間距仍為50cm，同時(shí)開挖預(yù)留變形量加大為20cm[2]。

3.1貝雷橋的選擇

貝雷橋平鋪放置在先行施工的一側(cè)隧頂?shù)胤降缆仿访嫔?，采用單跨簡支結(jié)構(gòu)，貝雷架中段與隧頂中線相斜交，線型與地方道路平行。大坪子隧道明洞二次襯砌外輪廓寬度為12.5m，貝雷橋與隧道斜交，考慮貝雷橋基礎(chǔ)作用于明洞暗做開挖輪廓線以外(根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，為保證施工安全，貝雷橋基礎(chǔ)應(yīng)放置于明洞暗做開挖輪廓線2.5m以外)，故右線進(jìn)口貝雷橋跨徑選取為21m。同理，其余洞頂貝雷橋跨徑均選取為24m。

根據(jù)當(dāng)?shù)乜h道車輛情況，掛-80型載重等級可代表該區(qū)域道路內(nèi)通行車輛的最大荷載。查看標(biāo)準(zhǔn)裝配式貝雷橋容許載重表，貝雷橋選取雙排單層懸桿加強(qiáng)型即可滿足掛-80型載重等級的通行要求，但由于沒有購買到加強(qiáng)懸桿，最后選取三層單排。

3.2貝雷橋施工[3]

3.2.1隧道進(jìn)口貝雷橋施工

進(jìn)口洞頂?shù)胤降缆仿访孑^寬，貝雷橋?yàn)檠b配式鋼橋，采用邊通車邊施工方案。即將貝雷橋安裝在公路靠隧道洞口一側(cè)，貝雷橋支座兩端用鋼板墊實(shí)，橋頭兩端采用槽鋼焊接制作橋頭過渡段。公路外側(cè)，道路繼續(xù)開通，只需在貝雷橋前后及道路通車一側(cè)擺放水馬，兩側(cè)各配備一名專職交通安全員指揮交通單向輪流放行，組裝完成后社會車輛、行人在貝雷橋上通行，道路另一側(cè)進(jìn)行封閉，禁止車輛通行。圖3為同時(shí)架設(shè)安裝兩座貝雷橋方案。

圖3　大坪子隧道進(jìn)口貝雷橋平面示意圖

3.2.2隧道出口貝雷橋施工

出口洞頂?shù)胤降缆仿访孑^窄，貝雷橋采用封閉施工方案(即在貝雷橋施工期間對X061縣道進(jìn)行臨時(shí)交通管制，限制所有機(jī)動車輛通行)。出口貝雷橋封閉施工前及時(shí)向相關(guān)部門報(bào)送交通組織方案，經(jīng)路政、交通、交警等部門審批并發(fā)布公告后進(jìn)行封閉施工。

貝雷橋?yàn)檠b配式鋼橋，為減少對地方道路的影響，縮短貝雷橋施工時(shí)間，貝雷架在后場提前組拼成便于運(yùn)輸?shù)拇髩K單元，待道路封閉后由平板車運(yùn)輸至現(xiàn)場快速拼裝，出口左洞道路坡度較大，貝雷橋兩側(cè)每隔3m打設(shè)深度2m的Ф22砂漿錨桿固定，防止貝雷橋使用過程中移動和側(cè)滑。圖4為同時(shí)架設(shè)安裝兩座貝雷橋方案。

圖4　大坪子隧道出口貝雷橋平面示意圖

3.3貝雷橋整體移運(yùn)方案

3.3.1隧道出口貝雷橋移運(yùn)方案

大坪子隧道出口左洞先行施工于7月底進(jìn)洞，右洞進(jìn)洞時(shí)間為11月，中間相差3個(gè)多月，右洞進(jìn)洞時(shí)左洞淺埋段二襯已施工完成具備載荷能力，貝雷橋具備拆除條件?？紤]到貝雷橋拆、裝對地方道路的影響較大，為縮短工期，我部提出了貝雷橋整體移運(yùn)方案，即將左洞貝雷橋整體移至右洞上方。

移運(yùn)前加工10～15個(gè)L=1.5m的Φ800mm鋼管，作為貝雷橋前移的滾輪。鋼管內(nèi)部焊接鋼筋或小導(dǎo)管加強(qiáng)，保證鋼管受壓時(shí)不變形，詳見圖5所示。

圖5　出口貝雷橋整體移運(yùn)

移運(yùn)時(shí)用75t的吊車將貝雷橋整體吊起至距地面1m高，在貝雷橋兩側(cè)貝雷架主梁下部放入事先加工好的鋼管(注意鋼管盡量放置在貝雷橋前進(jìn)方向一側(cè))，然后用兩輛裝載機(jī)配合進(jìn)行推移。一輛在移動的方向用鋼絲繩牽引使其向前移動，另一輛掛設(shè)鋼絲繩在后端拽拉，保證貝雷橋向前移動時(shí)的方向控制和側(cè)滑，從而避免了下坡滾動時(shí)移動速度過快與前面的裝載機(jī)相撞發(fā)生安全事故。在整個(gè)移動過程中，專人進(jìn)行指揮，配備對講機(jī)，確保移運(yùn)時(shí)的安全。

3.3.2隧道進(jìn)口貝雷橋移運(yùn)方案

大坪子隧道進(jìn)口右洞先行施工，于2014年9月中旬進(jìn)洞，左洞計(jì)劃進(jìn)洞時(shí)間為2015年1月初，中間相差3個(gè)多月，左洞進(jìn)洞時(shí)右洞洞口60m二襯已經(jīng)澆筑完成具備載荷能力，洞頂貝雷橋具備拆除條件，參照了出口貝雷橋整體移運(yùn)方法整體移運(yùn)，在公路內(nèi)側(cè)加寬道路做臨時(shí)通行路徑。由于進(jìn)口右洞上方貝雷橋跨徑為21m，而左洞線路軸線與地方公路夾角較大實(shí)際需要24m橋長方能滿足安全跨越，在整體移動后對貝雷橋進(jìn)行3m接長。加長施工完成后社會車輛、行人在貝雷橋上通行，道路另一側(cè)進(jìn)行封閉，禁止車輛通行，隧道進(jìn)入正常掘進(jìn)施工。

4　施工安全保證措施及監(jiān)測方法

4.1安全保證措施

為保證施工安全，我分部采取以下保證措施，使路面沉降量在可控范圍內(nèi)。

對水泥公路路肩的防護(hù)為：沿公路路肩內(nèi)2m打設(shè)砂漿錨桿，間距50cm，錨桿之間采用Φ22鋼筋連接，沿此縱向鋼筋向路基一側(cè)連續(xù)掛設(shè)約5m長鋼筋網(wǎng)片，15cm厚噴射混凝土噴實(shí)。

對隧道左右線下穿公路區(qū)域外側(cè)打設(shè)長度3.0m小導(dǎo)管注漿(按1m×1m梅花型布置)，長度覆蓋左右線并向兩側(cè)延伸約3m。

因出口洞口位置處于地方公路下方，拱頂距公路路面不足3m，明洞位置邊仰坡不明顯，對隧道出口明洞兩側(cè)和明洞之間的公路邊坡上部進(jìn)行了小導(dǎo)管注漿處理，以增加其穩(wěn)定性。同時(shí)沿開挖輪廓線外打設(shè)L=4.5m注漿小導(dǎo)管對開挖區(qū)域進(jìn)行加固，詳見圖6。

圖6　公路路基注漿管布置圖

在貝雷橋架設(shè)完成后的隧道施工中，針對進(jìn)洞施工均為淺埋深、小凈距、軟圍巖的施工條件，我們嚴(yán)格遵照：管超前、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快成環(huán)、拱緊跟、早襯砌，勤量測的施工原則控制施工，目前大坪子隧道的4個(gè)工作面均安全順利的穿過了地方道路施工段。

4.2路面沉降監(jiān)測方法

在洞口段貝雷橋承荷的隧道施工過程中，需加強(qiáng)對隧道開挖面上方進(jìn)行路面沉降量監(jiān)測。

隧道淺埋段施工過程中，對于路面的沉降的監(jiān)測利用對水泥公路路肩的防護(hù)時(shí)打設(shè)的砂漿錨桿進(jìn)行監(jiān)控。公路路肩防護(hù)時(shí)隧道進(jìn)口打設(shè)的砂漿錨桿間距為50cm，出口打設(shè)的砂漿錨桿間距為100cm，能夠滿足監(jiān)測的需要，監(jiān)測時(shí)不需要再另外進(jìn)行布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，直接采用砂漿錨桿作為地表沉降的監(jiān)控點(diǎn)。在施工監(jiān)測中，大坪子隧道左線進(jìn)口SMAX累計(jì)沉降量最大為15.3mm，右線進(jìn)口SMAX累計(jì)沉降量最大為14mm，圖7分別為大坪子隧道施工監(jiān)控量測報(bào)告大坪子隧道右線進(jìn)口(第十一期周報(bào))、左線出口(第十期周報(bào))監(jiān)測數(shù)據(jù)。

在大坪子隧道施工3個(gè)多月的監(jiān)測中，各個(gè)觀測點(diǎn)的沉降值一直都小于允許值，沉降量不是很大，在可控制的范圍內(nèi)，能夠滿足施工安全、技術(shù)要求。

圖7　大坪子隧道洞頂路面沉降監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)圖

5　結(jié)論

在此次施工中由于沒有購買到加強(qiáng)懸桿，特別是在隧道出口側(cè)，受道路寬度(6m)的限制，由于三排單層貝雷橋要比雙排單層加強(qiáng)型貝雷橋?qū)?0cm達(dá)到5.4m，架設(shè)后基本占去地方公路全寬，車輛、人員共用一橋，對行人和車輛安全管理指揮有更高要求，同時(shí)給社會車輛及周圍居民的出行造成一定影響，不盡理想。今后貝雷橋的選擇，應(yīng)當(dāng)在條件允許的情況下盡量選擇雙排懸桿加強(qiáng)貝雷橋或者單排雙層形貝雷橋方案。

貝雷橋用于隧道需穿越地方道路和其他結(jié)構(gòu)物的明洞暗做施工中，具有降低工程造價(jià)，縮短進(jìn)洞時(shí)間和工期，保障施工安全和地方道路通行順暢的作用，同時(shí)也符合保護(hù)洞口周圍植被、零開挖進(jìn)洞的洞口段施工原則。目前國內(nèi)貝雷橋用于隧道明洞暗做的實(shí)例較少，希望本文能夠給大家在以后公路、鐵路及其他工程的隧道穿越既有線和結(jié)構(gòu)物的施工中，有借鑒和拋磚引玉的作用。

[1]JTG D70-2004 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTG F60-2009 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2009.

[3]321鋼橋使用手冊，2007.

The Application of Bailey Bridge in the open tunnel Undermining Method

LIZhengyi

(The First Highway Engineering Bureau of China Communication Constraction Xiamen Engineering Co.,Ltd.,Xiamen 361021)

The project department assume the Dapingzi tunnel under the import and export of all existing local roads,traffic,concentrated load,and the thickness of pavement from the open tunnel vault only 2m～4m,belongs to shallow buried section,the construction is difficult. According to the surrounding environment conditions on the original design in the mouth of the cave by using the change in the big,optimized choice,the open tunnel undermining method(bailey bridge ensure smooth)scheme,tunnel top place in the side of the first construction road pavement construction bailey beam, the open tunnel have the ability to load,bailey bridge as a whole will be moved to other side hence top local road pavement,modifies another open tunnel . This scheme reduces the large excavation and edge of the mouth of the cave back slope height and damage to the existing local roads,reduces the impact on the surrounding residents,reduce the cost,shorten the time limit for a project.

Bailey bridge;Tunnel;The open tunnel undermining method;Application

李正義(1978.03-)，男，工程師。

E-mail:282003270@qq.com

2016-03-30

U45

A

1004-6135(2016)07-0077-05