高速公路路基、橋梁與隧道的銜接方案研究

楊 雷，方詩圣

（合肥工業(yè)大學(xué) 宣城校區(qū)建筑工程系，安徽 宣城 242000）

高速公路路基、橋梁與隧道的銜接方案研究

楊 雷，方詩圣

（合肥工業(yè)大學(xué) 宣城校區(qū)建筑工程系，安徽 宣城 242000）

對于高速公路建設(shè)項(xiàng)目而言，路基、橋梁與隧道的銜接處理是至關(guān)重要的一步，它不僅影響著高速公路的美觀與行車舒適度，同時(shí)也影響著日后的安全運(yùn)營，因此優(yōu)化高速公路的路基、橋梁與隧道銜接方案是必要的。本文先簡單地介紹橋隧連接施工技術(shù)，再針對工程建設(shè)中因斷面寬度不同而導(dǎo)致的銜接問題，分析其結(jié)構(gòu)組成及產(chǎn)生的原因，闡明對路基、橋梁與隧道銜接的優(yōu)化處理，達(dá)到安全、適用和美觀的效果，把因銜接問題帶來的不良后果降到最低。

高速公路；銜接方案；路基；橋梁；隧道

0　引　言

近些年來隨著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各地的文化交流與商業(yè)往來密切頻繁。國家要發(fā)展就迫切需要基礎(chǔ)建設(shè)跟上步伐，“想發(fā)展，先修路”這是不變的準(zhǔn)則。在我國高速公路建設(shè)項(xiàng)目中路基、橋梁與隧道銜接的質(zhì)量問題一直沒有得到很好的解決，由此引發(fā)的道路穩(wěn)定性和交通事故問題屢見不鮮。而在我國西南部地區(qū)，由于山地偏多，這種因路、橋隧銜接不良而引發(fā)的安全問題更為突出。所以對于施工企業(yè)而言，這需要引起足夠的重視。為此，本文對高速公路路基、橋梁與隧道的銜接優(yōu)化方案進(jìn)行探討，以供參考。

1　橋隧連接施工技術(shù)簡介

橋隧連接的部位主要有隧道洞門和橋臺兩部分組成，隧道洞門施工[1][2]會影響整個(gè)隧道的開挖，橋臺的穩(wěn)定可靠性也影響著橋梁整體的安全性與穩(wěn)定性。它倆相輔相成，相互影響，因此處理好橋隧銜接是工程建設(shè)成敗的關(guān)鍵。

1.1隧道洞門施工

在實(shí)際的工程中我們需根據(jù)不同的隧道類型來選擇對應(yīng)的施工方案和順序，隧道地質(zhì)類型常見的有三種，分別是：淺埋隧道、巖堆隧道和偏壓隧道。

淺埋隧道，指隧道埋深不足隧道洞徑的兩倍，其中埋深是洞門頂端距離上土層表面的距離。因上層巖土壁厚小，整體薄弱，難以形成完整的支撐體系，所以早期的變形較快。施工因盡量避免放坡，采取超前支護(hù)，開挖方式為人工挖掘（正臺階法開挖），自上而下襯砌，可同時(shí)采取噴射砼和鋼筋網(wǎng)的支護(hù)組合。

巖堆隧道，指在陡峭的山坡上，巖體崩塌經(jīng)重力作用在洞口上方形成的松散堆積體。其內(nèi)部多為碎石塊，所含泥沙量少，從而導(dǎo)致了巖體結(jié)構(gòu)松散易坍塌，穩(wěn)定性差。開挖之前在洞口40 m范圍內(nèi)使用小導(dǎo)管注漿支護(hù)，同時(shí)加強(qiáng)對地表水的攔截，施工過程中要加強(qiáng)支護(hù)，采用正臺階法開挖，在下部開挖后需將中部和拱部的柵格進(jìn)行焊接，以形成封閉的半環(huán)形。

偏壓隧道，指洞口上方因地形地貌或坍塌等因素導(dǎo)致的洞口上方兩側(cè)受壓不對稱。在洞口上方受不對稱荷載易在隧道內(nèi)壁產(chǎn)生裂紋，所以隧道內(nèi)壁必須采取環(huán)狀的襯砌以來抵抗外部壓力。

隧道洞口采用人工開挖[3]，必要時(shí)可采取微爆破輔助，開挖過程需要注意橋臺的變化和圍巖的穩(wěn)定性，橋臺若位于隧道洞口內(nèi)部，則可同時(shí)施工，又因橋臺的施工會使圍巖松動，所以隧道洞口的支護(hù)安全級別需要更高。

1.2橋臺施工

橋臺施工的模板應(yīng)具有不變形、表面平整、易拆裝的特點(diǎn)，盡量采用鋼模板，注漿過程中保證不漏漿。施工過程中避免使用過多的單排樁，單排樁的抗剪力和抗彎矩能力差，而雙排樁或多排樁則可以很好的解決單排樁抗性不足的缺點(diǎn)，必要時(shí)也可以采取雙排樁和斜樁的組合結(jié)構(gòu)[4]。采用樁基橋臺可以減少橋臺施工對圍巖的二次擾動，開挖過程放緩?fù)瑫r(shí)加強(qiáng)對圍巖位移的監(jiān)測。在某些特殊的情況下，橋臺無法施工，也可將臺帽直接建在基巖上，這樣會大大減少橋梁的造價(jià)。

2　斷面形成原因分析

在我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）的規(guī)定中，路基、橋梁和隧道的斷面結(jié)構(gòu)形式在公路等級一致時(shí)卻有明顯差異，路基和橋梁的寬度規(guī)定基本一致，但隧道的寬度規(guī)定就與道路和橋梁有較大的差別。而規(guī)范中對于公路路基、橋梁和隧道的斷面寬度規(guī)定都是有其合理性，那么公路斷面出現(xiàn)不等寬的根本原因主要在于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)高速公路時(shí)需要在道路兩側(cè)添加硬路肩，硬路肩往往用來做應(yīng)急車道。而在隧道內(nèi)部則沒有此項(xiàng)，若在隧道內(nèi)部增加硬路肩會導(dǎo)致隧道底層寬度加大，這會增加隧道的支護(hù)強(qiáng)度和工程造價(jià)，使隧道的性價(jià)比大大降低。所以路基、橋梁與隧道處銜接斷面寬度不等的問題就顯得不可避免，這給施工單位帶來了大大的困難，同時(shí)建成后也加大了行車遇險(xiǎn)的概率。因此這就需要施工方采取更好而有效的方案來對其進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到安全、美觀、經(jīng)濟(jì)的社會效益。

3　高速公路道路斷面結(jié)構(gòu)組成分析

探討高速公路路基、橋梁與隧道的銜接問題，得從道路各組成部分?jǐn)嗝娼Y(jié)構(gòu)[5]開始。本文以某高速公路工程雙向4車道為例，選取其中設(shè)計(jì)車速為120 km/h、100 km/h的2種情況，現(xiàn)將道路各組成部分?jǐn)嗝鎸挾仍敿?xì)數(shù)據(jù)[6]列表1整理如下：

表1　高速公路各組成部分?jǐn)嗝娉叽缭敿?xì)數(shù)據(jù)

1 2 0 3 . 0 0右側(cè)硬路肩寬度或3 . 5 0 3 . 5 0 0 3 . 0 0或3 . 5 0 3 . 5 0 0 1 0 0 3 . 0 0 3 . 2 5 0 3 . 0 0 3 . 2 5 0土路肩寬度或橋梁墻式護(hù)欄寬度1 2 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0 1 0 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0隧道左側(cè)寬度1 2 0 0 0 0 . 7 5 0 0 0 . 7 5 1 0 0 0 0 0 . 5 0 0 0 . 5隧道右側(cè)寬度1 2 0 0 0 1 . 2 5 0 0 1 . 2 5 1 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 1 . 0 0隧道檢修道寬度 1 2 0 0 0 1 . 0 0 0 0 1 . 0 0 1 0 0 0 0 0 . 7 5 0 0 0 . 7 5

結(jié)合表中數(shù)據(jù)，就整體式結(jié)構(gòu)斷面寬度而言，路基和橋梁的斷面比隧道寬1.00 m左右，而對于分離式結(jié)構(gòu)斷面，路基和橋梁的斷面比隧道寬1.25 m左右。究其原因：路基和橋梁的右側(cè)結(jié)構(gòu)組成與隧道不同，路基和橋梁的右側(cè)斷面寬度=硬路肩寬度+土路肩或橋梁墻式欄桿寬度，而隧道的右側(cè)斷面寬度=右側(cè)寬度+隧道檢修寬度。設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h時(shí)，隧道和路基、橋梁右側(cè)部分?jǐn)嗝鎸挾确謩e為2.25 m、4.00 m～3.75 m，設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h時(shí)，隧道和路基、橋梁右側(cè)部分?jǐn)嗝鎸挾确謩e為1.75 m、3.75 m。由于篇幅的原因，時(shí)速80 km/h的數(shù)據(jù)表格中未列出，在這里直接給出時(shí)速80 km/h路面結(jié)構(gòu)斷面數(shù)據(jù)以增加說服力，隧道和路基、橋梁右側(cè)部分?jǐn)嗝鎸挾确謩e為1.50 m、3.25 m。

有數(shù)據(jù)可以看出，造成銜接處突變的主要原因是隧道內(nèi)沒有設(shè)置硬路肩。而隧道內(nèi)不設(shè)置硬路肩是因?yàn)橛猜芳鐣黾铀淼老碌酌鎸挾?，加大了開挖面積，導(dǎo)致工程投資成本劇增，所以銜接處突變不可避免。但由此會大大降低行車的舒適性和安全性。

4　高速公路路基、橋梁與隧道銜接處理方案

4.1設(shè)置交通安全警示

4.1.1設(shè)置限速與警示路牌

在進(jìn)入隧道洞口前，我們需要提前提示司機(jī)注意前方危險(xiǎn)，根據(jù)我國《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，我們可以司機(jī)的反應(yīng)距離L=V×1000×2.5/3600（其中速度V單位為km/h），汽車的制動距離S=0.1V+V2/130（其中速度V單位為km/h）。筆者在此分別取100 km/h和80 km/h計(jì)算得出對應(yīng)的反應(yīng)距離為69.44 m和55.56 m，對應(yīng)的汽車制動距離為86.92 m和57.23 m。由計(jì)算可知，一般在距離高速公路入隧道前150 m處設(shè)置限速與警告路牌，在80 m處設(shè)置震動標(biāo)線，用來提示司機(jī)注意安全。

4.1.2硬路肩斑紋線設(shè)置

在行車道右邊的硬路肩上設(shè)置斑紋線（黃色），線寬取45 cm，各線條之間空隙距離為90 cm，黃斑紋線設(shè)置位置一般在隧道前80 m處，方向與行車方向成45°夾角。車輛行駛其上有震動感，起警示作用[7]。

4.2道路過渡處銜接方案

本文所探討的道路過渡出的銜接，主要指隧道內(nèi)的檢修道與路基兩側(cè)路肩和橋梁側(cè)面的護(hù)欄。從隧道內(nèi)檢修道到其外部延長線線形[8]需平順，采用黃黑相間的斑馬線，便于司機(jī)識別；路側(cè)右邊護(hù)欄采用波形梁護(hù)欄，與隧道內(nèi)輪廓的過渡需要有視覺上的平順感。優(yōu)化路基、橋梁與隧道斷面結(jié)構(gòu)的銜接主要手段改善檢修道和護(hù)欄的過渡。具體銜接方案如下。

4.2.1分離式路基與分離式隧道銜接

(1)分離式路基與分離式隧道左側(cè)進(jìn)口銜接

隧道內(nèi)的檢修道按圓曲線（半徑900 m，總長12 m）向外至波形梁護(hù)欄下方，高度沿行車方向由高到低，波形梁護(hù)欄鋼板底面到檢修道的高度由45 cm漸變到40 cm。波形梁護(hù)欄在隧道進(jìn)口前12 m內(nèi)向左側(cè)漸變，最終與隧道內(nèi)輪廓平行對齊。為了加強(qiáng)防撞墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防撞墻采用鋼筋混凝土（C30）結(jié)構(gòu)，在過渡銜接段靠近行車道的一側(cè)設(shè)置1排Φ16 mm@30 cm錨固鋼筋[9]，鋼筋豎向布置寬度總長為60 cm。

(2)分離式路基與分離式隧道右側(cè)進(jìn)口銜接

設(shè)計(jì)分離式隧道時(shí)，洞內(nèi)底面寬度一般取10.8 m，而設(shè)計(jì)分離式路基時(shí)，寬度一般取12.25 m，兩者相差約1.45 m。主要原因在于行車道右側(cè)設(shè)置2.5 m的硬路肩，而隧道內(nèi)卻沒有。但因?yàn)槁坊退淼赖男熊嚨劳耆叫袑?yīng)，所以車輛在正常行駛中不會有危險(xiǎn)，過渡段的設(shè)置目的是把行車從路基側(cè)面的硬路肩上引導(dǎo)到隧道行車道上。具體處理方案:路基右側(cè)的波形梁護(hù)欄與隧道洞口之間用兩條同向相切的緩和曲線連接，曲線的方向最終于與隧道內(nèi)輪廓平行對齊。同時(shí)，隧道內(nèi)的檢修道外側(cè)邊緣與土路肩邊緣間緩和曲線為圓曲線，其半徑R=500 m。防撞墻采用鋼筋混凝土（C30）結(jié)構(gòu)，在銜接段靠近行車道外側(cè)設(shè)置1排Φ16 mm@30 cm錨固鋼筋，鋼筋豎向布置寬度總長為60 cm。

(3)分離式路基與分離式隧道出口銜接

此銜接處的道路斷面變寬，所以此處不作優(yōu)化處理。

分離式路基與分離式隧道銜接平面布置如圖1。

圖1　分離式路基與隧道銜接平面圖

4.2.2分離式橋梁與分離式隧道銜接

（1）分離式橋梁與分離式隧道左側(cè)進(jìn)口銜接

橋梁的鋼筋混凝土護(hù)欄結(jié)構(gòu)尺寸為26.3×50×68.5（單位cm）;隧道內(nèi)的檢修道結(jié)構(gòu)尺寸為100×40（單位cm）。左側(cè)隧道進(jìn)口處的銜接方案:在隧道洞門外12 m范圍內(nèi)，護(hù)欄高度由68.5 cm漸變至40 cm，寬度由50 cm增至100 cm，其中鋼管的水平高度不變。

（2）分離式橋梁與分離式隧道右側(cè)進(jìn)口銜接

在橋梁護(hù)欄內(nèi)側(cè)設(shè)立混凝土結(jié)構(gòu)防撞島，護(hù)欄自身結(jié)構(gòu)形式不變。防撞島截面漸變?yōu)榕c隧道檢修道尺寸相同，總長14 m，橋梁硬路肩與墻式護(hù)欄間緩和曲線為圓曲線，其半徑R=500 m。由高到低過渡到與檢修道持平的高度。為防撞島的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防撞墻采用鋼筋混凝土（C30）結(jié)構(gòu)，在銜接段靠近行車道外側(cè)設(shè)置1排Φ16 mm@30 cm錨固鋼筋，豎向?qū)挾葹轫斆嬷翗蛎嫦碌恼{(diào)平層。

（3）分離式橋梁與分離式隧道出口銜接

此銜接處的道路斷面變寬，所以此處不作優(yōu)化處理。

分離式橋梁與分離式隧道銜接平面布置如圖2。

圖2　分離式橋梁與隧道銜接平面圖

4.2.3整體式路基與連拱式隧道銜接

（1）整體式路基中央分隔帶與連拱隧道洞口中隔墻銜接

整體式路基與連拱隧道路面中間帶總寬度均為2.8 m，具體優(yōu)化方案為：中隔墻兩側(cè)的檢修道向外延伸8.8 m，寬50 cm。中間隔離帶兩側(cè)直線與梁護(hù)欄內(nèi)側(cè)連接的緩和曲線為圓形，其半徑R=1.25 m，高度沿行車方向漸變至檢修道，高度由45 cm降低為40 cm。且因梁護(hù)欄位置與隧道中隔墻外邊線在同一方向，故梁護(hù)欄可直接延伸至隧道進(jìn)口端墻上。

（2）整體式路基與連拱式隧道進(jìn)口右側(cè)銜接

路基右側(cè)的波形梁護(hù)欄與隧道洞口之間用兩條同向相切的緩和曲線連接，曲線的方向最終于與隧道內(nèi)輪廓平行對齊；將隧道內(nèi)的檢修道按500 m半徑的圓弧反向延伸至隧道外。為提高防撞能力，防撞墻采用鋼筋混凝土（C30）結(jié)構(gòu)，在銜接段靠近行車道外側(cè)設(shè)置1排Φ16 mm@30 cm的錨固鋼筋，鋼筋豎向布置寬度總長為60 cm。

（3）整體式路基與連拱式隧道出口右側(cè)銜接

此銜接處的道路斷面變寬，所以此處不作優(yōu)化處理。

整體式路基與連拱式隧道銜接平面布置如圖3。

圖3　整體式路基與連拱式隧道銜接平面圖

4.2.4整體式橋梁與連拱式隧道銜接

（1）整體式橋梁與連拱式隧道中隔墻銜接

整體式橋梁的波形混凝土護(hù)欄結(jié)構(gòu)尺寸為75×25（單位cm）。因路線中心線兩側(cè)寬度均為1.4 m，故檢修道不再作處理[10]，具體優(yōu)化方案為：在隧道口前5～12 m范圍內(nèi)，將橋梁護(hù)欄底座高度由25 cm漸增至40 cm，與隧道檢修道平順銜接。整體式橋梁與連拱隧道的中間銜接帶不作處理。

（2）整體式橋梁與連拱式隧道進(jìn)口右側(cè)銜接

具體優(yōu)化方案為：設(shè)立混凝土結(jié)構(gòu)防撞島，防撞島位于橋梁護(hù)欄內(nèi)側(cè)，總長為16 m，防撞島截面漸變與隧道檢修道的尺寸相同，橋梁硬路肩與墻式護(hù)欄間緩和曲線為圓曲線，其半徑R=500 m。為提高防撞墻的強(qiáng)度，防撞島采用鋼筋混凝土（C30）結(jié)構(gòu)，在銜接段靠近行車道外側(cè)設(shè)置1排Φ16 mm@30 cm的錨固鋼筋，豎向?qū)挾葹轫斆嬷翗蛎嫦碌恼{(diào)平層。

（3）整體式橋梁與連拱式隧道出口右側(cè)銜接

此銜接處的道路斷面變寬，所以此處不作優(yōu)化處理。

整體式橋梁與連拱式隧道銜接平面布置如圖4。

圖4　整體式橋梁與連拱式隧道銜接平面圖

5　結(jié)語

與一般的銜接方案相比較，文章中提出的方案優(yōu)勢在于：在設(shè)置限速警示標(biāo)識牌時(shí)，考慮了司機(jī)反應(yīng)時(shí)間的因素，而不是單單從汽車制動距離來確定標(biāo)識牌與突變出的距離，這就使得標(biāo)識牌的距離設(shè)置更加合理；同時(shí)文中針對路基、橋梁與隧道的不同結(jié)構(gòu)形式，分別在右側(cè)采用了梁式護(hù)欄與墻式護(hù)欄，而不是一刀切的做法，做到在保證安全、美觀、適用三準(zhǔn)則的前提下，大大節(jié)省工程造價(jià)成本；同樣在銜接段的處理上采用緩和曲線作為司機(jī)行車的引導(dǎo)線，有利于提高行車的舒適感。

本文具體說明了高速公路路基、橋梁與隧道的斷面結(jié)構(gòu)組成，分析了其銜接處突變的原因，斷面銜接的優(yōu)化可以降低行車危險(xiǎn)系數(shù)。筆者結(jié)合目前國內(nèi)已建成的高速公路中柞水至小河高速公路、寶雞至牛背高速公路等多條高速公路的銜接方案[11]，在此給出了一套優(yōu)化方案，希望可以對日后的高速公路建設(shè)提供借鑒和參考。

[1]單良.高速公路路基、橋梁與隧道之間的銜接方式[J].建筑知識:學(xué)術(shù)刊,2014(3):331-333.

[2]唐春來.高速公路路基填筑及碾壓施工探討[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2011(28):56-58.

[3]彭昌貴.崖底連拱隧道防水施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2008(10)：32-33.

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[9]余偉.高速公路路基、橋梁與隧道之間的銜接方案研究[J].黑龍江交通科技,2015(3):253.

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[11]龍湛,羅濤. 高速公路路基、橋梁與隧道的銜接方案探討[J].公路交通技術(shù),2011(4)：2.

Study on the Convergence Scheme of Highway Subgrade，Bridge and Tunnel

YANG Lei，F(xiàn)ANG Shisheng
(Construction Engineering Department of Xuancheng Campus, Hefei University of Technology, Xuancheng, 242000, China)

The convergence of subgrade, bridge and tunnel construction is a crucial step for the highway construction project, because it only affects the highway appearance and the comfort degree of driving, but also affects the security operation in the future. Therefore, it is necessary to optimize the convergence. This paper first introduces the technology of bridge and tunnel connect construction, then as to the cohesive problems caused due to the width of a section in the construction project, this paper analyzes its structural components and reasons for their formation so as to find a way to optimize the subgrade, bridge and tunnel linking process, to minimize the insecurity consequences and to achieve the effect of being safe, suitable and beautiful.

highway; convergence scheme; subgrade; bridge; tunnel

U442

C

2095-8382(2016)05-083-05

10.11921/j.issn.2095-8382.20160515

2016-05-24

楊雷（1993-），男，碩士生，主要研究方向?yàn)榈缆放c橋梁工程。