聶 源

（重慶交通大學(xué) 重慶 南岸 40074）

山區(qū)高速公路橋隧連接工程連接形式和技術(shù)研究

聶 源

（重慶交通大學(xué) 重慶 南岸 40074）

在高速公路修建過程中，橋隧連接工程是結(jié)合了橋梁、道路和隧道三種構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)形式。橋隧連接的處理不當(dāng)，將會(huì)影響橋梁與隧道的舒適性，也容易較早出現(xiàn)病害，因此其特殊性和重要性不言而喻。目前橋梁和隧道的各種修建技術(shù)都日趨成熟,但關(guān)于橋梁和隧道近距離相接之處的設(shè)計(jì)、施工和安全運(yùn)營還存在很多問題。本文提出了橋隧連接工程存在的問題，總結(jié)了當(dāng)前的橋隧連接類型及和連接技術(shù)。

橋隧連接；山區(qū)高速；工程技術(shù)

1 橋隧連接的定義

在山區(qū)高速公路上,當(dāng)橋梁端點(diǎn)與相鄰隧道洞門間的距離較近時(shí),在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營安全等方面,必須考慮橋梁和相鄰隧道間的相互影響。橋隧連接部分是橋梁與相鄰隧道具有相互影響時(shí),相應(yīng)的隧道洞口、橋端部和橋隧間的接路段的統(tǒng)稱,簡稱橋隧連接或橋隧相連。

2 存在的問題

橋隧連接工程結(jié)合了橋梁、道路和隧道三種構(gòu)造物，橋隧連接的處理不當(dāng)，不僅會(huì)影響橋梁與隧道的舒適性，還容易導(dǎo)致較早出現(xiàn)病害，因此該工程尤為特殊和重要。盡管目前修建橋梁或隧道的各種技術(shù)都已成熟,但橋梁和隧道近距離相接之處在設(shè)計(jì)和施工中還存在許多彼此相互影響的問題,有的問題在施工和設(shè)計(jì)中已經(jīng)解決,而有的問題現(xiàn)在依然困擾著我們。因此我們應(yīng)該把已經(jīng)解決的問題總結(jié)形成理論，并用以指導(dǎo)今后的工程實(shí)踐，同時(shí)為尚未解決的問題的進(jìn)一步研究和探討打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

目前我國還沒有規(guī)范對(duì)橋隧連接段的施工和設(shè)計(jì)作明確的要求和說明，存在的具體問題如下：

(1)缺乏統(tǒng)籌性和有序性。沒有將橋梁和隧道作為連接工程的特殊形式進(jìn)行統(tǒng)籌安排，導(dǎo)致橋隧連接工程在設(shè)計(jì)和施工的上不能有序地進(jìn)行;

(2)缺乏技術(shù)規(guī)范。山區(qū)高速公路的技術(shù)規(guī)范還未形成對(duì)橋隧連接工程的專門性規(guī)定，導(dǎo)致在實(shí)際工程中無規(guī)可循，甚至引發(fā)事故;

(3)缺乏經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。沒有對(duì)山區(qū)高速公路在建設(shè)過程中所積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和研究分析，導(dǎo)致在建設(shè)橋隧連接工程時(shí)缺乏可以參照的經(jīng)驗(yàn)。此外，許多技術(shù)不具備普遍適用性,應(yīng)對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸類分析,用以指導(dǎo)今后的實(shí)際工程;

(4)缺乏力學(xué)研究。橋隧連接工程特殊結(jié)構(gòu)的各關(guān)鍵部位在初步設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營階段中力學(xué)狀態(tài)，需要進(jìn)行三維有限元計(jì)算分析并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)得出，目前缺少該方面的資料;

(5)缺乏安全保障。橋隧連接工程作為高速公路中結(jié)合了橋梁、道路和隧道三種構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)形式,因其特殊性和重要性，安全運(yùn)營顯得尤為重要。目前對(duì)橋梁、路基和隧道單一結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營的研究已經(jīng)比較成熟,但缺乏將三者作為相互影響的對(duì)立統(tǒng)一面的綜合研究,需進(jìn)行近一步的研究。[1]

3 橋隧連接的類型

3.1 整體式橋隧連接

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn):橋梁橋臺(tái)與隧道洞口段不分離，完全融合為一個(gè)整體。

（2）受力和變形情況:橋臺(tái)與隧道洞口共同承受荷載作用,且變形連續(xù)一致。

（3）設(shè)計(jì)方面: 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算時(shí)，把橋臺(tái)和隧道洞口作為一個(gè)整體。

（4）施工方面:保證橋梁和隧道結(jié)構(gòu)的完整性。

目前的規(guī)范都是單獨(dú)針對(duì)隧道洞門或橋臺(tái)的，對(duì)于整體型橋隧連接的橋臺(tái)和洞門的融合體,還沒有相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范。在施工過程中,橋臺(tái)和隧道組成的融合體結(jié)構(gòu)必須同時(shí)承受來自橋梁自重產(chǎn)生的荷載和來自隧道圍巖的荷載。在運(yùn)營階段,還將共同承擔(dān)汽車活載。通常情況下,橋梁自重和汽車活載是比較容易確定和計(jì)算的,然而來自圍巖的荷載會(huì)因地質(zhì)狀況變化使其難以確定。由于這種融合體結(jié)構(gòu)需要同時(shí)起到橋臺(tái)和隧道洞門基礎(chǔ)的作用,而且承受的荷載既復(fù)雜又難以確定,結(jié)構(gòu)計(jì)算比較困難,所以一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性問題,其不良影響和后果將更加嚴(yán)重。[2]

3.2 緊靠型橋隧連接

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn):橋梁橋臺(tái)與隧道洞口結(jié)構(gòu)分離，只是形式上緊緊貼靠在一起沒有銜接路段,二者之間存在施工縫。但從路面來看,橋臺(tái)和隧道洞口之間的路面表層結(jié)構(gòu)是一個(gè)整體,看不出二者的分離。

（2）受力情況：橋臺(tái)的主要荷載來自于橋梁的結(jié)構(gòu)自重、汽車荷載效應(yīng)、溫度效應(yīng)和橋臺(tái)基礎(chǔ)變位等,埋置式橋臺(tái)還可能受到圍巖的壓力,而隧道洞口的荷載主要是圍巖壓力和汽車荷載效應(yīng)。由于施工縫的存在，一般作用在橋臺(tái)和隧道結(jié)構(gòu)上的荷載幾乎不可能存在相互傳遞。因而二者在受力方面幾乎沒有相互影響。

（3）變形與位移情況：由于施工縫的存在，正常情況下橋臺(tái)和隧道洞口的變形和位移將各自獨(dú)立、相互無關(guān)。但二者的變形與位移的不協(xié)調(diào),可能會(huì)導(dǎo)致橋隧施工縫處的路面出現(xiàn)橫向裂縫,甚至形成錯(cuò)臺(tái),影響行車舒適,嚴(yán)重則會(huì)引發(fā)行車安全隱患。

（4）施工方面:橋梁與隧道之間存在施工縫，可以單獨(dú)先后施工。先施工者必須為后者留出相應(yīng)的幾何空間，條件允許二者可同步施工。二者在施工上相互影響。[2]

3.3 連接型橋隧連接

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：橋梁橋臺(tái)與隧道洞口結(jié)構(gòu)分離，由銜接路段相連。

（2）受力和變形情況：橋梁和隧道的受力與變形各自獨(dú)立，無直接關(guān)聯(lián)。

連接型橋隧連接方式存在的問題是：隧道、橋梁和銜接路段三者的路面結(jié)構(gòu)有連接但路面基層不同，橋梁路面和隧道路面的基層是剛性的,而銜接路段的基層可能是剛性或半剛性的。隧道、橋梁和銜接路段三者的路面相關(guān)聯(lián),對(duì)行車有一定影響。[2]

4 橋隧連接技術(shù)

4.1 橋梁伸入隧道

橋梁伸入隧道是橋隧相接時(shí)，增大隧道明洞斷面以把橋臺(tái)包在里面，明洞不設(shè)仰拱，與橋臺(tái)不是整體，必要時(shí)洞口一段暗洞也要加大斷面，施工完成后根據(jù)隧道正常斷面，在擴(kuò)大斷面中做個(gè)套拱，將隧道斷面恢復(fù)到正常斷面，避免在隧道內(nèi)的突變。由于橋梁的路面寬度大于隧道的路面寬度，考慮到預(yù)制的梁片，隧道洞門與橋臺(tái)作為一個(gè)整體，隧道襯砌必須加大、加深，導(dǎo)致隧道洞門墻增高，洞門承受橋梁荷載和動(dòng)荷載。因此橋梁伸入隧道的連接技術(shù)對(duì)洞口地質(zhì)條件要求較高，且造價(jià)高、施工難度大。

其中整幅橋梁伸入連拱隧道可實(shí)施性差，制約條件較多。因?yàn)檫B拱隧道開挖跨度較大，施工工序繁多，開挖和支護(hù)相互交錯(cuò)，圍巖應(yīng)力變化和襯砌荷載轉(zhuǎn)換十分復(fù)雜。因而設(shè)計(jì)難度大、施工風(fēng)險(xiǎn)高，既不經(jīng)濟(jì)也不安全、可實(shí)施性差；另外，單幅橋梁伸入分離式隧道，只需將隧道斷面加大、加深即可。其施工相對(duì)較簡單，可操作性強(qiáng)，能較好地解決隧道洞口前場地緊張，橋臺(tái)設(shè)置困難的問題。只要處理好隧道結(jié)構(gòu)及橋梁梁板的細(xì)節(jié)問題，并完善隧道中央水溝的排水等細(xì)節(jié)，技術(shù)上就較為可行，但造價(jià)略高，行車舒適性略差。

4.2 橋梁不伸入隧道

橋梁不伸入隧道即橋臺(tái)在隧道口進(jìn)行處理，在隧道口基巖或澆筑擋墻等圬工結(jié)構(gòu)上直接施作橋臺(tái)，使洞門不受橋梁的荷載和動(dòng)荷載作用，橋梁不受山體的水平推力，橋臺(tái)與隧道洞門受力互不影響。這種橋隧相連方式的關(guān)鍵在于做好隧道的防水排水設(shè)計(jì)，要求隧道洞口有一定的施工場地，以及橋臺(tái)基礎(chǔ)具有一定的承載力。[3]

5 結(jié)語

在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工過程中我們不能盲目套用現(xiàn)有的橋隧連接工程的施工技術(shù)，而是應(yīng)該在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)地的地形地貌、地質(zhì)條件，因地制宜，制定經(jīng)濟(jì)適用的設(shè)計(jì)及施工方案。相信只要我們努力解決好橋隧互相干擾的突出矛盾，做好細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)好專業(yè)之間的沖突，靈活運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)方法并根據(jù)實(shí)際情況做出不斷地改進(jìn)與創(chuàng)新，定能讓山區(qū)高速公路橋隧連接工程的設(shè)計(jì)及施工應(yīng)用技術(shù)水平不斷提升。

[1]柳正.山區(qū)高速公路橋隧連接工程的施工技術(shù)研究[J].黑龍江交通科技，2014,(2):92.

[2]薛杰.山區(qū)高速公路橋隧連接工程關(guān)鍵性技術(shù)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué).2010:4-11.

[3]王飛. 山區(qū)高速公路橋隧相連技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2008，(11):125

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1007-6344（2016）03-0062-01

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