山區高速公路橋隧連接工程連接形式和技術研究

聶 源

（重慶交通大學 重慶 南岸 40074）

山區高速公路橋隧連接工程連接形式和技術研究

聶 源

（重慶交通大學 重慶 南岸 40074）

在高速公路修建過程中，橋隧連接工程是結合了橋梁、道路和隧道三種構造物的結構形式。橋隧連接的處理不當，將會影響橋梁與隧道的舒適性，也容易較早出現病害，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都日趨成熟,但關于橋梁和隧道近距離相接之處的設計、施工和安全運營還存在很多問題。本文提出了橋隧連接工程存在的問題，總結了當前的橋隧連接類型及和連接技術。

橋隧連接；山區高速；工程技術

1 橋隧連接的定義

在山區高速公路上,當橋梁端點與相鄰隧道洞門間的距離較近時,在設計、施工和運營安全等方面,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,相應的隧道洞口、橋端部和橋隧間的接路段的統稱,簡稱橋隧連接或橋隧相連。

2 存在的問題

橋隧連接工程結合了橋梁、道路和隧道三種構造物，橋隧連接的處理不當，不僅會影響橋梁與隧道的舒適性，還容易導致較早出現病害，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都已成熟,但橋梁和隧道近距離相接之處在設計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計中已經解決,而有的問題現在依然困擾著我們。因此我們應該把已經解決的問題總結形成理論，并用以指導今后的工程實踐，同時為尚未解決的問題的進一步研究和探討打下堅實的基礎。

目前我國還沒有規范對橋隧連接段的施工和設計作明確的要求和說明，存在的具體問題如下：

(1)缺乏統籌性和有序性。沒有將橋梁和隧道作為連接工程的特殊形式進行統籌安排，導致橋隧連接工程在設計和施工的上不能有序地進行;

(2)缺乏技術規范。山區高速公路的技術規范還未形成對橋隧連接工程的專門性規定，導致在實際工程中無規可循，甚至引發事故;

(3)缺乏經驗總結。沒有對山區高速公路在建設過程中所積累的經驗進行總結和研究分析，導致在建設橋隧連接工程時缺乏可以參照的經驗。此外，許多技術不具備普遍適用性,應對已有經驗進行歸類分析,用以指導今后的實際工程;

(4)缺乏力學研究。橋隧連接工程特殊結構的各關鍵部位在初步設計、施工和運營階段中力學狀態，需要進行三維有限元計算分析并結合現場監測數據得出，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合了橋梁、道路和隧道三種構造物的結構形式,因其特殊性和重要性，安全運營顯得尤為重要。目前對橋梁、路基和隧道單一結構安全運營的研究已經比較成熟,但缺乏將三者作為相互影響的對立統一面的綜合研究,需進行近一步的研究。[1]

3 橋隧連接的類型

3.1 整體式橋隧連接

（1）結構特點:橋梁橋臺與隧道洞口段不分離，完全融合為一個整體。

（2）受力和變形情況:橋臺與隧道洞口共同承受荷載作用,且變形連續一致。

（3）設計方面: 在進行結構分析和計算時，把橋臺和隧道洞口作為一個整體。

（4）施工方面:保證橋梁和隧道結構的完整性。

目前的規范都是單獨針對隧道洞門或橋臺的，對于整體型橋隧連接的橋臺和洞門的融合體,還沒有相應的設計和施工規范。在施工過程中,橋臺和隧道組成的融合體結構必須同時承受來自橋梁自重產生的荷載和來自隧道圍巖的荷載。在運營階段,還將共同承擔汽車活載。通常情況下,橋梁自重和汽車活載是比較容易確定和計算的,然而來自圍巖的荷載會因地質狀況變化使其難以確定。由于這種融合體結構需要同時起到橋臺和隧道洞門基礎的作用,而且承受的荷載既復雜又難以確定,結構計算比較困難,所以一旦出現結構性問題,其不良影響和后果將更加嚴重。[2]

3.2 緊靠型橋隧連接

（1）結構特點:橋梁橋臺與隧道洞口結構分離，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,橋臺和隧道洞口之間的路面表層結構是一個整體,看不出二者的分離。

（2）受力情況：橋臺的主要荷載來自于橋梁的結構自重、汽車荷載效應、溫度效應和橋臺基礎變位等,埋置式橋臺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。由于施工縫的存在，一般作用在橋臺和隧道結構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，正常情況下橋臺和隧道洞口的變形和位移將各自獨立、相互無關。但二者的變形與位移的不協調,可能會導致橋隧施工縫處的路面出現橫向裂縫,甚至形成錯臺,影響行車舒適,嚴重則會引發行車安全隱患。

（4）施工方面:橋梁與隧道之間存在施工縫，可以單獨先后施工。先施工者必須為后者留出相應的幾何空間，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）結構特點：橋梁橋臺與隧道洞口結構分離，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立，無直接關聯。

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構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聯,對行車有一定影響。[2]

4 橋隧連接技術

4.1 橋梁伸入隧道

橋梁伸入隧道是橋隧相接時，增大隧道明洞斷面以把橋臺包在里面，明洞不設仰拱，與橋臺不是整體，必要時洞口一段暗洞也要加大斷面，施工完成后根據隧道正常斷面，在擴大斷面中做個套拱，將隧道斷面恢復到正常斷面，避免在隧道內的突變。由于橋梁的路面寬度大于隧道的路面寬度，考慮到預制的梁片，隧道洞門與橋臺作為一個整體，隧道襯砌必須加大、加深，導致隧道洞門墻增高，洞門承受橋梁荷載和動荷載。因此橋梁伸入隧道的連接技術對洞口地質條件要求較高，且造價高、施工難度大。

其中整幅橋梁伸入連拱隧道可實施性差，制約條件較多。因為連拱隧道開挖跨度較大，施工工序繁多，開挖和支護相互交錯，圍巖應力變化和襯砌荷載轉換十分復雜。因而設計難度大、施工風險高，既不經濟也不安全、可實施性差；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。其施工相對較簡單，可操作性強，能較好地解決隧道洞口前場地緊張，橋臺設置困難的問題。只要處理好隧道結構及橋梁梁板的細節問題，并完善隧道中央水溝的排水等細節，技術上就較為可行，但造價略高，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在隧道口進行處理，在隧道口基巖或澆筑擋墻等圬工結構上直接施作橋臺，使洞門不受橋梁的荷載和動荷載作用，橋梁不受山體的水平推力，橋臺與隧道洞門受力互不影響。這種橋隧相連方式的關鍵在于做好隧道的防水排水設計，要求隧道洞口有一定的施工場地，以及橋臺基礎具有一定的承載力。[3]

5 結語

在實際的設計和施工過程中我們不能盲目套用現有的橋隧連接工程的施工技術，而是應該在此基礎上根據實地的地形地貌、地質條件，因地制宜，制定經濟適用的設計及施工方案。相信只要我們努力解決好橋隧互相干擾的突出矛盾，做好細節設計，協調好專業之間的沖突，靈活運用現有的技術方法并根據實際情況做出不斷地改進與創新，定能讓山區高速公路橋隧連接工程的設計及施工應用技術水平不斷提升。

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

[2]薛杰.山區高速公路橋隧連接工程關鍵性技術研究[D].武漢：武漢理工大學.2010:4-11.

[3]王飛. 山區高速公路橋隧相連技術的研究與應用[J].交通標準化,2008，(11):125

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B

1007-6344（2016）03-0062-01

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