論述山區高速公路橋隧相接設計

楊冬波

摘 要：隨著我國經濟的不斷騰飛，作為基礎交通建設的高速公路工程正在如火如荼的進行著。其中山區高速公路橋隧連接部分由于沒有通用或者較普遍適用的規范，導致其無一定標準可依。而橋隧連接處必須處理得當，否則將會影響橋梁與隧道的舒適性，也容易較早出現病害。所以橋隧連接工程在鐵路及道路設計與施工中必須得到足夠重視，這樣才能保證其順利投入運營使用。本文結合工程案例對山區高速公路橋隧相接設計要點進行了探析，希望對同類型工程起到參考作用。

關鍵詞：山區；高速公路；橋隧相接；發展狀況；設計要點；方案比較

1 工程概況

擬建某大橋位于某省賀家坪村境內，該大橋橫跨風景旅游區大峽谷。橋址區位于構造單元的中部。橋址區內巖層連續，巖層產狀280°∠11°，產狀較穩定，構成緩傾狀單斜構造。橋址區及附近未發現斷裂活動和山體級別的滑動、錯落等變形破壞跡象，屬山體穩定區。兩端橋臺所在位置遠離陡崖臨空面，巖層傾向與坡面主傾向構成斜交反向關系，橋臺位前后及其兩側山體未見卸荷開裂、滑動變形跡象，覆蓋層亦較薄，兩岸橋臺山體穩定。隧道洞口處主要由強風化的石英砂巖組成。強風化石英砂巖垂直節理裂隙發育，當連續分布時，具裂隙巖體變形破壞特點，破壞形式以坍塌及掉塊為主。

其地形地質條件很差，做橋隧連接工程較困難。其一，隧道進口地形十分陡峭，橋臺無法施作；其二，在隧道進口附近的中導洞巖壁左側及底板發現裂隙，后經詳細勘察，揭示其為卸荷裂隙帶，并貫通延伸至洞頂地表；其三，在其中導洞洞口上方的仰坡巖體發現共軛節理與該卸荷裂隙組合，形成了較大規模的危巖。

2 橋隧連接設計發展狀況

我國在工程建設及學術研究中隧道洞門的設計與修建取得較大進步，處于世界先進或領先水平。橋梁建設研究隨著多條特大橋梁的建設也已取得許多寶貴經驗。但對于山嶺地區橋梁和隧道連接處的連接技術，此領域研究人員較少，研究還很不充分，在橋隧連接的連接方式、橋隧連接部位的設計和施工優化、連接處地質災害的預防與處理、橋隧連接處運營安全研究等方面，還有待進一步研究。在以前研究成果基礎上，總結出橋隧連接技術還存在以下問題還需解決。

（1）在橋隧連接工程中還未將兩者結合起來設計與施工，沒有考慮橋隧連接工程的特殊性，施工中常常出現橋梁與隧道施工相互干擾；

（2）對于橋隧連接工程還未形成一定的標準規范，不能有效指導設計施工；

（3）在橋隧連接工程建設中已經積累了一定經驗，但有些經驗對于某些橋隧連接工程并不適用，還需總結普遍適用的設計經驗。

3 橋隧連接方案設計分析與技術比較

橋隧連接較多出現于山嶺地區，其地形陡峭，圍巖條件較差，修建難度非常大。且橋隧相連地段一般地形較為狹窄，施工場地局促，并且線位較高，橋臺緊貼隧道洞口，布置十分困難。目前，山區高速公路中橋隧相連主要有兩種情況，即整體式路基段橋梁與連拱隧道相連，或者單幅橋梁與分離式隧道相連。鐵路橋隧連接處與高速公路相似，處理方法無外乎橋梁伸入隧道處理或者是橋梁在隧道洞口處理這兩種方案都有運用實例，如西康鐵路復線上的油坊灣隧道即為橋梁伸入隧道，而太平隧道為橋梁不伸入隧道的設計方式。根據兩種方案的技術特點，分析兩者的優缺點。

方案一：橋梁伸入隧道。方案簡介：隧道洞口段采用加大、加深斷面，橋梁伸入隧道，小箱梁直接置于基巖上。施工難易度：大斷面隧道施工難度較大，且小箱梁吊裝較困難。防排水處理：需加深中央排水溝，排水處理困難。環境影響及運營安全：環境影響小，基本不破壞原山體；在運營中對列車運行基本無影響。工程造價：隧道加寬段需設至少10m，且需調整梁長，造價較高。

方案二：橋梁不伸入隧道。方案簡介：橋臺置于基巖上，未伸入隧道，橋梁與隧道無直接聯系。施工難易度：橋梁與隧道施工之間無干擾，且施工較方便，風險較小。防排水處理：臺帽與隧道緊貼，排水設計較復雜。環境影響及運營安全：對高速公路環境有一定影響，基本不破壞原山體；在隧道洞外漸變，行車安全、舒適。工程造價：取消原擴大基礎，增加了C20片石混凝土擋墻，但造價較低。

橋梁伸入隧道技術特點：

橋梁伸入隧道即橋隧連接時將隧道斷面加大，將橋臺包在隧道里面，即橋梁進洞。明洞不需要設仰拱，與橋臺不是整體，但必要時洞口一段暗洞也要加大斷面，橋隧連接工程施工完成后根據隧道正常斷面，在擴大斷面中做套拱，使隧道斷面恢復到正常斷面，從而避免在隧道內的突變。但這種施工方案因為橋梁寬度比隧道里的路面寬，同時考慮到橋梁梁片的預制，隧道洞門與橋臺為一個整體，所以隧道襯砌必須加大加深。（橋梁伸入隧道示意圖、橋梁伸入隧道實例圖分別如圖1、圖2所示）

此方案在結構方面，橋梁的橋臺與隧道洞口段形成一個整體，彼此沒有分離。從受力和變形方面講，橋臺與隧道共同承受荷載作用，而且兩者變形連續一致。從橋隧連接設計上講，橋臺和隧道洞口段應作為一個整體結構進行結構分析和計算。

4 山區高速公路橋隧連接設計要點

在前期工作過程中，應加強區域地質及遙感地質資料的使用和分析，將地質選線貫穿于總體設計的始終。運用GPS、GIS、RS集成的3S技術，選擇有利的地形條件和地質條件布設線位，減少工程對自然環境的影響，繞避不良地質及災害，對環境保護、水土保持可以起到積極的作用。對于橋隧連接工程設計施工方案的選擇需結合地形地質條件來選擇，必須保證采用合適的方案，否則在橋隧連接部以后的運營中會出現較多病害。

橋梁伸進隧道方案在地形較陡峭，邊坡仰坡圍巖情況較差的情況下經常運用。但其對隧道洞口段襯砌穩定性是有一定的影響的。橋梁不伸進隧道方案在地形緩和，地基基礎適于做橋臺的條件下采用，由于橋梁與隧道相對獨立，橋隧連接段對隧道穩定性無影響。但其對實施條件有一定要求，必須有足夠空間放置橋臺結構。

隧道洞門作為橋隧連接工程中隧道與橋梁相交的重要部分，特別是當橋臺在隧道洞門內時，在隧道與橋梁相互傳遞受力、保持邊坡穩定性、保證公路通行順暢無阻等方面都起著重要的作用。因此隧道洞門施工質量的好壞直接影響著整個隧道的施工質量，間接影響著橋臺或路面路基的位移和沉降大小，并最終影響高速公路的運營狀況。洞門開挖時圍巖支護等級的確定：當橋臺在隧道洞門內時，由于橋臺在洞門開挖后施工，橋臺的開挖會對隧道圍巖造成二次擾動，因此在洞門開挖的時候應該實施較正常開挖時更強一等級的支護，以使圍巖在經受二次擾動時有更強的穩定性。

在空間上設計上，橋梁橋臺與隧道洞口只是形式上緊緊貼靠在一起，但在結構上是分離的，二者之間存在施工縫。從變形和位移方面看，在正常情況下，由于施工縫的存在，橋臺和隧道洞口的變形和位移將各自獨立、相互無關。二者的變形和位移往往不協調，其后果是橋隧施工縫處的路面可能出現橫向裂縫，甚至形成錯臺，影響行車舒適，嚴重者帶來行車安全隱患。

5 結束語

隨著中國經濟的高速發展，快速便捷的交通成為各個地方政府發展重中之重。俗話說“要想富，先修路”就是對當前形式的貼切說明，但由于平原地區交通早已發展較成熟，現在交通發展重點轉移到山區等落后地區，這樣就不可避免出現大量橋隧相連的情況，對隧道設計施工提出新的要求。“穿巖透壁洞復洞，跨谷飛空橋又橋”已是現在山嶺地區隧道建設的真實寫照。因此，橋隧連接部分如何處理成為了山嶺隧道設計不可避免的問題。

參考文獻

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