隧道穿越大型溶洞的橋梁跨越施工技術

張兵兵 申鐵軍

摘要 傳統的橋梁下部結構形式支撐需要開挖平行導洞、設置支撐墻等，工藝復雜且用料量比較大。同時，需要在支撐墻施工結束且強度滿足要求后，在墻體外采取反壓回填，以消除來自拱頂的壓力，比較消耗時間和材料。施工時間增加，相應發生安全事故的概率也會增加，安全隱患將會大幅增加。通過新技術大幅減少施工時間，降低了高空作業人員的危險。

關鍵詞 隧道；溶洞；跨越

中圖分類號 U455.49文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）02-0138-03

0 引言

施工時間關系到項目的整體工期，若是一項施工工藝的改進能夠大幅縮短施工時間還能增強施工安全，那么這項技術是值得大力推廣的。該施工技術采用擴大承重基礎橋臺+箱梁+隧道襯砌支撐梁的結構，極大節約了施工成本，合理有效地整合資源，成功解決了施工難題，為施工提供了安全保障，受到業主和監理的一致認可。

1 技術介紹

隧道溶洞施工技術由傳統施工方式橋梁下部結構（樁基礎+承臺的處理形式）更換為更先進、更安全的結構（擴大承重基礎橋臺+箱梁+隧道襯砌支撐梁）。該溶洞內橋梁結構分為三部分，從下到上依次為橋臺結構、現澆箱梁、隧道襯砌支撐梁。因為隧道的襯砌結構自重非常大（每延米達到25 t），所以采用預應力混凝土（1～40 m）工字梁承載。隧道左洞溶洞跨越采用1～40 m預應力現澆箱梁+預應力現澆支撐梁的結構形式。橋縱面位于i=?0.5%的下坡路上，橫橋面為i=2%。箱梁頂寬10.74 m，底寬7.74 m，采用單箱兩室截面，梁高2.2 m，箱梁翼板懸臂長1.5 m，箱梁為C50鋼筋混凝土，支撐梁高度4 m，寬度0.72 m，支撐梁為C50鋼筋混凝土[1-3]，見圖1。

（1）提出一種采用“橋臺+箱梁+隧道襯砌支撐梁”的隧道穿越大型溶洞的橋梁跨越建造技術。

（2）設計較靈活，適用性較強，采用貝雷梁及箱梁結構，機動性強、架設迅速，能夠縮短工期、減輕自重。

（3）為簡化橋梁受力條件，支撐梁與箱梁間預留2 cm 縱縫，形成“兩橋拼裝結構”。

2 施工工藝流程

施工準備—貝雷梁梁端基座平整硬化—貝雷架拼裝及安裝—主梁模板安裝—支架預壓—主梁鋼筋加工及安裝—混凝土澆筑—養護—支撐梁第一次預應力及現澆箱梁預應力張拉、壓漿—襯砌模板安裝—襯砌鋼筋加工及安裝—襯砌混凝土澆筑—養護—支撐梁第二次預應力張拉、壓漿—拆除主梁、襯砌模板—拆除貝雷架。

3 與傳統工藝對比分析

3.1 安全性分析

（1）傳統的隧道穿越溶洞處下部采用橋梁下部結構（樁基礎+承臺）形式處理，由于樁基只能采用人工挖孔，施工工人在整個樁基施工過程中持續進行施工，在樁基礎上整體澆筑鋼筋混凝土承臺，從而加固隧道下部的不良地質構造。施工時間增加，相應發生安全事故的概率也會增加，安全隱患將會大幅增加。傳統的橋梁下部結構形式支撐需要開挖平行導洞、設置支撐墻等，工藝復雜且用料量比較大。同時，需要在支撐墻施工結束且強度滿足要求后在墻體外采取反壓回填，以消除來自拱頂的壓力，比較消耗時間和材料。

（2）新技術設置隧道襯砌支撐梁，支撐梁承受隧道襯砌重量和自重。支撐梁采用Midas Civil 2015 建模驗算，襯砌混凝土換算為豎向荷載加載到支撐梁上，驗算結果顯示支撐梁構造尺寸及配筋均滿足設計要求，安全性得到保障。

3.2 經濟性分析

（1）工期是最大的成本。工期對于項目的施工組織、工程管理等各個方面均有影響。此工法及施工技術最為突出的優點就是能夠節約施工時間，減少施工工期。通過工期對比，不回填溶洞方案工期為134 d，回填溶洞方案工期為162 d，不回填溶洞方案縮短工期28 d左右，見表1。

（2）時間是最好的經濟效益。該工藝方案采用貝雷梁支架，傳統工藝方案采用回填洞渣＋20 cm厚C20混凝土調平層，成本共減少214萬元，見表2。

4 工程實例

4.1 交通、通訊及水電情況

（1）交通：該標段緊鄰G307國道、S216省道、東太線和峪郭線，前期人員、材料、設備可利用現有國省公路、縣鄉道及通村道路。大部分鄉村道路偏離主線較遠，工程開工后為滿足工程需要需新建主便道13.803 km、支便道21.939 km。具體建設情況根據設計分公司便道設計情況進行施工。

（2）通訊：大部分施工段落利用當地已布設的移動、聯通信號網。項目部駐地、“三集中”場站等協調架設網絡專線，滿足辦公、通訊要求。

（3）施工用水：前期現場調查，該標段范圍地下水位低，為方便生活及生產，計劃新建水井四口，分別位于一號拌和站（BK0+100右側）、一號預制場（K2+200處）、二號拌和站（K11+000右側2.4 km）、三號預制場（K14+640處），用于混凝土拌和、梁板養護、生活用水及其他用水。構造物、施工便道養護、環保用水采用水車拉水。

（4）施工用電：根據現場勘察結果，結合構造物分布情況，拌和站、預制場、項目部駐地、各大橋施工地點計劃安裝變壓器共15臺，初步預算報裝總容量6 480 kVA。

4.2 項目情況

（1）目前已完成項目部、2#拌和站、2#預制場和2#鋼筋加工廠臨時征地工作；剩余臨時占地已與當地村鎮部門進行了溝通協商，待永久性占地手續報批后，進行占地手續辦理。項目部駐地、2#拌和站、2#預制場和2#鋼筋加工廠已完成建設并投入使用，1#拌和站正在建設。

（2）項目公司已組織設計院進行交樁，項目部已進行導線點復測閉合，已組織原地面復測。根據2020版施工定額及市場調查單價，對該項目目標成本進行初步測算。該項目工程暫估造價159 871萬元，不含稅清單價146 670.6萬元，經初步測算，目標成本122 582.77萬元，利潤24 087.83萬元，利潤率16.4%。二次經營節約成本161.52萬元，固廢利用節約成本2 540.53萬元，共計2 702.05萬元；綜合測算，目標成本119 880.72萬元，利潤26 789.88萬元，利潤率18.27%。

4.3 工程特點及重點、難點工程

4.3.1 工程特點

（1）該項目土石方量大，高填深挖段落多。

（2）跨路工程多，共11處。

（3）全線預制梁板數量大。

（4）特殊路基處理工程量大。

4.3.2 重點、難點工程

溶洞施工技術要求和安全風險較高，將作為該項目技術及安全難點進行控制。

（1）路基挖方及防護排水工程：該項目路基挖方1 101.9萬立方米 ，深挖段落多，最大挖深40 m，路塹段防排水工程與挖方工序銜接情況將大幅影響路基整體貫通及梁體預制、架設。

（2）路基填方工程：該項目路基填方548.8萬立方米 ，最大填高36 m，填方路基路肩位置壓實質量的好壞，直接關系將來路基邊坡的穩定性及坡面防排水工程的完整性。

（3）預制梁：該項目預制T梁2 366片，梁板預制量大，預制進度是該項目的重點控制工程。

（4）高墩柱：該項目高度大于30 m墩柱較多，最高墩高59.3 m，高墩施工是該項目的安全管控重點。

（5）蔡莊樞紐、東韓互通、郭家莊樞紐匝道橋和澗河大橋分別上跨S216省道、二環高速及峪郭線，前期跨線涉路手續辦理直接影響施工進度，作為進度重點管控；跨線施工交通管控和保通措施，作為安全重點管控。

4.3.3 鋼筋半成品存放及組裝廠

為滿足沿線橋梁施工需要，計劃于蔡莊樞紐BK0+100～BK0+200右側、K4+095孟家溝大橋、K6+435張家莊大橋、K10+936豹子溝大橋、K11+601.094王金莊1號大橋、K15+699.5澗河大橋、EK0+303.542匝道橋、HK0+263.578匝道橋、天橋9處各設置鋼筋半成品存放及組裝廠1處，共占地7 300 m2，存放區內采用10 cm厚C15固廢混凝土進行硬化，9處共計估算費用52.36萬元，見表3。

5 結束語

綜上所述，通過采用“橋臺+箱梁+隧道襯砌支撐梁”的隧道穿越大型溶洞的橋梁跨越建造技術，解決了隧道溶洞跨越施工難度大、耗時、安全穩定性差的難題。為節約材料、降低施工工藝復雜程度、降低安全隱患，施工應盡量避開洪水期，貝雷梁安裝及橋梁施工期間應采取相關措施確保施工人員安全。

參考文獻

[1]李紅杰， 李煒， 范志寬， 等. 一種裝配式建筑施工疊合板固定裝置：CN219387260U[P]. 2023-07-21.

[2]聶新波， 楊金東， 李建國. 一種建筑施工模板緊固裝置：CN116607765A[P]. 2023-08-18.

[3]袁寶， 么學春， 郭世超， 等. 一種網架結構的桿件加固裝置：CN218952439U[P]. 2023-05-02.

收稿日期：2023-10-25

作者簡介：張兵兵（1986—），男，本科，工程師，從事公路項目建設管理工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，研究方向：公路隧道。