橋隧連接調(diào)研報(bào)告

1、60、70 年代橋隧連接調(diào)研報(bào)告一. 緒言隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，快速便捷的交通成為各個(gè)地方政府發(fā)展重中之重。俗話說“要想富，先修路”就是對(duì)當(dāng)前形式的貼切說明，但由于平原地區(qū)交通早已發(fā)展較成熟， 現(xiàn)在交通發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到山區(qū)等落后地區(qū)，這樣就不可避免出現(xiàn)大量橋隧相連的情況，對(duì)隧道設(shè)計(jì)施工提出新的要求?！按r透壁洞復(fù)洞，跨谷飛空橋又橋” 1 已是現(xiàn)在山嶺地區(qū)隧道建設(shè)的真實(shí)寫照。例如，的寶成鐵路、成昆鐵路，到現(xiàn)在的宜萬鐵路橋隧結(jié)合處就是設(shè)計(jì)施工的重點(diǎn)難點(diǎn)。高速公路中滬蓉西高速公路湖北段、西（安）漢（中）高速公路、重慶彭武高速公路部分路段的橋隧比例均超過了 50%，部分甚至高達(dá) 70%，因此，橋隧連接

2、部分如何處理成為了山嶺隧道設(shè)計(jì)不可避免的問題。圖 1 成昆線橋隧結(jié)合圖圖 2 滬蓉西高速公路橋隧結(jié)合圖二 . 橋隧連接定義及特點(diǎn)在山嶺地區(qū)，由于橋梁端點(diǎn)與隧道洞門間距離較近時(shí)， 在設(shè)計(jì)施工方面必須考慮兩者之間的相互影響。當(dāng)橋梁與隧道具有相互影響時(shí)，相應(yīng)的橋梁端點(diǎn)、 隧道洞口與橋隧之間的連接路段統(tǒng)稱為橋隧連接部分，簡(jiǎn)稱為橋隧連接。橋隧連接多出現(xiàn)與橋梁與隧道相間的路段， 由于兩者之間的距離過小， 相互產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)與施工上產(chǎn)生一定的難點(diǎn)。 同時(shí)橋隧連接工程處理起來較復(fù)雜，沒有通用或者較普遍適用的規(guī)范， 導(dǎo)致其無一定標(biāo)準(zhǔn)可依。 而橋隧連接處必須處理得當(dāng)， 否則將會(huì)影響橋梁與隧道的舒適性， 也

3、容易較早出現(xiàn)病害。 所以橋隧連接工程在鐵路及道路設(shè)計(jì)與施工中必須得到足夠重視， 這樣才能保證其順利投入運(yùn)營(yíng)使用。三 . 橋隧連接發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)在工程建設(shè)及學(xué)術(shù)研究中隧道洞門的設(shè)計(jì)與修建取得較大進(jìn)步，處于世界先進(jìn)或領(lǐng)先水平。 橋梁建設(shè)研究隨著多條特大橋梁的建設(shè)也已取得許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。但對(duì)于山嶺地區(qū)橋梁和隧道連接處的連接技術(shù)，此領(lǐng)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(shè)計(jì)和施工優(yōu)化 2 、連接處地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防與處理、 橋隧連接處運(yùn)營(yíng)安全研究等方面， 還有待進(jìn)一步研究。在以前研究成果基礎(chǔ)上，總結(jié)出橋隧連接技術(shù)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(jié)合起來

4、設(shè)計(jì)與施工，沒有考慮橋隧連接工程的特殊性，施工中常常出現(xiàn)橋梁與隧道施工相互干擾；（2）對(duì)于橋隧連接工程還未形成一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不能有效指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工；（3）在橋隧連接工程建設(shè)中已經(jīng)積累了一定經(jīng)驗(yàn)，但有些經(jīng)驗(yàn)對(duì)于某些橋隧連接工程并不適用，還需總結(jié)普遍適用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。四 . 橋隧連接方案分析與技術(shù)比較橋隧連接較多出現(xiàn)于山嶺地區(qū)， 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(chǎng)地局促，并且線位較高，橋臺(tái)緊貼隧道洞口，布置十分困難 3 。目前，山區(qū)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

5、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(yùn)用實(shí)例， 如西康鐵路復(fù)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(shè)計(jì)方式，如圖3、圖 4 所示。圖 3 油坊灣隧道建設(shè)圖圖 4 太平隧道圖4.1 橋梁伸入隧道技術(shù)特點(diǎn)橋梁伸入隧道即橋隧連接時(shí)將隧道斷面加大， 將橋臺(tái)包在隧道里面， 即橋梁進(jìn)洞。明洞不需要設(shè)仰拱， 與橋臺(tái)不是整體， 但必要時(shí)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(jù)隧道正常斷面， 在擴(kuò)大斷面中做套拱， 使隧道斷面恢復(fù)到正常斷面， 從而避免在隧道內(nèi)的突變。 但這種施工方案因?yàn)闃蛄簩挾缺人淼览锏穆访鎸挘瑫r(shí)考慮到橋梁梁片的

6、預(yù)制，隧道洞門與橋臺(tái)為一個(gè)整體，所以隧道襯砌必須加大加深 46。但其不利結(jié)果就是讓隧道洞門墻增高，承受橋梁荷載和動(dòng)荷載。 并且此方案要求洞口地質(zhì)條件較好， 而且造價(jià)也較高， 施工難度較大。圖 5 橋梁伸入隧道示意圖圖 6 橋梁伸入隧道實(shí)例圖此方案在結(jié)構(gòu)方面，橋梁的橋臺(tái)與隧道洞口段形成一個(gè)整體，彼此沒有分離。從受力和變形方面講，橋臺(tái)與隧道共同承受荷載作用，而且兩者變形連續(xù)一致。從橋隧連接設(shè)計(jì)上講， 橋臺(tái)和隧道洞口段應(yīng)作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算。從橋隧連接工程施工方面講， 應(yīng)保證橋隧結(jié)構(gòu)的完整性。 對(duì)于橋臺(tái)和洞門的融合體，目前國(guó)內(nèi)還沒有形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范， 現(xiàn)有規(guī)范都是分別針對(duì)洞門或

7、橋臺(tái)的， 并非針對(duì)橋隧連接整體結(jié)構(gòu)。 在橋隧連接處施工過程中， 橋隧融合體結(jié)構(gòu)必須承擔(dān)來自橋梁自重產(chǎn)生的荷載以及來自隧道圍巖的荷載。在運(yùn)營(yíng)階段，還要共同承擔(dān)汽車活載。 由于這種融合體結(jié)構(gòu)需要起到橋臺(tái)和隧道洞門基礎(chǔ)的作用，并且承受的荷載既復(fù)雜且難以確定， 使得結(jié)構(gòu)計(jì)算比較困難， 所以一旦采用此方案出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性問題，其不良影響和后果將更加嚴(yán)重。4.2 橋臺(tái)外置于隧道技術(shù)特點(diǎn)從行車安全以及施工的角度看， 橋梁不伸入隧道， 即橋臺(tái)在隧道洞口進(jìn)行處理，在隧道洞口的基巖上或澆筑的擋墻等圬工結(jié)構(gòu)上直接施做橋臺(tái)， 使得橋臺(tái)與隧道洞門相對(duì)獨(dú)立受力， 兩者的變形與荷載不會(huì)相互傳遞， 這樣既能使洞門不受到橋梁的荷載和

8、動(dòng)荷載， 又能使橋梁不受山體的水平推力， 從而達(dá)到橋隧連接工程的安全可靠。 其示意圖如圖 7 所示。但這種橋隧連接方式的缺陷在于必須處理好隧道的防排水設(shè)計(jì)， 而且要求隧道洞口有一定的施工場(chǎng)地， 以及橋臺(tái)基礎(chǔ)達(dá)到一定的承載力。 否則有可能出現(xiàn)洞門處無足夠空間設(shè)計(jì)橋臺(tái)， 或者橋臺(tái)基礎(chǔ)的承載力不能達(dá)到要求，不能做橋臺(tái)。圖 7 橋臺(tái)外置示意圖由于橋臺(tái)與隧道洞口之間的路面表層結(jié)構(gòu)是一個(gè)完整的整體， 看不出二者為分離的，但兩者的受力有很大不同。 橋隧連接工程中橋臺(tái)的主要荷載來自于橋梁的結(jié)構(gòu)自重、 汽車荷載作用、 溫度效應(yīng)以及橋臺(tái)基礎(chǔ)變形位移等， 同時(shí)埋置式橋臺(tái)還有可能受到圍巖的壓力。 而隧道洞口的荷載則主

9、要是圍巖壓力作用與汽車荷載效應(yīng)。此方案在受力方面，正常情況下，由于施工縫的存在，作用于橋臺(tái)和隧道結(jié)構(gòu)上的各種荷載幾乎不可能在兩者之間相互傳遞。 因此，在受力方面兩者幾乎沒有任何相互影響。在變形和位移方面， 正常情況下， 由于施工縫的存在， 橋臺(tái)和隧道洞口的變形和位移也將各自獨(dú)立、 相互無關(guān)。而由于二者的變形和位移往往不協(xié)調(diào)， 其后果將是橋隧施工縫處的路面可能會(huì)出現(xiàn)橫向裂縫， 甚至形成錯(cuò)臺(tái)，影響行車舒適，嚴(yán)重者將帶來行車安全隱患。從施工角度講， 由于兩者之間允許有施工縫， 于是橋隧兩部分可以單獨(dú)先后施工。而因?yàn)閮烧呔o靠一起的相互關(guān)系， 先施工者必須為后施工者留出相應(yīng)的幾何空間。當(dāng)然，如果條件允許

10、，二者也可以同步施工。4.3 方案比較根據(jù)兩種方案的技術(shù)特點(diǎn)，分析兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。其比較如表1 所示：表 1 橋隧連接方案比較表方案橋梁伸入隧道橋梁不伸入隧道方案隧道洞口段采用加大、加深橋臺(tái)置于基巖上，未伸入隧斷面，橋梁伸入隧道，小箱簡(jiǎn)介道，橋梁與隧道無直接聯(lián)系梁直接置于基巖上施工大斷面隧道施工難度較大，橋梁與隧道施工之間無干擾，且施工較方便，風(fēng)險(xiǎn)較難易度且小箱梁吊裝較困難小防排水需加深中央排水溝，排水處臺(tái)帽與隧道緊貼， 排水設(shè)計(jì)處理理困難較復(fù)雜環(huán)境環(huán)境影響小， 基本不破壞原對(duì)高速公路環(huán)境有一定影影響山體響， 基本不破壞原山體運(yùn)營(yíng)在運(yùn)營(yíng)中對(duì)列車運(yùn)行基本無在隧道洞外漸變，行車安安全影響全、舒適工程

11、隧道加寬段需設(shè)至少 10m，取消原擴(kuò)大基礎(chǔ)，增加了C20 片石混凝土擋墻， 但造造價(jià)且需調(diào)整梁長(zhǎng)， 造價(jià)較高價(jià)較低五橋隧連接方案應(yīng)用條件及實(shí)例橋隧連接工程的實(shí)施方案為橋梁伸入隧道與橋梁不伸入隧道這兩種， 但這兩種方案并不適用于所有地質(zhì)地形條件。 對(duì)于采用何種方案， 還需要對(duì)地質(zhì)水文資料進(jìn)行研究討論才可得出結(jié)論。5.1 橋梁進(jìn)隧道應(yīng)用條件與實(shí)例橋梁進(jìn)隧道方案在施工中較少應(yīng)用， 其主要適用于隧道仰坡較陡， 刷坡土方量較大；或者橋臺(tái)基礎(chǔ)不穩(wěn)固，加固后也難以穩(wěn)定承擔(dān)橋梁上各種荷載等情況。晉濟(jì)高速公路上的拍盤隧道即采用此方案。晉濟(jì)高速公路拍盤隧道位于山西省晉城市， 右洞長(zhǎng) 3479m，左洞長(zhǎng) 3447.

12、45m，屬特長(zhǎng)隧道。該隧道為雙洞四車道，設(shè)計(jì)車速 80km/h，單洞建筑限界寬 9.75m，高 5.0m，內(nèi)輪廓凈寬 10.35m，凈高 6.95m，凈空面積為 60.98 m2。其地形地質(zhì)條件很差，做橋隧連接工程較困難 。其一，隧道進(jìn)口地形十分陡峭，橋臺(tái)無法施作；其二，在隧道進(jìn)口附近的中導(dǎo)洞巖壁左側(cè)及底板發(fā)現(xiàn)裂隙，后經(jīng)詳細(xì)勘察 1 ，揭示其為卸荷裂隙帶，并貫通延伸至洞頂?shù)乇恚黄淙谄渲袑?dǎo)洞洞口上方的仰坡巖體發(fā)現(xiàn)共軛節(jié)理與該卸荷裂隙組合， 形成了較大規(guī)模的危巖 4 。其地形地質(zhì)條件如圖 8、圖 9 所示。圖 8 隧道進(jìn)口遠(yuǎn)景圖圖 9 裂隙帶由于其地形條件較差， 且地質(zhì)條件較適合采用橋梁伸入隧

13、道方案， 則在設(shè)計(jì)和施工中采用上述方案。其措施如下：(1) 箱梁與橋臺(tái)伸入隧道內(nèi) 25m，采用整體式澆筑；(2) 橋隧連接段的隧道洞身由連拱結(jié)構(gòu)變?yōu)槌罂缃Y(jié)構(gòu)；(3) 洞口邊仰坡適量開挖，以減小危巖體的部分水平傾覆荷載；(4) 采用預(yù)應(yīng)力錨索、 掛網(wǎng)錨噴、裂縫灌漿等措施錨固邊仰坡影響范圍內(nèi)的危巖體；(5) 在仰坡坡口 8m 外設(shè)置較大斷面的截水溝 ， 結(jié)合倒削竹式洞門結(jié)構(gòu)以防止小塊巖石的崩落。其建成后的效果圖如圖 10 所示，隧道與橋梁實(shí)際運(yùn)營(yíng)中很穩(wěn)定，無不良情況出現(xiàn)。橋隧連接部分穩(wěn)定亦較好，此方案適用于此類地形地質(zhì)條件。圖 10 拍盤隧道橋隧連接效果圖5.2 橋梁不進(jìn)隧道應(yīng)用條件與實(shí)例橋梁不

14、進(jìn)隧道方案在施工中較常用，當(dāng)?shù)匦屋^緩和， 且有條件施做橋臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)，一般采用此方案。此方案避免了隧道大斷面開挖，對(duì)隧道穩(wěn)定有利。且橋梁與隧道之間無荷載傳遞， 變形傳遞等現(xiàn)象， 力學(xué)行為較簡(jiǎn)單， 有利于設(shè)計(jì)中對(duì)橋隧連接工程進(jìn)行檢驗(yàn)。十漫高速公路上庵溝隧道即采用此方案。庵溝隧道位于鄖西縣城關(guān)鎮(zhèn)石梯子村境內(nèi)， 設(shè)計(jì)為小間距隧道， 凈高約 8m，全長(zhǎng) 300m，進(jìn)口標(biāo)高 276.00m，出口標(biāo)高 274.85m，隧道最大埋深約 80m，屬短隧道。其地貌單元屬構(gòu)造剝蝕的丘陵地貌區(qū)，隧道穿越地段地面標(biāo)高在 255343m，最大相對(duì)切割深度約 90m。地形上表現(xiàn)為山頂坡度較緩、山坡陡峭的形態(tài)，隧道進(jìn)口段地形坡

15、度 45 度左右，出口段為高約 8m 的陡崖，山坡植被稍發(fā)育主要為松樹及灌木等。 根據(jù)地質(zhì)資料及物探資料， 隧道穿越區(qū)域無斷裂構(gòu)造帶出現(xiàn)，圍巖條件較好 2 ?？傮w上其地形地質(zhì)條件較好，適用于橋梁不伸入隧道方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)與施工中采用橋梁不伸入隧道方案， 根據(jù)武漢理工大學(xué)薛杰碩士文章山區(qū)高速公路橋隧連接工程關(guān)鍵性技術(shù)研究 可知，此隧道在修建后穩(wěn)定性很好，橋隧連接段無病害發(fā)生，說明此方案在此類地形地質(zhì)條件較為合適。六結(jié)論（1）對(duì)于橋隧連接工程設(shè)計(jì)施工方案的選擇需結(jié)合地形地質(zhì)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(yùn)營(yíng)中會(huì)出現(xiàn)較多病害。（2）橋梁伸進(jìn)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(jīng)常運(yùn)用。但其對(duì)隧道洞口段襯砌穩(wěn)定性是有一定的影響的。（3）橋梁不伸進(jìn)隧道方案在地形緩和， 地基基礎(chǔ)適于做橋臺(tái)的條件下采用，由于橋梁與隧道相對(duì)獨(dú)立， 橋隧連接段對(duì)隧道穩(wěn)定性無影響。 但其對(duì)實(shí)施條件有一定要求，必須有足夠空間放置橋臺(tái)結(jié)構(gòu)。引用文獻(xiàn)1 丁浩 , 蔣樹屏 ,程崇國(guó) , 王建華 .橋隧混合異型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) J. 建筑監(jiān)督檢測(cè)與造價(jià),2009,2(1112):