山区高速公路桥隧连接工程连接形式和技术研究

聂 源

（重庆交通大学 重庆 南岸 40074）

山区高速公路桥隧连接工程连接形式和技术研究

聂 源

（重庆交通大学 重庆 南岸 40074）

在高速公路修建过程中，桥隧连接工程是结合了桥梁、道路和隧道三种构造物的结构形式。桥隧连接的处理不当，将会影响桥梁与隧道的舒适性，也容易较早出现病害，因此其特殊性和重要性不言而喻。目前桥梁和隧道的各种修建技术都日趋成熟,但关于桥梁和隧道近距离相接之处的设计、施工和安全运营还存在很多问题。本文提出了桥隧连接工程存在的问题，总结了当前的桥隧连接类型及和连接技术。

桥隧连接；山区高速；工程技术

1 桥隧连接的定义

在山区高速公路上,当桥梁端点与相邻隧道洞门间的距离较近时,在设计、施工和运营安全等方面,必须考虑桥梁和相邻隧道间的相互影响。桥隧连接部分是桥梁与相邻隧道具有相互影响时,相应的隧道洞口、桥端部和桥隧间的接路段的统称,简称桥隧连接或桥隧相连。

2 存在的问题

桥隧连接工程结合了桥梁、道路和隧道三种构造物，桥隧连接的处理不当，不仅会影响桥梁与隧道的舒适性，还容易导致较早出现病害，因此该工程尤为特殊和重要。尽管目前修建桥梁或隧道的各种技术都已成熟,但桥梁和隧道近距离相接之处在设计和施工中还存在许多彼此相互影响的问题,有的问题在施工和设计中已经解决,而有的问题现在依然困扰着我们。因此我们应该把已经解决的问题总结形成理论，并用以指导今后的工程实践，同时为尚未解决的问题的进一步研究和探讨打下坚实的基础。

目前我国还没有规范对桥隧连接段的施工和设计作明确的要求和说明，存在的具体问题如下：

(1)缺乏统筹性和有序性。没有将桥梁和隧道作为连接工程的特殊形式进行统筹安排，导致桥隧连接工程在设计和施工的上不能有序地进行;

(2)缺乏技术规范。山区高速公路的技术规范还未形成对桥隧连接工程的专门性规定，导致在实际工程中无规可循，甚至引发事故;

(3)缺乏经验总结。没有对山区高速公路在建设过程中所积累的经验进行总结和研究分析，导致在建设桥隧连接工程时缺乏可以参照的经验。此外，许多技术不具备普遍适用性,应对已有经验进行归类分析,用以指导今后的实际工程;

(4)缺乏力学研究。桥隧连接工程特殊结构的各关键部位在初步设计、施工和运营阶段中力学状态，需要进行三维有限元计算分析并结合现场监测数据得出，目前缺少该方面的资料;

(5)缺乏安全保障。桥隧连接工程作为高速公路中结合了桥梁、道路和隧道三种构造物的结构形式,因其特殊性和重要性，安全运营显得尤为重要。目前对桥梁、路基和隧道单一结构安全运营的研究已经比较成熟,但缺乏将三者作为相互影响的对立统一面的综合研究,需进行近一步的研究。[1]

3 桥隧连接的类型

3.1 整体式桥隧连接

（1）结构特点:桥梁桥台与隧道洞口段不分离，完全融合为一个整体。

（2）受力和变形情况:桥台与隧道洞口共同承受荷载作用,且变形连续一致。

（3）设计方面: 在进行结构分析和计算时，把桥台和隧道洞口作为一个整体。

（4）施工方面:保证桥梁和隧道结构的完整性。

目前的规范都是单独针对隧道洞门或桥台的，对于整体型桥隧连接的桥台和洞门的融合体,还没有相应的设计和施工规范。在施工过程中,桥台和隧道组成的融合体结构必须同时承受来自桥梁自重产生的荷载和来自隧道围岩的荷载。在运营阶段,还将共同承担汽车活载。通常情况下,桥梁自重和汽车活载是比较容易确定和计算的,然而来自围岩的荷载会因地质状况变化使其难以确定。由于这种融合体结构需要同时起到桥台和隧道洞门基础的作用,而且承受的荷载既复杂又难以确定,结构计算比较困难,所以一旦出现结构性问题,其不良影响和后果将更加严重。[2]

3.2 紧靠型桥隧连接

（1）结构特点:桥梁桥台与隧道洞口结构分离，只是形式上紧紧贴靠在一起没有衔接路段,二者之间存在施工缝。但从路面来看,桥台和隧道洞口之间的路面表层结构是一个整体,看不出二者的分离。

（2）受力情况：桥台的主要荷载来自于桥梁的结构自重、汽车荷载效应、温度效应和桥台基础变位等,埋置式桥台还可能受到围岩的压力,而隧道洞口的荷载主要是围岩压力和汽车荷载效应。由于施工缝的存在，一般作用在桥台和隧道结构上的荷载几乎不可能存在相互传递。因而二者在受力方面几乎没有相互影响。

（3）变形与位移情况：由于施工缝的存在，正常情况下桥台和隧道洞口的变形和位移将各自独立、相互无关。但二者的变形与位移的不协调,可能会导致桥隧施工缝处的路面出现横向裂缝,甚至形成错台,影响行车舒适,严重则会引发行车安全隐患。

（4）施工方面:桥梁与隧道之间存在施工缝，可以单独先后施工。先施工者必须为后者留出相应的几何空间，条件允许二者可同步施工。二者在施工上相互影响。[2]

3.3 连接型桥隧连接

（1）结构特点：桥梁桥台与隧道洞口结构分离，由衔接路段相连。

（2）受力和变形情况：桥梁和隧道的受力与变形各自独立，无直接关联。

连接型桥隧连接方式存在的问题是：隧道、桥梁和衔接路段三者的路面结构有连接但路面基层不同，桥梁路面和隧道路面的基层是刚性的,而衔接路段的基层可能是刚性或半刚性的。隧道、桥梁和衔接路段三者的路面相关联,对行车有一定影响。[2]

4 桥隧连接技术

4.1 桥梁伸入隧道

桥梁伸入隧道是桥隧相接时，增大隧道明洞断面以把桥台包在里面，明洞不设仰拱，与桥台不是整体，必要时洞口一段暗洞也要加大断面，施工完成后根据隧道正常断面，在扩大断面中做个套拱，将隧道断面恢复到正常断面，避免在隧道内的突变。由于桥梁的路面宽度大于隧道的路面宽度，考虑到预制的梁片，隧道洞门与桥台作为一个整体，隧道衬砌必须加大、加深，导致隧道洞门墙增高，洞门承受桥梁荷载和动荷载。因此桥梁伸入隧道的连接技术对洞口地质条件要求较高，且造价高、施工难度大。

其中整幅桥梁伸入连拱隧道可实施性差，制约条件较多。因为连拱隧道开挖跨度较大，施工工序繁多，开挖和支护相互交错，围岩应力变化和衬砌荷载转换十分复杂。因而设计难度大、施工风险高，既不经济也不安全、可实施性差；另外，单幅桥梁伸入分离式隧道，只需将隧道断面加大、加深即可。其施工相对较简单，可操作性强，能较好地解决隧道洞口前场地紧张，桥台设置困难的问题。只要处理好隧道结构及桥梁梁板的细节问题，并完善隧道中央水沟的排水等细节，技术上就较为可行，但造价略高，行车舒适性略差。

4.2 桥梁不伸入隧道

桥梁不伸入隧道即桥台在隧道口进行处理，在隧道口基岩或浇筑挡墙等圬工结构上直接施作桥台，使洞门不受桥梁的荷载和动荷载作用，桥梁不受山体的水平推力，桥台与隧道洞门受力互不影响。这种桥隧相连方式的关键在于做好隧道的防水排水设计，要求隧道洞口有一定的施工场地，以及桥台基础具有一定的承载力。[3]

5 结语

在实际的设计和施工过程中我们不能盲目套用现有的桥隧连接工程的施工技术，而是应该在此基础上根据实地的地形地貌、地质条件，因地制宜，制定经济适用的设计及施工方案。相信只要我们努力解决好桥隧互相干扰的突出矛盾，做好细节设计，协调好专业之间的冲突，灵活运用现有的技术方法并根据实际情况做出不断地改进与创新，定能让山区高速公路桥隧连接工程的设计及施工应用技术水平不断提升。

[1]柳正.山区高速公路桥隧连接工程的施工技术研究[J].黑龙江交通科技，2014,(2):92.

[2]薛杰.山区高速公路桥隧连接工程关键性技术研究[D].武汉：武汉理工大学.2010:4-11.

[3]王飞. 山区高速公路桥隧相连技术的研究与应用[J].交通标准化,2008，(11):125

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1007-6344（2016）03-0062-01

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