高速公路路基、桥梁与隧道的衔接方案研究

杨 雷，方诗圣

（合肥工业大学 宣城校区建筑工程系，安徽 宣城 242000）

高速公路路基、桥梁与隧道的衔接方案研究

杨 雷，方诗圣

（合肥工业大学 宣城校区建筑工程系，安徽 宣城 242000）

对于高速公路建设项目而言，路基、桥梁与隧道的衔接处理是至关重要的一步，它不仅影响着高速公路的美观与行车舒适度，同时也影响着日后的安全运营，因此优化高速公路的路基、桥梁与隧道衔接方案是必要的。本文先简单地介绍桥隧连接施工技术，再针对工程建设中因断面宽度不同而导致的衔接问题，分析其结构组成及产生的原因，阐明对路基、桥梁与隧道衔接的优化处理，达到安全、适用和美观的效果，把因衔接问题带来的不良后果降到最低。

高速公路；衔接方案；路基；桥梁；隧道

0　引　言

近些年来随着我国的经济发展，各地的文化交流与商业往来密切频繁。国家要发展就迫切需要基础建设跟上步伐，“想发展，先修路”这是不变的准则。在我国高速公路建设项目中路基、桥梁与隧道衔接的质量问题一直没有得到很好的解决，由此引发的道路稳定性和交通事故问题屡见不鲜。而在我国西南部地区，由于山地偏多，这种因路、桥隧衔接不良而引发的安全问题更为突出。所以对于施工企业而言，这需要引起足够的重视。为此，本文对高速公路路基、桥梁与隧道的衔接优化方案进行探讨，以供参考。

1　桥隧连接施工技术简介

桥隧连接的部位主要有隧道洞门和桥台两部分组成，隧道洞门施工[1][2]会影响整个隧道的开挖，桥台的稳定可靠性也影响着桥梁整体的安全性与稳定性。它俩相辅相成，相互影响，因此处理好桥隧衔接是工程建设成败的关键。

1.1隧道洞门施工

在实际的工程中我们需根据不同的隧道类型来选择对应的施工方案和顺序，隧道地质类型常见的有三种，分别是：浅埋隧道、岩堆隧道和偏压隧道。

浅埋隧道，指隧道埋深不足隧道洞径的两倍，其中埋深是洞门顶端距离上土层表面的距离。因上层岩土壁厚小，整体薄弱，难以形成完整的支撑体系，所以早期的变形较快。施工因尽量避免放坡，采取超前支护，开挖方式为人工挖掘（正台阶法开挖），自上而下衬砌，可同时采取喷射砼和钢筋网的支护组合。

岩堆隧道，指在陡峭的山坡上，岩体崩塌经重力作用在洞口上方形成的松散堆积体。其内部多为碎石块，所含泥沙量少，从而导致了岩体结构松散易坍塌，稳定性差。开挖之前在洞口40 m范围内使用小导管注浆支护，同时加强对地表水的拦截，施工过程中要加强支护，采用正台阶法开挖，在下部开挖后需将中部和拱部的栅格进行焊接，以形成封闭的半环形。

偏压隧道，指洞口上方因地形地貌或坍塌等因素导致的洞口上方两侧受压不对称。在洞口上方受不对称荷载易在隧道内壁产生裂纹，所以隧道内壁必须采取环状的衬砌以来抵抗外部压力。

隧道洞口采用人工开挖[3]，必要时可采取微爆破辅助，开挖过程需要注意桥台的变化和围岩的稳定性，桥台若位于隧道洞口内部，则可同时施工，又因桥台的施工会使围岩松动，所以隧道洞口的支护安全级别需要更高。

1.2桥台施工

桥台施工的模板应具有不变形、表面平整、易拆装的特点，尽量采用钢模板，注浆过程中保证不漏浆。施工过程中避免使用过多的单排桩，单排桩的抗剪力和抗弯矩能力差，而双排桩或多排桩则可以很好的解决单排桩抗性不足的缺点，必要时也可以采取双排桩和斜桩的组合结构[4]。采用桩基桥台可以减少桥台施工对围岩的二次扰动，开挖过程放缓同时加强对围岩位移的监测。在某些特殊的情况下，桥台无法施工，也可将台帽直接建在基岩上，这样会大大减少桥梁的造价。

2　断面形成原因分析

在我国《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）的规定中，路基、桥梁和隧道的断面结构形式在公路等级一致时却有明显差异，路基和桥梁的宽度规定基本一致，但隧道的宽度规定就与道路和桥梁有较大的差别。而规范中对于公路路基、桥梁和隧道的断面宽度规定都是有其合理性，那么公路断面出现不等宽的根本原因主要在于设计人员设计高速公路时需要在道路两侧添加硬路肩，硬路肩往往用来做应急车道。而在隧道内部则没有此项，若在隧道内部增加硬路肩会导致隧道底层宽度加大，这会增加隧道的支护强度和工程造价，使隧道的性价比大大降低。所以路基、桥梁与隧道处衔接断面宽度不等的问题就显得不可避免，这给施工单位带来了大大的困难，同时建成后也加大了行车遇险的概率。因此这就需要施工方采取更好而有效的方案来对其进行优化，以达到安全、美观、经济的社会效益。

3　高速公路道路断面结构组成分析

探讨高速公路路基、桥梁与隧道的衔接问题，得从道路各组成部分断面结构[5]开始。本文以某高速公路工程双向4车道为例，选取其中设计车速为120 km/h、100 km/h的2种情况，现将道路各组成部分断面宽度详细数据[6]列表1整理如下：

表1　高速公路各组成部分断面尺寸详细数据

1 2 0 3 . 0 0右侧硬路肩宽度或3 . 5 0 3 . 5 0 0 3 . 0 0或3 . 5 0 3 . 5 0 0 1 0 0 3 . 0 0 3 . 2 5 0 3 . 0 0 3 . 2 5 0土路肩宽度或桥梁墙式护栏宽度1 2 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0 1 0 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0 0 . 7 5 0 . 5 0 0隧道左侧宽度1 2 0 0 0 0 . 7 5 0 0 0 . 7 5 1 0 0 0 0 0 . 5 0 0 0 . 5隧道右侧宽度1 2 0 0 0 1 . 2 5 0 0 1 . 2 5 1 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 1 . 0 0隧道检修道宽度 1 2 0 0 0 1 . 0 0 0 0 1 . 0 0 1 0 0 0 0 0 . 7 5 0 0 0 . 7 5

结合表中数据，就整体式结构断面宽度而言，路基和桥梁的断面比隧道宽1.00 m左右，而对于分离式结构断面，路基和桥梁的断面比隧道宽1.25 m左右。究其原因：路基和桥梁的右侧结构组成与隧道不同，路基和桥梁的右侧断面宽度=硬路肩宽度+土路肩或桥梁墙式栏杆宽度，而隧道的右侧断面宽度=右侧宽度+隧道检修宽度。设计时速为120 km/h时，隧道和路基、桥梁右侧部分断面宽度分别为2.25 m、4.00 m～3.75 m，设计时速为100 km/h时，隧道和路基、桥梁右侧部分断面宽度分别为1.75 m、3.75 m。由于篇幅的原因，时速80 km/h的数据表格中未列出，在这里直接给出时速80 km/h路面结构断面数据以增加说服力，隧道和路基、桥梁右侧部分断面宽度分别为1.50 m、3.25 m。

有数据可以看出，造成衔接处突变的主要原因是隧道内没有设置硬路肩。而隧道内不设置硬路肩是因为硬路肩会增加隧道下底面宽度，加大了开挖面积，导致工程投资成本剧增，所以衔接处突变不可避免。但由此会大大降低行车的舒适性和安全性。

4　高速公路路基、桥梁与隧道衔接处理方案

4.1设置交通安全警示

4.1.1设置限速与警示路牌

在进入隧道洞口前，我们需要提前提示司机注意前方危险，根据我国《公路交通安全设施设计规范》规定，我们可以司机的反应距离L=V×1000×2.5/3600（其中速度V单位为km/h），汽车的制动距离S=0.1V+V²/130（其中速度V单位为km/h）。笔者在此分别取100 km/h和80 km/h计算得出对应的反应距离为69.44 m和55.56 m，对应的汽车制动距离为86.92 m和57.23 m。由计算可知，一般在距离高速公路入隧道前150 m处设置限速与警告路牌，在80 m处设置震动标线，用来提示司机注意安全。

4.1.2硬路肩斑纹线设置

在行车道右边的硬路肩上设置斑纹线（黄色），线宽取45 cm，各线条之间空隙距离为90 cm，黄斑纹线设置位置一般在隧道前80 m处，方向与行车方向成45°夹角。车辆行驶其上有震动感，起警示作用[7]。

4.2道路过渡处衔接方案

本文所探讨的道路过渡出的衔接，主要指隧道内的检修道与路基两侧路肩和桥梁侧面的护栏。从隧道内检修道到其外部延长线线形[8]需平顺，采用黄黑相间的斑马线，便于司机识别；路侧右边护栏采用波形梁护栏，与隧道内轮廓的过渡需要有视觉上的平顺感。优化路基、桥梁与隧道断面结构的衔接主要手段改善检修道和护栏的过渡。具体衔接方案如下。

4.2.1分离式路基与分离式隧道衔接

(1)分离式路基与分离式隧道左侧进口衔接

隧道内的检修道按圆曲线（半径900 m，总长12 m）向外至波形梁护栏下方，高度沿行车方向由高到低，波形梁护栏钢板底面到检修道的高度由45 cm渐变到40 cm。波形梁护栏在隧道进口前12 m内向左侧渐变，最终与隧道内轮廓平行对齐。为了加强防撞墙结构强度，防撞墙采用钢筋混凝土（C30）结构，在过渡衔接段靠近行车道的一侧设置1排Φ16 mm@30 cm锚固钢筋[9]，钢筋竖向布置宽度总长为60 cm。

(2)分离式路基与分离式隧道右侧进口衔接

设计分离式隧道时，洞内底面宽度一般取10.8 m，而设计分离式路基时，宽度一般取12.25 m，两者相差约1.45 m。主要原因在于行车道右侧设置2.5 m的硬路肩，而隧道内却没有。但因为路基和隧道的行车道完全平行对应，所以车辆在正常行驶中不会有危险，过渡段的设置目的是把行车从路基侧面的硬路肩上引导到隧道行车道上。具体处理方案:路基右侧的波形梁护栏与隧道洞口之间用两条同向相切的缓和曲线连接，曲线的方向最终于与隧道内轮廓平行对齐。同时，隧道内的检修道外侧边缘与土路肩边缘间缓和曲线为圆曲线，其半径R=500 m。防撞墙采用钢筋混凝土（C30）结构，在衔接段靠近行车道外侧设置1排Φ16 mm@30 cm锚固钢筋，钢筋竖向布置宽度总长为60 cm。

(3)分离式路基与分离式隧道出口衔接

此衔接处的道路断面变宽，所以此处不作优化处理。

分离式路基与分离式隧道衔接平面布置如图1。

图1　分离式路基与隧道衔接平面图

4.2.2分离式桥梁与分离式隧道衔接

（1）分离式桥梁与分离式隧道左侧进口衔接

桥梁的钢筋混凝土护栏结构尺寸为26.3×50×68.5（单位cm）;隧道内的检修道结构尺寸为100×40（单位cm）。左侧隧道进口处的衔接方案:在隧道洞门外12 m范围内，护栏高度由68.5 cm渐变至40 cm，宽度由50 cm增至100 cm，其中钢管的水平高度不变。

（2）分离式桥梁与分离式隧道右侧进口衔接

在桥梁护栏内侧设立混凝土结构防撞岛，护栏自身结构形式不变。防撞岛截面渐变为与隧道检修道尺寸相同，总长14 m，桥梁硬路肩与墙式护栏间缓和曲线为圆曲线，其半径R=500 m。由高到低过渡到与检修道持平的高度。为防撞岛的结构强度，防撞墙采用钢筋混凝土（C30）结构，在衔接段靠近行车道外侧设置1排Φ16 mm@30 cm锚固钢筋，竖向宽度为顶面至桥面下的调平层。

（3）分离式桥梁与分离式隧道出口衔接

此衔接处的道路断面变宽，所以此处不作优化处理。

分离式桥梁与分离式隧道衔接平面布置如图2。

图2　分离式桥梁与隧道衔接平面图

4.2.3整体式路基与连拱式隧道衔接

（1）整体式路基中央分隔带与连拱隧道洞口中隔墙衔接

整体式路基与连拱隧道路面中间带总宽度均为2.8 m，具体优化方案为：中隔墙两侧的检修道向外延伸8.8 m，宽50 cm。中间隔离带两侧直线与梁护栏内侧连接的缓和曲线为圆形，其半径R=1.25 m，高度沿行车方向渐变至检修道，高度由45 cm降低为40 cm。且因梁护栏位置与隧道中隔墙外边线在同一方向，故梁护栏可直接延伸至隧道进口端墙上。

（2）整体式路基与连拱式隧道进口右侧衔接

路基右侧的波形梁护栏与隧道洞口之间用两条同向相切的缓和曲线连接，曲线的方向最终于与隧道内轮廓平行对齐；将隧道内的检修道按500 m半径的圆弧反向延伸至隧道外。为提高防撞能力，防撞墙采用钢筋混凝土（C30）结构，在衔接段靠近行车道外侧设置1排Φ16 mm@30 cm的锚固钢筋，钢筋竖向布置宽度总长为60 cm。

（3）整体式路基与连拱式隧道出口右侧衔接

此衔接处的道路断面变宽，所以此处不作优化处理。

整体式路基与连拱式隧道衔接平面布置如图3。

图3　整体式路基与连拱式隧道衔接平面图

4.2.4整体式桥梁与连拱式隧道衔接

（1）整体式桥梁与连拱式隧道中隔墙衔接

整体式桥梁的波形混凝土护栏结构尺寸为75×25（单位cm）。因路线中心线两侧宽度均为1.4 m，故检修道不再作处理[10]，具体优化方案为：在隧道口前5～12 m范围内，将桥梁护栏底座高度由25 cm渐增至40 cm，与隧道检修道平顺衔接。整体式桥梁与连拱隧道的中间衔接带不作处理。

（2）整体式桥梁与连拱式隧道进口右侧衔接

具体优化方案为：设立混凝土结构防撞岛，防撞岛位于桥梁护栏内侧，总长为16 m，防撞岛截面渐变与隧道检修道的尺寸相同，桥梁硬路肩与墙式护栏间缓和曲线为圆曲线，其半径R=500 m。为提高防撞墙的强度，防撞岛采用钢筋混凝土（C30）结构，在衔接段靠近行车道外侧设置1排Φ16 mm@30 cm的锚固钢筋，竖向宽度为顶面至桥面下的调平层。

（3）整体式桥梁与连拱式隧道出口右侧衔接

此衔接处的道路断面变宽，所以此处不作优化处理。

整体式桥梁与连拱式隧道衔接平面布置如图4。

图4　整体式桥梁与连拱式隧道衔接平面图

5　结语

与一般的衔接方案相比较，文章中提出的方案优势在于：在设置限速警示标识牌时，考虑了司机反应时间的因素，而不是单单从汽车制动距离来确定标识牌与突变出的距离，这就使得标识牌的距离设置更加合理；同时文中针对路基、桥梁与隧道的不同结构形式，分别在右侧采用了梁式护栏与墙式护栏，而不是一刀切的做法，做到在保证安全、美观、适用三准则的前提下，大大节省工程造价成本；同样在衔接段的处理上采用缓和曲线作为司机行车的引导线，有利于提高行车的舒适感。

本文具体说明了高速公路路基、桥梁与隧道的断面结构组成，分析了其衔接处突变的原因，断面衔接的优化可以降低行车危险系数。笔者结合目前国内已建成的高速公路中柞水至小河高速公路、宝鸡至牛背高速公路等多条高速公路的衔接方案[11]，在此给出了一套优化方案，希望可以对日后的高速公路建设提供借鉴和参考。

[1]单良.高速公路路基、桥梁与隧道之间的衔接方式[J].建筑知识:学术刊,2014(3):331-333.

[2]唐春来.高速公路路基填筑及碾压施工探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2011(28):56-58.

[3]彭昌贵.崖底连拱隧道防水施工技术[J].施工技术,2008(10)：32-33.

[4]中交第一公路勘察设计研究院.山区高速公路勘察设计指南[M].北京:人民交通出版社,2013.

[5]马志伟,岳宋明.浅谈路基的断面尺寸设计[J].黑龙江交通科技,2010(3)：193.

[6]中交公路规划设计院.JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[7]王玲.张花高速公路动态景观设计及应用研究[D].长沙:中南大学,2012.

[8]中交第一公路勘察设计研究院.JTG D20-2006公路路线设计规范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[9]余伟.高速公路路基、桥梁与隧道之间的衔接方案研究[J].黑龙江交通科技,2015(3):253.

[10]重庆交通科研设计院.JTGD70/2-2014公路隧道设计规范[S]. 北京:人民交通出版社,2014.

[11]龙湛,罗涛. 高速公路路基、桥梁与隧道的衔接方案探讨[J].公路交通技术,2011(4)：2.

Study on the Convergence Scheme of Highway Subgrade，Bridge and Tunnel

YANG Lei，FANG Shisheng
(Construction Engineering Department of Xuancheng Campus, Hefei University of Technology, Xuancheng, 242000, China)

The convergence of subgrade, bridge and tunnel construction is a crucial step for the highway construction project, because it only affects the highway appearance and the comfort degree of driving, but also affects the security operation in the future. Therefore, it is necessary to optimize the convergence. This paper first introduces the technology of bridge and tunnel connect construction, then as to the cohesive problems caused due to the width of a section in the construction project, this paper analyzes its structural components and reasons for their formation so as to find a way to optimize the subgrade, bridge and tunnel linking process, to minimize the insecurity consequences and to achieve the effect of being safe, suitable and beautiful.

highway; convergence scheme; subgrade; bridge; tunnel

U442

C

2095-8382(2016)05-083-05

10.11921/j.issn.2095-8382.20160515

2016-05-24

杨雷（1993-），男，硕士生，主要研究方向为道路与桥梁工程。