蒙重光

(廣西交通實(shí)業(yè)有限公司 廣西南寧 530000)

據(jù)數(shù)據(jù)顯示：在高速公路的施工建設(shè)中，橋隧連接工程的所占比超過70%。這一數(shù)據(jù)足以表明高速公路施工經(jīng)常性面對橋梁、相鄰隧道之間的距離較近的特點(diǎn)。為了充分保障工程的施工質(zhì)量、施工安全性和正常運(yùn)營，必須做好橋隧連接部位的施工設(shè)計(jì)，嚴(yán)格把握隧道洞口的施工質(zhì)量。高速公路橋隧連接形式并非只有一種，常見的有整體形、緊靠形、連接形3 種連接形式，下文依次展開論述。

1 高速公路橋隧連接工程概述

很多高速公路的施工建設(shè)需要經(jīng)過山區(qū)，如果橋梁端點(diǎn)距離相鄰隧道洞門較近，那么從施工設(shè)計(jì)階段開始，就要充分考慮橋梁和隧道對彼此的影響。與高速公路對應(yīng)的隧道、橋隧之間、橋端部間的連接路段被稱為橋隧連接工程，不僅包括橋梁建設(shè)，還涉及山嶺中的隧道建設(shè)。盡管現(xiàn)階段高速公路施工技術(shù)已經(jīng)足夠完善和成熟，但橋隧連接工程的設(shè)計(jì)與施工，受到多種客觀因素的制約，很難完全解決[1]。

根據(jù)高速公路的施工環(huán)境、運(yùn)營需求，橋隧連接方式也有所不同，常見的連接方式有以下3種。

1.1 整體形

這種橋隧連接的特點(diǎn)是橋梁橋臺和隧道洞口是一個整體，沒有完全分開，在連接部位變形與受力的情況下，橋臺、隧道洞口共同承載負(fù)荷，而且變形程度基本相同。設(shè)計(jì)整體形的隧橋連接工程，也要把橋臺、隧道洞口當(dāng)作一個整體來看待，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析。施工過程中不能破壞連接部位的完整性。當(dāng)前的相關(guān)規(guī)定只涉及了橋臺與隧道洞口，并未對整體形橋隧連接工程的施工技術(shù)提出統(tǒng)一要求，而且隧道洞口與橋臺共同組成的結(jié)構(gòu)，其承重能力至少要承受住隧道圍巖、自重以及車輛的荷載。橋隧連接工程的自重與車輛荷載可通過計(jì)算得出具體數(shù)值，但圍巖荷載則會隨著地質(zhì)條件的改變而改變[2]。所以整體形的橋隧連接工程需要承擔(dān)隧道洞口和橋臺負(fù)荷，這種形式的結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，很可能造成極為嚴(yán)重的后果。

1.2 緊靠形

這種橋隧連接的特點(diǎn)是橋梁橋臺和隧道洞口只是表面上緊靠在一起，之間沒有銜接的路段，但實(shí)際上兩個結(jié)構(gòu)并沒有相連，而是彼此分開，有著十分明顯的施工縫。然而，從道路表面看，橋臺與隧道洞口的表層結(jié)構(gòu)卻是統(tǒng)一的，幾乎察覺不出彼此分離。橋臺的負(fù)荷主要源自橋梁自重、荷載效應(yīng)、溫度效應(yīng)、橋臺基礎(chǔ)變化、周邊巖石壓力等；而隧道洞口的負(fù)荷主要來自車輛與周邊的巖石。由于橋臺和隧道洞口之間有施工縫，因此兩個結(jié)構(gòu)的位移與變形并無關(guān)聯(lián)。然而，橋臺、隧道洞口無法統(tǒng)一會讓連接部位出現(xiàn)很大縫隙，嚴(yán)重情況下可能錯臺，影響行車安全與舒適度，甚至還可能引發(fā)重大交通事故。

1.3 連接形

這種橋隧連接方式的特點(diǎn)是橋臺、隧道洞口二者的結(jié)構(gòu)盡管相互分開，但是之間有銜接的路段。橋臺與隧道洞口的變形并不會對其受力情況產(chǎn)生直接影響，二者彼此獨(dú)立。施工中的主要難點(diǎn)在于，橋梁、隧道、銜接路段盡管有關(guān)聯(lián)，但是缺少相同的路面基層，隧道路面與橋梁路面都采用的是剛性基層，半剛性基層通常用于銜接路段的路面施工。橋梁、隧道、銜接路段之間的路面彼此影響，與車輛行駛、交通狀況密切相關(guān)。

2 高速公路橋隧連接工程施工特點(diǎn)

連接工程的施工，需要將橋臺與隧道洞口看作一個整體，二者相互影響，所以不能單獨(dú)設(shè)計(jì)和施工，必須要將二者放在一個整體結(jié)構(gòu)中考慮施工方案，保證施工的連續(xù)性和工程良好的受力狀況。橋隧連接工程的施工特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 獨(dú)立性

橋隧連接工程的整體性是針對其結(jié)構(gòu)與施工而言，但作為高速公路的組成結(jié)構(gòu)，也有較強(qiáng)的獨(dú)立性。制訂施工方案時，需要充分考慮橋隧連接區(qū)域，合理選擇技術(shù)解決此區(qū)域的施工難題。橋梁、隧道、路面的設(shè)計(jì)通常是分開進(jìn)行，由不同科室和設(shè)計(jì)師來完成，這也在一定程度上體現(xiàn)出獨(dú)立性的特點(diǎn)。

2.2 干擾性

以整體性橋隧連接工程為例，施工設(shè)計(jì)時，考慮地形與地質(zhì)的限制，須在隧道內(nèi)部完成橋臺的澆筑，然后在橋臺上直接架設(shè)橋梁梁板，將其伸到隧道內(nèi)部。與隧道相比，高速公路的橋梁更寬、更廣，橋梁伸進(jìn)隧道的部分可能和前幾跨的梁板尺寸不相符，因此需要通過加大加寬隧道明洞的方式使之符合橋梁梁板尺寸。這種情況下，就不能獨(dú)立設(shè)計(jì)橋梁或者隧道，因?yàn)閱为?dú)設(shè)計(jì)任何一個結(jié)構(gòu)，都會對另一個結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生干擾[3]。

2.3 綜合性

橋隧連接工程施工包括路基路面、橋梁、隧道這3個部分，本身就具有綜合性的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)工程的施工方案時，需要考慮上文提到的3種不同結(jié)構(gòu)類型，在保持其本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的同時，又能充分考慮各個部分在連接區(qū)域的共性，這便是方案設(shè)計(jì)中所體現(xiàn)出的綜合性。施工期間，需要協(xié)調(diào)好橋梁、隧道、路基路面這3個部分的施工進(jìn)度。

2.4 后續(xù)性

橋隧連接工程的施工設(shè)計(jì)需要考慮多方面因素，作為高速公路施工建設(shè)中的特殊結(jié)構(gòu)形式，即使是施工結(jié)束投入運(yùn)營，仍然需要面臨很多問題，這便是工程的后續(xù)性特點(diǎn)。高速公路運(yùn)營過程中最突出的問題是道路、橋梁、隧道等部位的地質(zhì)特點(diǎn)不同，橋臺、隧道圍巖、路面的沉降有差異，導(dǎo)致橋隧連接部位的路面凹凸不平，很多部位跳車嚴(yán)重。隨著運(yùn)營時間的延長、路面狀況的惡化，還可能出現(xiàn)排水不暢、連接段積水等問題，嚴(yán)重影響車輛通行。車輛從橋梁進(jìn)入隧道，再從隧道駛上橋梁后，部分司機(jī)無法適應(yīng)明暗度的變化，很容易發(fā)生追尾等交通事故。如果邊坡植被受到嚴(yán)重破壞，還可能引發(fā)泥石流。

3 高速公路橋隧連接工程中隧道洞門施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 明確連接部位的施工參數(shù)

施工前，準(zhǔn)確計(jì)算高速公路橋隧連接區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)荷載。其計(jì)算公式如下。

荷載=1/2×（空心板自重＋二期鋪裝自重）＋橋臺自重

空心板自重=0.5×1 片空心板截面積×空心板片數(shù)×跨徑×容重

采用建模方式計(jì)算橋隧連接工程參數(shù)，能夠充分保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。洞口采用喇叭形設(shè)計(jì)，壁厚與過渡段的長度均0.6～10 m，洞口寬度的過渡為12～15 m。構(gòu)建好洞口模型后，選擇計(jì)算參數(shù)，參數(shù)具體如表1所示。

表1 高速公路橋隧連接參數(shù)

模型具備數(shù)值模擬功能，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出過渡段與內(nèi)部隧道的受力等重要參數(shù)，為后續(xù)隧橋連接工程的施工奠定良好基礎(chǔ)。

3.2 隧道洞口的選址

高速公路施工所處的環(huán)境不同，山體形態(tài)、地形地質(zhì)特點(diǎn)有很大差異，每座山體的承載力亦不相同。例如：廣西大部分為典型巖溶發(fā)育區(qū)，地形復(fù)雜，山嶺綿亙，巖溶的存在給隧道工程帶來了困難，若不能合理、正確處治，施工過程中將可能引起坍塌、突泥和涌水等災(zāi)害，直接造成人員生命和財(cái)產(chǎn)損失；也可能引起地表水流失、地表塌陷等，給后期隧道的運(yùn)營埋下安全隱患。

此外，在預(yù)修建的隧道上方，巖石承載力的大小與工程施工進(jìn)度、施工質(zhì)量密切相關(guān)。修建隧道之前，必須詳細(xì)調(diào)查周邊環(huán)境，充分了解施工區(qū)域的水文、地質(zhì)、地形，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)合理選擇隧道洞口的施工位置。例如：最終確定隧道洞口在連續(xù)巖層的山體處施工，此區(qū)域沒有山體滑坡和斷裂等問題，說明山體穩(wěn)定性良好，可修建隧道。如果山體巖石以承載力較差的強(qiáng)風(fēng)化砂巖組成，則很容易出現(xiàn)坍塌等問題，出于安全考慮，不可在此處修建隧道。

3.3 施工流程

3.3.1 淺埋段施工

如果隧道洞口的施工位置處于淺埋段，施工人員應(yīng)予以高度重視，因?yàn)闇\埋段的施工質(zhì)量將會直接影響后續(xù)工程的施工。為了提高隧道基層的穩(wěn)定性與安全性，必須在隧道洞口做好科學(xué)的支護(hù)措施，盡可能采用人工挖掘施工，如無十分必要不刷坡。進(jìn)入隧洞之前務(wù)必完善、檢查防護(hù)措施；上部圍巖和地表都需要進(jìn)行加固，尤其要控制好圍巖變形。通過二次加固措施避免人工開挖破壞土體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)巖體強(qiáng)度，防止山體坍塌。與機(jī)械開挖相比，人工挖掘?qū)ι襟w造成的破壞較輕，安全性較高[5]。淺埋段有一層較薄的覆蓋層，隧道上方的土方承載能力弱，自身穩(wěn)定性差，巖土基本不具備自承體系。開始施工后，圍巖因?yàn)槌惺芫薮髩毫Χ霈F(xiàn)變形，所以開挖過程中，應(yīng)使用錨桿、工字鋼架、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架等支護(hù)設(shè)施，并且要注意圍巖變形程度，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整施工方式。初期支護(hù)時，選擇強(qiáng)度和剛度足夠大的材料，以避免隧道上方的巖層遭到破壞，同時還要根據(jù)測點(diǎn)對開挖施工過程實(shí)施動態(tài)監(jiān)控，分析已知數(shù)據(jù)和參數(shù)，確定施工進(jìn)度。

二次襯砌是預(yù)防、控制圍巖變形的重要手段，洞口開挖和初期支護(hù)后，在巖體變形量未超過設(shè)計(jì)值的70%時，應(yīng)及時采取二次襯砌措施，否則很可能無法起到支護(hù)效果。初期支護(hù)完成后，還需要在襯砌斷面增加厚250 mm的混凝土襯砌斷面，以維持支護(hù)設(shè)施的剛度，避免圍巖變形。

（1）將施工區(qū)域的雜物、雜草、石塊、樹木、垃圾等清理干凈，采用超前支護(hù)噴錨技術(shù)對洞口邊坡實(shí)施加固處理。拱部襯砌輪廓部位沿著水平方向打入兩排φ42，排列要均勻，長度4 m，每個導(dǎo)管之間的平行間距為40 cm，環(huán)向間距為30 cm，縱向每3 m為一環(huán)。施工結(jié)束后通過注漿的方式加固圍巖，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。注入巖漿、噴錨施工結(jié)束后再挖洞。

（2）采用臺階法開挖隧道，分為上部核心、下部、仰拱這3 個階段的施工，每個階段挖掘結(jié)束后都需要采取保護(hù)措施，然后使用小導(dǎo)管做好超前支護(hù)，用格柵鋼架做支撐。錨桿長度3 m、縱向間距50 cm、環(huán)向距離100 cm，插入后，鋼筋掛網(wǎng)，噴射20 mm混凝土。

（3）套拱施工過程中，開挖斷面至少要比預(yù)期數(shù)值增加0.3 cm，這樣才會維持混凝土襯砌支護(hù)的穩(wěn)定性，不會讓支護(hù)因?yàn)樘坠笆┕ざl(fā)生斷裂。

（4）挖掘隧道下部時，需要做好圍巖暴露面的保護(hù)，如果暴露面積太大，很可能會引起山體滑坡災(zāi)害。為了防范滑坡，建議采用上下層臺階的開挖方式，以保證兩側(cè)可以錯開3～5 m。開挖施工完成后，設(shè)置混凝土、格柵鋼架、錨噴支護(hù)，保證拱部參數(shù)與支護(hù)參數(shù)的一致性，每層之間的格柵鋼架要焊接牢固，避免松動引發(fā)意外事故。

（5）襯砌施工需要與掌子面相互接軌，完善保護(hù)措施，襯砌環(huán)施工結(jié)束，且通過質(zhì)檢后，再開始仰拱施工。仰拱襯砌要比拱部襯砌高出2 cm。

3.3.2 偏壓段施工

受到地形、地貌、天氣等客觀因素的影響，隧道洞口頂部的覆蓋層往往較為薄弱，隧道洞口外圍的巖體密度較低，從而使隧道底板上方的巖石朝下傾斜，導(dǎo)致洞口兩邊的承受力完全不對稱，這便是偏壓段的形成機(jī)制。開挖施工中，很容易因承受力不對稱而引起坍塌，或者在襯砌施工后開裂。鑒于此，偏壓段施工之前應(yīng)該完善支護(hù)措施，以增強(qiáng)對圍巖壓力的抵抗力，可使用鋼筋混凝土修建擋墻，也可以提前修建襯砌，還可以設(shè)置錨桿擋墻護(hù)坡等輔助設(shè)施，以充分抵抗圍巖施加的巨大壓力。施工過程中需要注意以下4點(diǎn)：（1）開挖過程中盡量不要破壞原本的植被，采用機(jī)械與人工相結(jié)合的開挖方式，妥善處理壓力不平衡的問題，必要情況下可以對邊坡采取刷坡處理；（2）在隧道洞口修建排水系統(tǒng)，為洞口兩側(cè)與隧道頂部增設(shè)排水通道、排水口，保證地下水不會滲透，同時在所有必要位置增加支撐；（3）在施工前制作大管棚，目的是在隧道洞口施工過程中為其提供壓力支撐。灌漿用來加固隧道開口，增強(qiáng)其承載能力，以更好地應(yīng)對施工期間產(chǎn)生的壓力；（4）施工過程中對洞口、洞口支護(hù)、隧道等位置采取動態(tài)、實(shí)時監(jiān)測措施，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果隨時調(diào)整施工參數(shù)。

3.3.3 巖堆段施工

巖堆在橋隧連接區(qū)域非常常見，主要由石灰石、碎石等組成。巖堆是表層巖體在長時間風(fēng)化過程中，因重力影響堆積而成。堆積物以體積較大的石塊、礫石為主，還有很少一部分的細(xì)顆粒狀的泥沙，結(jié)構(gòu)空隙比較大，十分松散，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。由于堆積物的角度、坡度基本一致，在受到施工振動后，很容易坍塌、傾覆。為了保障施工安全，在巖堆區(qū)域施工之前，應(yīng)該做好支護(hù)措施，盡可能排凈巖堆中的水分，然后使用混凝土支護(hù)。在初期支護(hù)與二次襯砌施工時，如果發(fā)現(xiàn)巖堆積水，應(yīng)立刻采取處理措施，保證圍巖的干燥性和穩(wěn)定性，消除安全隱患。如果巖堆的體積較大，還需要對整個坡面采取支護(hù)措施，在地表注漿，避免地下水滲透[6]。施工注意事項(xiàng)主要集中在以下5 個方面。（1）排除巖堆水分的過程中，需要對地下水采取攔截措施，清除洞門中的懸石，挖好排水溝，設(shè)置鋼筋網(wǎng)混凝土作為錨噴支護(hù)。使用二級螺紋鋼作為錨桿，錨桿長度2 m，φ28，間隔1.5 m×1.5 m，鋼筋網(wǎng)片20 cm×20 cm。掛好網(wǎng)片后，噴射5 cm 厚的C25 混凝土。（2）隧道緊靠山體一側(cè)1 m 內(nèi)通過注漿的方式進(jìn)行加固施工，以增強(qiáng)對側(cè)面壓力的抵抗能力。注漿管長13 m，呈梅花樁設(shè)置三排，每排間隔1 m。通過注漿的方式加固地表。（3）開挖40 m 后，使用φ42 型號的小導(dǎo)管再次注漿，小導(dǎo)管長度5 m、縱間距4 m、環(huán)間距30 cm，注漿施工中使用10°與30°的外插角，兩種角度相互交疊。后續(xù)每挖進(jìn)40～50 m 便進(jìn)行注漿，注漿操作同上。（4）施工隧道洞門的拱部、中下層時，拱部挖進(jìn)80 cm后應(yīng)用支護(hù)技術(shù)，使用拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、噴射混凝土（厚度0.25 cm）。把中部格柵與拱部格柵支架焊接成環(huán)狀，以增強(qiáng)側(cè)面壓力。（5）每當(dāng)隧道挖進(jìn)一段距離，就要進(jìn)行超前支護(hù)，并設(shè)置仰拱，讓隧道形成完全封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以此來維持隧道洞口的穩(wěn)定，保障施工安全。

4 結(jié)語

綜上所述，高速公路橋隧連接工程的施工具有一定的復(fù)雜性、風(fēng)險性，尤其是隧道洞口，此區(qū)域是整個工程的施工難點(diǎn)和重點(diǎn)。由于山體的地形和地質(zhì)條件不同，施工環(huán)境尤為復(fù)雜。現(xiàn)階段，我國并沒有針對高速公路橋隧連接工程明確的施工規(guī)范，很多情況下需要施工人員根據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果采取施工技術(shù)，因此企業(yè)需要更多優(yōu)秀、專業(yè)的人才提高自身的核心競爭力，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。