高速公路桥梁与隧道连接工程施工关键技术研究

高速公路桥梁与隧道连接工程施工关键技术研究

沈树军毕研美陈海勤

中建八局第二建设有限公司

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中建八局文旅博览投资发展有限公司第一分公司

摘    要：高速公路桥隧连接工程作为交通基础设施的重要组成部分，承担着将高速公路与桥隧相互衔接的重要任务。在现代社会，高速公路的发展对于促进经济发展、加强区域联系和提高人民生活水平起到至关重要的作用。然而，在桥隧连接处，由于高速公路与桥隧结构之间的几何形状和载荷特征的不一致，会产生较大的应力和变形，从而对桥隧结构的安全性和持久性造成潜在威胁。为提高桥隧连接段的整体质量，以某高速公路工程实例为依托，对桥梁与隧道连接段施工关键技术进行分析研究。研究结果表明，在桥梁与隧道连接工程施工中，可将重点放在隧道洞门、桥台、短路基以及箱梁等方面。为确保各分项工程的质量达标，应充分了解并掌握相关的施工技术，并合理应用于工程当中。

关键词：高速公路;桥隧连接;施工技术

1.工程概况

某高速公路中有一处桥隧连接工程，其中隧道工程小间距隧道设计，净高在8.0 m左右，隧道全长为300，进出口的标高分别为276 m和274.9 m，最大埋深约为80 m。该隧道所在区域为丘陵地貌区，地质构造较为简单，由相关资料可知，隧道区域内未见断裂构造带，岩层发育有两组裂隙，性质为压扭和剪扭，部分微张；桥梁工程为高架桥，全长194.2 m，上部结构为装配式预应力混凝土T梁，下部结构为柱式墩、桩基础、重力式桥台。

2.高速公路桥梁与隧道连接段施工关键技术

2.1 隧道洞门施工技术

2.1.1 施工方案

隧道施工过程中，需要对地表下沉进行控制，为减少围岩变形，二次衬砌应在围岩变形速率未超过0.2mm/d之前浇筑。如果隧道采用的开挖方式为正台阶法，衬砌由下向上施工时，则可施作套拱，从而加大开挖断面。初期支护后，可在衬砌断面上喷射混凝土，在确保支护刚度的基础上，对土体变形进行控制。

2.1.2 施工要点

1）先将地表上的灌木、草丛、杂物等全部清除干净，并按照相关规程进行喷锚支护施工，以水平的方式，将两排小导管打入隧道拱部衬砌轮廓外，间距控制在40 cm。在钢管的前端钻设孔眼，采用压力注浆的方法固结隧道围岩，喷锚支护施工完毕后，便可开挖进洞。

2）按照施工方案，隧道采用的开挖方式为台阶法，具体分为三个部分，即拱部、中层和下层。开挖过程中，采用小导管超前支护，并施作格栅钢架达到支撑的效果。径向的支护方式为锚杆挂网喷混凝土，选用长度为3.0 m的WTD25锚杆，环向和纵向间距分别按照1.0 m和0.5 m布设，锚杆施工后，挂设钢丝网，并喷射混凝土，厚度控制在20 cm。

3）施工套拱时，为防止混凝土支护侵入衬砌断面，应将开挖断面加大25 cm左右。开挖下部时，可分为上下两层台阶，以避免围岩大面积暴露引起坍塌的情况。开挖后，应采取综合支护措施，即设置格栅钢架支撑，打设锚杆挂网喷射混凝土支护。具体的支护施工参数与拱部相同，在此不进行赘述。需要注意的是，要将格栅钢架的各层牢固焊接，以确保结构稳定。

4）衬砌应紧跟隧道掌子面施工，直至安全通过之后，方可对仰拱施工。当衬砌环形成后，应及时开挖仰拱，从而形成闭环结构。需要注意的是，在桥隧连接工程中开挖隧道洞门时，应确保洞口周边的围岩稳定，开挖前要对坡面进行处理。如桥台位于洞门内，因桥台需要在洞门开挖完毕后施工，而开挖桥台基础会对围岩造成二次扰动，因此要提高支护等级，防止围岩出现失稳的问题。

2.2 桥台施工技术

2.2.1 施工要点

1）用于桥台施工中的模板应具备足够的刚度及良好的稳定性，能够承受施工期间的荷载。

2）以大模板或组合钢模作为首选，这样不但能够节约模板的加工材料，还能提升模板的适用性及周转效率。

3）模板表面应洁净、平整，接缝处严密，避免混凝土施工中浆液渗漏。

4）模板要便于安装和拆卸。安装模板前，应全面检查其尺寸，确认合格后方可施工，同时要保证模板牢靠、稳固，防止混凝土振捣时出现跑模问题。

5）模板安装完毕后，由专人负责质检验收，确认质量达标方可浇筑混凝土。

6）采用水平与垂直运输相配合的方式运送桥台混凝土，如果混凝土浇筑量较大，或是灌注捣固速度较快时，可用混凝土泵运送。

7）由于桥台混凝土结构体积较大，浇筑混凝土容易出现水化热过高的现象，这样会使内外温差增大，造成混凝土开裂。为避免这一问题的发生，施工中除了要减少水泥用量之外，还应采用水化热低的水泥品种，如矿渣水泥等，并在满足设计要求的前提下降低浇筑厚度，加快散热。用于制备混凝土的原材料，不得在阳光下暴晒后直接使用。

8）桥台混凝土浇筑面积较大时，应采取分块浇筑的方法，操作过程中，应注意如下情况：分块面积控制在50 m2，高度不大于2.0 m，块间竖向接缝面应与桥台身平行，并与平截面的长边相垂直，邻层之间的竖向接缝要错开布置，并对其按施工分缝处理。

9）桥台钢筋绑扎应与混凝土浇筑配合开展，在配置台身第一层的垂直钢筋时，要按照相关规范布置钢筋接头，水平的钢筋接头要错开布置。施工钢筋保护层时，应确保厚度与设计要求相符。

2.2.2 连接条件下的施工方法

桥台施工涉及洞门内外两种情况，不同的情况施工方法有所区别，具体如下：

1）桥台位于洞门外时，如桥台基础开挖施工在洞门开挖完毕后开展，则会对洞门围岩造成二次扰动，随着地应力的重新分布，会对桥台及围岩的稳定性带来不利影响。对于地基基础承载力不足的情况，可选用桩基础的形式，但钻孔时，也会对洞门附近的围岩产生扰动。为避免上述问题的发生，在开挖洞门外的桥台基础时，应遵循缓慢开挖与进阶的原则，并对围岩进行跟踪监测，按照监测所得的结果做好临时支撑，基础开挖施工完毕后，待围岩达到稳定状态时，将支撑拆除。当场地受限时，桥台的施工无法顺利进行，此时可在确保结构安全的前提下，结合现场实际情况采取替代措施。常用的做法是在基岩上直接布设台帽，不设置桥台和搭板，使台帽紧贴洞门。采用该措施时，必须保证基岩本身具备足够的承载力。

2）当桥台处于洞门内时，会使围岩在施工中受到二次扰动，为保证施工安全和结构稳固，要采取超前支护措施，尤其是隧道直、曲墙的底部在开挖桥台时应植筋加固，保证围岩的结构稳定性。位于隧道内的桥台，其自重会对围岩产生一定的竖向压力，因洞门处的仰拱取消，使边墙侧压对拱部松弛荷载对衬砌的影响程度增加。在条件允许的情况下，可采用箱型桥台，从而减小台身自重，减轻侧压。

2.3 短路基施工技术

在桥隧连接工程中，工后短路基与桥隧路面的刚度不一致是较为常见的问题，由此会造成地层不均匀沉降。在短路基施工过程中，要注意台背填土和隧道洞门出口位置处的施工，避免出现相互干扰的情况，同时要预留出排水设施的位置。

2.4 箱梁施工技术

2.4.1 施工方法

1）在桥隧连接工程中施工箱梁时，常会遇到箱梁或架梁设备无法通过隧道断面的情况，对于这一情况，可在桥梁两端增设预制梁场，这样箱梁运输时不需要从隧道断面通过，且两端并进架设可保证工期。采用该方法时，要保证预制梁场与桥址所在区域内的交通条件便利，且梁场的地质条件应满足预制要求。

2）变更隧道设计是解决箱梁或是架梁设备无法通过隧道断面较为直接且有效的措施。设计变更后的隧道断面进一步增大，能够满足箱梁整孔通过时的宽度要求。采用这种方法，可以将预制好的箱梁及架梁设备直接运达施工现场，省去不必要的环节。由于隧道断面的加大，导致围岩的稳定性下降，造价也有所增加。为降低施工风险和造价，可考虑因素，运架梁通过的隧道长度、交通条件、运梁数量等，编制合理可行的设计变更方案。

3）预制箱梁因为本身的体量过大所以会出现无法通过隧道断面的情况。如将预制改为现浇，可有效解决该问题。采用现场浇筑混凝土的施工方案进行高架桥箱梁施工时，应先搭设满堂支架或移动支架，为箱梁现浇提供作业平台。这种方法的适应性较好，并且灵活性高。方案选择时，要结合实际情况，并充分考虑以下条件：梁高、地形地貌、工程进度、施工组织、设备安装以及经济性等。

4）整孔箱梁通过隧道困难时，可将箱梁分解，以双片或多片组合的方式运输。设计组合箱梁的过程中，要预留出现浇的空隙，运至桥梁施工现场后，将各片箱梁按顺序组合到一起形成整体。这种方法通过分解箱梁重新组合，解决了通过隧道断面的问题，单片箱梁的体量小、自重轻，便于运输和吊装。但组合箱梁的刚度略低于整孔箱梁，造价偏高，预制工作量增大，应力状态更加复杂。应用该方法时，需要考虑工期、经济性等。

5）通过调查发现，整孔箱梁无法从隧道断面顺利通过的主要原因是翼缘板导致宽度增大。但从实际情况来看，腹板却并未达到隧道宽度要求，所以可先使腹板通过，再后浇翼缘板，这样便可使问题得到解决。实际操作中，可按隧道的宽度确定现浇翼缘板的长度。这种方法不会受到预制场距离的限制，施工流程比组合箱梁简单，运输的灵活性高、能保证工期。需注意的是，后浇的翼缘板与腹板混凝土的收缩无法达到一致，强度与刚度也会存在差异，从而导致箱梁的耐久性受到影响。

6）隧洞内的空间比较宽敞时，如无法在桥隧连接段附近设置预制梁场，则可在隧洞内预制箱梁。该方法要确保隧道先于桥梁完工，这样便可利用隧道的长度，满足箱梁预制的需要。但隧道净高有限，应合理选择吊装设备，或自制吊装设备进行移梁和运梁。在隧道内预制箱梁基本不会受到天气的影响，场地投入的成本较小，但必须重视安全问题。

2.4.2 箱梁架设

在桥隧连接工程中，架设箱梁通常都是用架桥机施工，这既是重点也是难点，要选择适宜的方法。本次选用一种新型的架桥设备，即穿隧道吊运架一体式架桥机。

1）新型架桥机的主要功能与优势如下：现场架梁、沿线路运送箱梁、吊取箱梁、携带下导梁转场、可实现隧道口零距离架桥、吊运箱梁通过隧道、穿越隧道口架桥时不需要拆解部件等。

2）新型架桥机的技术参数如下：最大吊运质量为900 t；最大吊运长度为32.6 m；最大吊运高度为3.05 m；运行时最大横坡为±4%；架设跨度为32m、24 m、20 m；空载时的运行速度为0～7 km/h，满载时为0～3.5 km/h；最快架设速度为4～5孔/d。

3）新型架桥机的应用优势体现在如下方面：吊梁运输方式能够实现最低位吊运梁，通过隧道时，可将翼缘板调整至隧道最宽处，可实现隧道空间的最大化利用；载荷分配得更加均匀，架桥机行驶时，轮组的载荷会分配到两孔梁上；结构设计紧凑，吊梁机构、控制柜均在主梁顶面以下；转向系统的灵活性较高，转向模式多样化，便于调头，机动性强；在不借助任何辅助工具的情况下，能吊起下导梁机行走，从而快速转场，使下导梁机就位；架桥机与小车以球面绞盘的形式相连接，能满足小曲线半径的架设需要；架梁机走行时，滚轮支腿无需与桥墩锚固。

4）新型架桥机能够在取梁后吊运行走，如果预制梁场与桥台相连，或二者在同一个平面上，则新型架桥机能够从预制梁场将箱梁吊取后，通过多样化的转向功能，行走到桥台上，快速完成箱梁架设。

5）新型架桥机吊箱梁通过隧道时，箱梁处于低位，梁底面与地面之间的距离约为10 cm左右，翼缘板处于隧道最宽的部位。因此不需要截短翼缘板，也不用扩大隧道断面，吊运更加方便。吊运箱梁从隧道内通过后，可在洞口处实现零距离架桥。在箱梁架设过程中，对新型架桥机的应用，能够使桥隧连接条件下，整孔箱梁架设施工的难点问题得到有效解决，不但能够提高作业效率，还能保证箱梁架设质量。

3 结束语

高速公路桥梁与隧道连接工程施工较为复杂，与常规的桥梁和隧道施工相比，桥隧连接段施工需要考虑的因素更多。施工前要确定合理的施工方案，还要了解并掌握相关的施工技术，从而确保施工质量达标。

参考文献

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