山區(qū)高速公路橋隧相容處理技術(shù)

山區(qū)高速公路橋隧相容處理技術(shù)

1橋互通立交段處理方案的影響隨著中國經(jīng)濟發(fā)展和西部大發(fā)展戰(zhàn)略的實施，大鋼架的發(fā)展非常重要。山區(qū)路段地形、地質(zhì)復(fù)雜,溝谷陡峭,河流環(huán)繞,高速公路設(shè)計時橋隧相接不可避免,橋隧相接成為高速公路新景觀。因此,對于橋隧相接路段設(shè)計處理方案的成敗對工程施工安全、運營安全及高速公路與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一意義重大。本文針對山區(qū)高速公路橋隧相連的形式,結(jié)合地形、地質(zhì)、施工、運營等影響因素,分析各種連接方式的優(yōu)缺點,合理選擇并應(yīng)用于工程實際,以指導(dǎo)設(shè)計及施工。2橋隧道應(yīng)收部分山區(qū)高速公路橋隧相接地段一般山體較為陡峭,施工場地局促,線位較高,橋隧結(jié)合部處理困難。山區(qū)公路隧道一般采用連拱隧道和分離式隧道,相應(yīng)的橋隧相接主要有整幅式橋梁與連拱隧道相連、單幅式橋梁與分離式隧道或小間距隧道相連兩種情況。高速公路橋梁與隧道的斷面不等,橋隧相連的方式需遵循橋梁部分與隧道部分行車道平齊,護欄及路肩可根據(jù)需要進行適當(dāng)調(diào)整。橋隧相接主要分為:橋梁伸入隧道、隧道洞口進行橋臺處理、隧道采用反削竹式類洞門支撐于橋梁上。2.1隧道襯砌與配筋橋梁伸入隧道一般情況下縮減橋梁斷面或加大隧道斷面,使橋梁伸入隧道,隧道取消仰拱,可以橫系梁代替,橫系梁兼做橋臺臺帽,與隧道洞門共同受力。此類情況考慮到橋臺、洞門共同受力,且洞身高度增大加多,需適當(dāng)加大隧道襯砌與配筋,同時作為臺帽的橫系梁也應(yīng)相應(yīng)加強。整幅橋梁與連拱隧道相連時由于連拱隧道開挖跨度較大,施工工序繁多,開挖和支護相互交錯,圍巖應(yīng)力變化和襯砌荷載轉(zhuǎn)換十分復(fù)雜,尤其是中隔墻受力,壓、拉、彎、扭、剪均有。而整幅橋梁伸入隧道后,中隔墻受力更為復(fù)雜,設(shè)計難度大,施工風(fēng)險高,可實施性較差。單幅橋梁伸入分離式隧道或小間距隧道僅需要將橋梁斷面尺寸適當(dāng)進行變化,保證橋隧凈空相同,在隧道內(nèi)取消防撞護欄后與隧道排水溝順接即可。橋梁變化段或護欄漸變段應(yīng)留有不小于15m長度,以保證行車安全、順暢。2.2橋臺與隧道洞門受力從行車安全與施工的角度來看,橋梁不伸入隧道,即橋臺在隧道洞口進行處理,橋臺直接作用于隧道洞口基巖或直接澆注橋臺與洞門緊貼,橋臺與隧道單獨受力,可以使隧道洞門不受橋梁荷載的影響。但此類橋隧應(yīng)做好隧道及橋梁的防排水工作,同時要求有一定的施工場地,且對于洞口或橋臺基礎(chǔ)的基底承載能力較高。2.3反削竹式洞高速公路為保證隧道洞口的明暗交替或防止落石直接破壞橋梁,有時采用反削竹式洞門類的洞口上部向外沿伸,下部采用支撐坐落于橋梁結(jié)構(gòu)上。此類橋隧相接方式應(yīng)盡量對洞門采用輕型材料,避免由于荷載過大而增加橋梁結(jié)構(gòu)尺寸、配筋,影響工程造價。3橋隧道占比大,橋體系銜接段處理難度西商高速公路秦嶺南段地處秦嶺東麓,地形、地質(zhì)復(fù)雜、沿線滑坡、崩塌等不良地質(zhì)普遍存在,受地形、地質(zhì)等條件制約,該項目橋隧比例高達71%,其中橋梁占49.3%,隧道占20.1%,橋隧相連路段達到24處,橋隧銜接段處理是否妥當(dāng)直接影響全線總體設(shè)計的成敗。3.1隧道與基礎(chǔ)施工相結(jié)合石鴆河大橋為分離式橋梁,左右線起點接嶺底隧道出口,終點接黃沙嶺隧道進口,橋梁墩高約20m,兩側(cè)山體陡峭,橋下石鴆河為二級水源保護地,河旁為通往龍王廟鄉(xiāng)縣道。兩岸山體地形破碎,巖石風(fēng)化嚴(yán)重,主要為強風(fēng)化片巖,若采用擴大基礎(chǔ)隧道后退,則山體需大面積刷坡,嚴(yán)重破壞山體自然環(huán)境。若采用橋梁不伸入隧道,在隧道口進行混凝土橋臺基礎(chǔ)施工(如圖2),則起點側(cè)橋臺占壓縣道凈空,終點側(cè)橋臺占壓河道并對石鴆河水源有一定污染,且存在石鴆河對終點橋臺的沖刷淘蝕影響。采用橋梁伸入隧道,則不用對山體進行大面積刷破,且不會對山體的自然環(huán)境及石鴆河水源造成污染,施工方便,后期運營維護費用少。綜合考慮后,設(shè)計采用橋梁進入隧道方案。3.2結(jié)構(gòu)寬度,排水及防排水設(shè)計橋梁伸入隧道時,取消隧道仰拱,加大隧道凈高,仰拱以橫系梁代替,橫系梁兼做橋臺臺帽。橋梁可通過調(diào)整箱梁濕接縫間距與懸臂長度以達到上部結(jié)構(gòu)寬度略小于隧道凈寬的要求,以保證箱梁進入隧道。橋梁在進入隧道后取消防撞護欄設(shè)計,同時應(yīng)做好隧道電纜槽與中心排水溝在橋隧相接處的順利過渡。黃沙嶺、嶺底隧道設(shè)中心排水溝,為保證排水順暢,橫系梁下設(shè)水槽保證隧道中心排水溝出水通過臺帽底進入橋下。在隧道洞口山坡設(shè)置急流槽等消能、防沖刷措施,做好防排水設(shè)計,保證隧道洞口、橋臺岸坡穩(wěn)定。同時在距離隧道洞口不小于15m處應(yīng)進行護欄的漸變過渡,保證行車、運營安全。3.3考慮巖荷載作用的大洞身分析由于橋梁伸入隧道加大了隧道的凈高,且隧道仰拱調(diào)整為橫系梁后兼做臺帽,導(dǎo)致洞身與主梁共同受力,洞身除承受圍巖荷載外還要承擔(dān)橋梁荷載及相應(yīng)活載。進行結(jié)構(gòu)分析時考慮圍巖荷載作用于洞身,同時橫系梁處考慮承受上部箱梁恒載及汽車活載。從計算結(jié)果看,不考慮橋梁進洞前二襯洞身最大彎矩在拱頂,彎矩為173.0kN·m,最小彎矩為拱腰處210.4kN·m,考慮橋梁進洞后拱頂、拱腰彎均矩略有減小,但橫系梁處負(fù)彎矩增加近10%,同時橫系梁跨中出現(xiàn)正彎矩。這主要是由于考慮到箱梁及活載重量作用在橫系梁導(dǎo)致。兩工況洞身軸力變化不大。故在考慮橋梁伸入隧道時,應(yīng)適當(dāng)加大底部橫系梁尺寸及配筋,不能按橋梁擴大基礎(chǔ)配置構(gòu)造鋼筋的原則進行配筋,而應(yīng)根據(jù)實際受力情況合理配置。4橋再經(jīng)濟效益分析結(jié)合西商高速公路秦嶺南段橋隧相接設(shè)計典型實例,通過對山區(qū)高速公路橋隧相接設(shè)計相關(guān)問題的探討,得出以下結(jié)論:(1)橋隧相接設(shè)計時應(yīng)結(jié)合實際地形、地質(zhì)條件,施工條件、后期運營、維護等綜合因素合理確定所采用的橋隧相接形式。(2)設(shè)計時應(yīng)充分重視橋隧相接路段的運營安全,除應(yīng)做好護欄的合理過渡外,還應(yīng)加強