山区高速公路桥隧相容处理技术

山区高速公路桥隧相容处理技术

1桥互通立交段处理方案的影响随着中国经济发展和西部大发展战略的实施，大钢架的发展非常重要。山区路段地形、地质复杂,沟谷陡峭,河流环绕,高速公路设计时桥隧相接不可避免,桥隧相接成为高速公路新景观。因此,对于桥隧相接路段设计处理方案的成败对工程施工安全、运营安全及高速公路与自然环境的协调统一意义重大。本文针对山区高速公路桥隧相连的形式,结合地形、地质、施工、运营等影响因素,分析各种连接方式的优缺点,合理选择并应用于工程实际,以指导设计及施工。2桥隧道应收部分山区高速公路桥隧相接地段一般山体较为陡峭,施工场地局促,线位较高,桥隧结合部处理困难。山区公路隧道一般采用连拱隧道和分离式隧道,相应的桥隧相接主要有整幅式桥梁与连拱隧道相连、单幅式桥梁与分离式隧道或小间距隧道相连两种情况。高速公路桥梁与隧道的断面不等,桥隧相连的方式需遵循桥梁部分与隧道部分行车道平齐,护栏及路肩可根据需要进行适当调整。桥隧相接主要分为:桥梁伸入隧道、隧道洞口进行桥台处理、隧道采用反削竹式类洞门支撑于桥梁上。2.1隧道衬砌与配筋桥梁伸入隧道一般情况下缩减桥梁断面或加大隧道断面,使桥梁伸入隧道,隧道取消仰拱,可以横系梁代替,横系梁兼做桥台台帽,与隧道洞门共同受力。此类情况考虑到桥台、洞门共同受力,且洞身高度增大加多,需适当加大隧道衬砌与配筋,同时作为台帽的横系梁也应相应加强。整幅桥梁与连拱隧道相连时由于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,尤其是中隔墙受力,压、拉、弯、扭、剪均有。而整幅桥梁伸入隧道后,中隔墙受力更为复杂,设计难度大,施工风险高,可实施性较差。单幅桥梁伸入分离式隧道或小间距隧道仅需要将桥梁断面尺寸适当进行变化,保证桥隧净空相同,在隧道内取消防撞护栏后与隧道排水沟顺接即可。桥梁变化段或护栏渐变段应留有不小于15m长度,以保证行车安全、顺畅。2.2桥台与隧道洞门受力从行车安全与施工的角度来看,桥梁不伸入隧道,即桥台在隧道洞口进行处理,桥台直接作用于隧道洞口基岩或直接浇注桥台与洞门紧贴,桥台与隧道单独受力,可以使隧道洞门不受桥梁荷载的影响。但此类桥隧应做好隧道及桥梁的防排水工作,同时要求有一定的施工场地,且对于洞口或桥台基础的基底承载能力较高。2.3反削竹式洞高速公路为保证隧道洞口的明暗交替或防止落石直接破坏桥梁,有时采用反削竹式洞门类的洞口上部向外沿伸,下部采用支撑坐落于桥梁结构上。此类桥隧相接方式应尽量对洞门采用轻型材料,避免由于荷载过大而增加桥梁结构尺寸、配筋,影响工程造价。3桥隧道占比大,桥体系衔接段处理难度西商高速公路秦岭南段地处秦岭东麓,地形、地质复杂、沿线滑坡、崩塌等不良地质普遍存在,受地形、地质等条件制约,该项目桥隧比例高达71%,其中桥梁占49.3%,隧道占20.1%,桥隧相连路段达到24处,桥隧衔接段处理是否妥当直接影响全线总体设计的成败。3.1隧道与基础施工相结合石鸩河大桥为分离式桥梁,左右线起点接岭底隧道出口,终点接黄沙岭隧道进口,桥梁墩高约20m,两侧山体陡峭,桥下石鸩河为二级水源保护地,河旁为通往龙王庙乡县道。两岸山体地形破碎,岩石风化严重,主要为强风化片岩,若采用扩大基础隧道后退,则山体需大面积刷坡,严重破坏山体自然环境。若采用桥梁不伸入隧道,在隧道口进行混凝土桥台基础施工(如图2),则起点侧桥台占压县道净空,终点侧桥台占压河道并对石鸩河水源有一定污染,且存在石鸩河对终点桥台的冲刷淘蚀影响。采用桥梁伸入隧道,则不用对山体进行大面积刷破,且不会对山体的自然环境及石鸩河水源造成污染,施工方便,后期运营维护费用少。综合考虑后,设计采用桥梁进入隧道方案。3.2结构宽度,排水及防排水设计桥梁伸入隧道时,取消隧道仰拱,加大隧道净高,仰拱以横系梁代替,横系梁兼做桥台台帽。桥梁可通过调整箱梁湿接缝间距与悬臂长度以达到上部结构宽度略小于隧道净宽的要求,以保证箱梁进入隧道。桥梁在进入隧道后取消防撞护栏设计,同时应做好隧道电缆槽与中心排水沟在桥隧相接处的顺利过渡。黄沙岭、岭底隧道设中心排水沟,为保证排水顺畅,横系梁下设水槽保证隧道中心排水沟出水通过台帽底进入桥下。在隧道洞口山坡设置急流槽等消能、防冲刷措施,做好防排水设计,保证隧道洞口、桥台岸坡稳定。同时在距离隧道洞口不小于15m处应进行护栏的渐变过渡,保证行车、运营安全。3.3考虑岩荷载作用的大洞身分析由于桥梁伸入隧道加大了隧道的净高,且隧道仰拱调整为横系梁后兼做台帽,导致洞身与主梁共同受力,洞身除承受围岩荷载外还要承担桥梁荷载及相应活载。进行结构分析时考虑围岩荷载作用于洞身,同时横系梁处考虑承受上部箱梁恒载及汽车活载。从计算结果看,不考虑桥梁进洞前二衬洞身最大弯矩在拱顶,弯矩为173.0kN·m,最小弯矩为拱腰处210.4kN·m,考虑桥梁进洞后拱顶、拱腰弯均矩略有减小,但横系梁处负弯矩增加近10%,同时横系梁跨中出现正弯矩。这主要是由于考虑到箱梁及活载重量作用在横系梁导致。两工况洞身轴力变化不大。故在考虑桥梁伸入隧道时,应适当加大底部横系梁尺寸及配筋,不能按桥梁扩大基础配置构造钢筋的原则进行配筋,而应根据实际受力情况合理配置。4桥再经济效益分析结合西商高速公路秦岭南段桥隧相接设计典型实例,通过对山区高速公路桥隧相接设计相关问题的探讨,得出以下结论:(1)桥隧相接设计时应结合实际地形、地质条件,施工条件、后期运营、维护等综合因素合理确定所采用的桥隧相接形式。(2)设计时应充分重视桥隧相接路段的运营安全,除应做好护栏的合理过渡外,还应加强