高速公路桥隧连接段混合结构施工技术分析

摘 要：以某高速公路工程实例为依托，对桥隧连接段混合结构施工技术展开分析论述。研究表明，在高速公路桥隧连接段混合结构施工过程中，要做好前期施工准备工作，了解并掌握桥隧混合结构施工关键技术，同时采取有效的措施，确保不良地质段隧洞施工的安全性，使桥隧连接段混合结构能够按质按量按时完成。

关键词：高速公路;桥隧连接段;不良地质段隧洞施工;

作者简介：张保国（1980—），男，工程师，从事公路施工工作。;

某高速公路工程中第五合同段内有一座桥梁和一条隧道，该隧道的出口洞门里程与桥梁台尾里程相重合，二者需要在该位置处相连接，桥台进入隧道出口10m。桥梁采用的是桩基础，简支梁；隧道出口进洞10m用桩基托梁洞门，无仰拱明洞衬砌。

施工前对隧道洞口地质条件、边仰坡开挖断面尺寸、洞门设计形式、明洞设计技术参数等应由专业工程师向现场技术人员、作业人员进行技术交底。

对隧道洞口原有的风、水、电线路及机具、材料进行改移或清理，为明洞及桥台施工提供施工场地。施工前，确认人员、设备、材料、机具、作业环境满足正常作业的要求方可施工。

洞口开工前根据测量成果放样洞口中线桩，测设横断面，复核设计资料，确定隧道明暗洞交接位置，对前期进洞的已施工临时边仰坡重新放样，严格按设计坡度实地放样，在地表准确定出边仰坡开挖线后向测量监理工程师报验，报验合格后方可进行洞口边仰坡的再次开挖工作。

洞口边仰坡开挖前，首先施作洞口截排水天沟。天沟设置在开挖线5m以外，根据现场地形设置。天沟采用机械或人工开挖，土质边坡进行三七灰土对沟底、沟壁的填筑，及时施作钢筋混凝土槽身[1]。

(1）由于隧道进洞时只开挖临时边仰坡，故隧道边仰坡需再次开挖支护。隧道永久边坡施工完后，应向桥梁队办理现场移交签字手续。

(2）洞口挖方采用横向台阶分层开挖；边坡自上而下分层开挖，台阶横向按4%的排水坡设置；每层台阶开挖完后，对边坡进行及时挂网喷混凝土支护。土质边仰坡同步放浆砌片石骨架护坡。

(3）核查明洞桩基顶地质是否与设计资料相符，如有设计与现场不符等技术问题，及时与项目部、工程部联系。

本工程中，明洞托梁及桥台桩基施工同步进行，采用钻孔灌注桩，施工要点如下：

(1）通过导线控制点，用全站仪坐标放样法确定桩位，埋设护桩。护桩埋设在钻孔桩纵、横轴方向，护桩在下钢筋笼前不得破坏。

(2）钻孔泥浆选用不分散、低固相、高黏度的优质泥浆；在首段0～3.0m内应为慢速尺进，泵量应适中，防止坍孔或护筒下部漏水[2]。成孔过程中随钻头利用反循环抽排渣土，从孔口挑出及时补充优质泥浆，根据地层情况调整冲进工艺和泥浆指标。

(3）换浆清孔使泥浆指标和孔底沉淀物均达到验收标准，拆除钻机钻杆后，用特制检孔器测量，检查钻孔桩的孔径、孔深和倾斜度是否符合验收标准。

(4）钢筋笼严格按照设计图及钢筋操作规程安装。混凝土灌注前，要办好隐蔽工程施工各项检查签证，施工过程中要认真填写施工记录表和施工记录；混凝土由拌和站集中拌和，罐车运至现场，首批混凝土初凝前，整桩必须灌注完成，桩高程应高出设计标高50～100cm；混凝土灌注工作应连续不间断进行，若是发生混凝土灌注中断事故，应根据导管的埋置深度，间断、少量提升导管并立即排除故障。

(1）承台、托梁、冠梁同时开挖承台、托梁、冠梁基础按照设计坡比和开挖深度先测量放样，一次开挖够；桩头凿除桩基混凝土达到设计强度后，对桩基进行承载力及无损检测，合格后进行桩头凿除。桩头超灌部分用风镐凿除，桩顶预留10～30cm由人工凿除，桩头凿除后确保桩伸入承台的长度满足设计要求。

(2）托梁、冠梁、承台分次浇筑。桥台施工前先进行明洞桩基冠梁及托梁施工，冠梁结构断面为150cm×190cm（高×宽）的C35钢筋方形混凝土结构，托梁断面为120cm×190cm（高×宽）的C35钢筋混凝土结构。冠梁及托梁长度根据各工点图确定，施工顺序是先浇托梁，后浇冠梁，最后浇筑承台。

(3）钢筋的下料和制作在加工棚内进行，运至现场绑扎成型，其要求按施工技术规范的有关规定执行，托梁和冠梁浇筑应预留明洞衬砌接茬钢筋，钢筋伸入墙体内80cm，钢筋接头面积在同一断面不得大于全部钢筋面积的50%[3]；承台采用大块钢模拼装，支撑主要采用外侧周边支撑的方式。为避免漏浆，模板吊装前模板间的接缝均使用双面胶条夹在中间。托梁和冠梁可采用竹胶板立模；混凝土在拌和站集中搅拌。混凝土运输设备的运输能力应适应混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。混凝土分层进行浇筑，混凝土振捣过程中，应避免漏振，防止过振。要加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况，防止在振捣混凝土过程中产生漏浆。

(4）桥台台身及道砟槽混凝土一次浇筑完成。桥台与隧道结构间（台后及台身两侧）采用顺桥向单向坡用C15混凝土回填，坡率1∶1并设道伸缩缝。

本工程中，隧道的主要附属设备包括检查井、排水管、保温出水口等。桩基开挖的同时，预埋排水管位置，提前预埋排水管，检查井先开挖完，二衬后再做，保温出水口最后施工。

洞口与桥台相接无仰拱明洞断面大，明洞分两次浇筑：第一次浇筑冠梁顶面→拱部半圆圆心处直线段。内模采用工字钢框架支撑定型钢模板，外模采用木模拉杆一次衬砌。第二次浇筑拱部半圆混凝土。采用一榀6节螺栓组装定型钢拱架，间距1.0m，拉杆连接；定型钢模板采用厚5mm，宽300mm、200mm两种。

(1）钢拱架支撑采用I20a工字钢，分6节，两节间用厚20mm钢板连接，钢板用4个φ27螺栓连接，工字钢间距1.0m，两榀钢架用φ22钢筋连接固定，环向间距1.0m。钢拱架安装前必须经过试拼，检查断面符合设计要求后方可安装。

(2）钢架底部支撑采用托架形式支撑，钢架底部焊接20mm厚钢板与衬砌预埋的I28b工字钢（I28b工字钢焊钢板），上螺栓连接。在直线衬砌顶面（第一次浇筑面）以下1.07m处预埋I28b工字钢，预埋深度70cm，外伸50cm，在I28b工字钢下50cm处预埋40×40cm厚20mm的钢板，钢板上焊接中25钢筋，间距10cm，梅花形布置，伸入混凝土60cm。用I20a工字钢45°斜角与I28b工字钢和钢板焊接，形成斜撑[4]。

(3）第一次衬砌浇筑（直线段）模板采用100cm×30cm定型钢模，第二次浇筑部分模板采用70块100cm×30cm和10块100cm×20cm组合钢模组装。外膜采用钢模和木模组合安装，支撑采用外搭钢管架支撑固定。钢模表面涂刷脱模剂，模型安装接缝严密、平整，加固牢固，不跑模、不漏浆。

(4）明洞钢筋在内模上进行安装，先安装内层钢筋，再安装外层钢筋。钢筋根据设计文件下料和制作，在加工棚内进行，运至现场绑扎成型，按施工技术规范的有关规定执行。

(5）混凝土在拌和站集中搅拌，罐车运送至现场，泵送入模，分层对称浇筑，在振捣时要避免振捣器触碰衬砌模板，以免模板因受震动跑模。

堵头墙与扣桥台明洞一起浇筑，采用C35钢筋混凝土，宽度80cm，外缘与普通明洞衬砌外边缘对齐错台，中间设2cm变形缝，内边缘与普通明洞内边缘一致。堵头墙内模采用2榀工字钢架，小模板，端头板采用竹胶板用拉杆固定，外支斜撑。钢架从托梁顶面至内拱顶一次到位。外模采用木模板，用钢筋做肋焊接绑扎加固。为施工安全及作业方便，可分二次浇筑，第一次浇到内轨面以上107cm处，第二次与明洞上部一起浇筑[5]。

本工程中的不良地段包括浅埋段、偏压段、岩堆段，其中浅埋是指隧道洞口的埋深比较前，岩体比较软；偏压是指隧道洞口的受力方向为偏向；岩堆是指岩石堆积形成岩体，增加桥隧连接段施工进度。

(1）对隧道洞口上方的地表全面清理，随后用超前支护的方法，对隧道洞口段的边坡加固处理。超前支护可以采用两排长4.0m、间距0.4m的小导管，沿着水平方向均匀打入拱部的衬砌轮廓，纵横间隔控制在3.0m以内，通过注浆加固上方围岩，并在喷锚支护后开挖隧道。

(2）隧道开挖的过程中，可采用台阶分布法，先挖拱部，再挖上部核心，最后挖下部，每个部分挖好后，用小导管作为格栅钢架支撑，随后施工锚杆，纵向间距控制在50cm，挂设钢筋网，喷厚度20cm的混凝土。

(3）当隧道洞口段开挖六个循环后，便可施作套拱，这是一种拱形结构，以管棚作为超前支护，固定管棚端部。为避免衬砌因为套拱而发生断裂，在开挖隧道断面的过程中，要比设计加大2.6mm左右[6]。

(4）开挖隧道下部时，为避免围岩暴露的面积过大而引起坍塌的情况，应采用上下层台阶开挖的方式。当隧道开挖后，要及时开展支护工作，选用综合支护措施，包括锚喷、混凝土支护及格栅钢架。要将每层间的格栅钢架焊接牢固，避免失稳。

(5）隧道掌子面开挖的过程中，二次衬砌的施作要紧跟，安检通过后方可施作仰拱，形成衬砌环后，才能对拱部开挖。

受山体地形的影响，使隧道洞口两侧承受的力有所差别，由此便形成偏压。地形不同使隧道洞口顶层的覆盖力不均衡，加之围岩级别不同，若是出现一种不对称的压力，则会导致桥隧连接段施工受到影响。隧道洞口处于不对称的偏压状态时，可以用夯填土石或是浆砌片石等方法处理，并搭建大管棚对隧道洞口加固，同时，管棚还能保证洞口在隧道开挖期间的安全性。偏压状态下施工桥隧连接段混合结构时，要做好支护工作，抵抗围岩的压力，确保施工安全。用钢筋混凝土修筑挡墙，或是用锚杆搭建护坡，提高抵抗力。具体的施工技术措施如下：

(1）开挖边坡时，用人工与机械设备联合的方法开挖，以此来处理不平衡一方的压力，在刷坡时，使压力卸载。开挖过程中，要最大限度减少对土体结构的扰动，保留坡面上的植被，以此来增强承载力。

(2）在隧道洞口位置处修建排水系统，确保洞口两侧和洞顶都设有排水通道和排水口，在无地下水下渗的前提下，满足各部位的支护需要。

(3）隧道洞口开挖前，制作好管棚，在洞口施工时做必要的支撑，以止浆的方式加固洞口，使洞口在隧道开挖期间有足够的承载物应对压力。

(4）开挖洞口、支护、隧道施工等环节中，应在适当的位置处布设变形监测点。监控施工过程中的各项指标，根据得到的结果，对相关参数进行调整。

(1）清除悬石并施作截水沟，采用锚喷的方法支护仰坡，锚杆选择2.0m长、直径28mm的螺纹钢，间距为1.5m×1.5m，呈梅花形布设，钢筋网片的规格为0.2m×0.2m，喷射强度等级为C20混凝土，厚度控制在5.0cm[7]。

(2）在洞口轮廓线1.0m内注浆，根据施工需要，注浆管的长度确定为13m，每1.0m设置1排，共3排，采用梅花状来进行设置，然后以地表注浆的方式加固地表，用全液压双液注浆泵，对水泥浆加工和拌和，达到设计标准后停止。

(3）开挖隧道洞口部位的过程中，在接近40m左右后再进行一次注浆，用长5.0m，纵间距4.0m，环间距0.3m、直径42mm的小导管注浆，分别使用10°和30°的外插角处理，两种角度交叠设置，并在40m后范围内，采用同样的导管注浆，此时注浆环间隔缩小至0.4m，外插角都统一为2°[8]。

(4）在中部、拱部以及下部位开挖时，拱部的开挖进尺控制在80cm，采用拱架、锚杆、钢筋网并喷射混凝土，厚度控制在0.25cm，将拱架间连接成环，从而增加支护力量。隧道掘进至一定距离后，初期支护同时施作，仰拱及二衬紧跟施工，使隧道结构能尽快变为全环封闭式的结构，以此来提高洞口的稳定性。

高速公路桥隧连接段混合结构施工是一项复杂程度比较高的工作，其中涉及桥梁和隧道两部分的内容，一定程度上增加了施工难度。为确保连接段混合结构的质量达到现行规范标准的规定要求，应掌握相关的施工技术并采取有效的措施，对不良地质段的隧洞施工加以控制。

[1] 王鹏，段培勇.基于无人机的重载铁路线桥隧一体化巡检系统架构研究与设计[J].铁道建筑，2022(8):29-32.

[2] 陈锡武，卿伟宸，张旭彬.某高原铁路桥隧过渡段穿越不稳定斜坡体整治技术研究[J].路基工程，2022(4):207-210.

[3] 范旭强. HZQY900B型运架一体机桥隧对接零距离架梁技术[J].工程建设与设计，2022(14):125-127.

[4] 朱明.适用于高桥隧占比高速铁路的综合接地方案研究[J].铁道通信信号，2022(6):30-33.

[5] 王磊.高速公路工程造价受桥隧比影响的量化分析[J].交通世界，2022(16):169-171,174.

[6] 王杨君.山区高速公路桥隧毗邻群精细化施工组织管理实践[J].中国高新科技，2022(10):84-85.

[7] 朱启辉.高陡边坡桥隧相连处深层大体积桥台施工关键技术——以南龙铁路闽江特大桥为例[J].工程技术研究，2022(10):93-95.

[8] 侯博文，赵闻强，高亮，等.复杂艰险山区铁路桥隧相连区域轨道结构温度适应性研究[J].铁道学报，2022(5):119-126.

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