隧道穿越大型溶洞的桥梁跨越施工技术

张兵兵 申铁军

摘要 传统的桥梁下部结构形式支撑需要开挖平行导洞、设置支撑墙等，工艺复杂且用料量比较大。同时，需要在支撑墙施工结束且强度满足要求后，在墙体外采取反压回填，以消除来自拱顶的压力，比较消耗时间和材料。施工时间增加，相应发生安全事故的概率也会增加，安全隐患将会大幅增加。通过新技术大幅减少施工时间，降低了高空作业人员的危险。

关键词 隧道；溶洞；跨越

中图分类号 U455.49文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）02-0138-03

0 引言

施工时间关系到项目的整体工期，若是一项施工工艺的改进能够大幅缩短施工时间还能增强施工安全，那么这项技术是值得大力推广的。该施工技术采用扩大承重基础桥台+箱梁+隧道衬砌支撑梁的结构，极大节约了施工成本，合理有效地整合资源，成功解决了施工难题，为施工提供了安全保障，受到业主和监理的一致认可。

1 技术介绍

隧道溶洞施工技术由传统施工方式桥梁下部结构（桩基础+承台的处理形式）更换为更先进、更安全的结构（扩大承重基础桥台+箱梁+隧道衬砌支撑梁）。该溶洞内桥梁结构分为三部分，从下到上依次为桥台结构、现浇箱梁、隧道衬砌支撑梁。因为隧道的衬砌结构自重非常大（每延米达到25 t），所以采用预应力混凝土（1～40 m）工字梁承载。隧道左洞溶洞跨越采用1～40 m预应力现浇箱梁+预应力现浇支撑梁的结构形式。桥纵面位于i=?0.5%的下坡路上，横桥面为i=2%。箱梁顶宽10.74 m，底宽7.74 m，采用单箱两室截面，梁高2.2 m，箱梁翼板悬臂长1.5 m，箱梁为C50钢筋混凝土，支撑梁高度4 m，宽度0.72 m，支撑梁为C50钢筋混凝土[1-3]，见图1。

（1）提出一种采用“桥台+箱梁+隧道衬砌支撑梁”的隧道穿越大型溶洞的桥梁跨越建造技术。

（2）设计较灵活，适用性较强，采用贝雷梁及箱梁结构，机动性强、架设迅速，能够缩短工期、减轻自重。

（3）为简化桥梁受力条件，支撑梁与箱梁间预留2 cm 纵缝，形成“两桥拼装结构”。

2 施工工艺流程

施工准备—贝雷梁梁端基座平整硬化—贝雷架拼装及安装—主梁模板安装—支架预压—主梁钢筋加工及安装—混凝土浇筑—养护—支撑梁第一次预应力及现浇箱梁预应力张拉、压浆—衬砌模板安装—衬砌钢筋加工及安装—衬砌混凝土浇筑—养护—支撑梁第二次预应力张拉、压浆—拆除主梁、衬砌模板—拆除贝雷架。

3 与传统工艺对比分析

3.1 安全性分析

（1）传统的隧道穿越溶洞处下部采用桥梁下部结构（桩基础+承台）形式处理，由于桩基只能采用人工挖孔，施工工人在整个桩基施工过程中持续进行施工，在桩基础上整体浇筑钢筋混凝土承台，从而加固隧道下部的不良地质构造。施工时间增加，相应发生安全事故的概率也会增加，安全隐患将会大幅增加。传统的桥梁下部结构形式支撑需要开挖平行导洞、设置支撑墙等，工艺复杂且用料量比较大。同时，需要在支撑墙施工结束且强度满足要求后在墙体外采取反压回填，以消除来自拱顶的压力，比较消耗时间和材料。

（2）新技术设置隧道衬砌支撑梁，支撑梁承受隧道衬砌重量和自重。支撑梁采用Midas Civil 2015 建模验算，衬砌混凝土换算为竖向荷载加载到支撑梁上，验算结果显示支撑梁构造尺寸及配筋均满足设计要求，安全性得到保障。

3.2 经济性分析

（1）工期是最大的成本。工期对于项目的施工组织、工程管理等各个方面均有影响。此工法及施工技术最为突出的优点就是能够节约施工时间，减少施工工期。通过工期对比，不回填溶洞方案工期为134 d，回填溶洞方案工期为162 d，不回填溶洞方案缩短工期28 d左右，见表1。

（2）时间是最好的经济效益。该工艺方案采用贝雷梁支架，传统工艺方案采用回填洞渣＋20 cm厚C20混凝土调平层，成本共减少214万元，见表2。

4 工程实例

4.1 交通、通讯及水电情况

（1）交通：该标段紧邻G307国道、S216省道、东太线和峪郭线，前期人员、材料、设备可利用现有国省公路、县乡道及通村道路。大部分乡村道路偏离主线较远，工程开工后为满足工程需要需新建主便道13.803 km、支便道21.939 km。具体建设情况根据设计分公司便道设计情况进行施工。

（2）通讯：大部分施工段落利用当地已布设的移动、联通信号网。项目部驻地、“三集中”场站等协调架设网络专线，满足办公、通讯要求。

（3）施工用水：前期现场调查，该标段范围地下水位低，为方便生活及生产，计划新建水井四口，分别位于一号拌和站（BK0+100右侧）、一号预制场（K2+200处）、二号拌和站（K11+000右侧2.4 km）、三号预制场（K14+640处），用于混凝土拌和、梁板养护、生活用水及其他用水。构造物、施工便道养护、环保用水采用水车拉水。

（4）施工用电：根据现场勘察结果，结合构造物分布情况，拌和站、预制场、项目部驻地、各大桥施工地点计划安装变压器共15臺，初步预算报装总容量6 480 kVA。

4.2 项目情况

（1）目前已完成项目部、2#拌和站、2#预制场和2#钢筋加工厂临时征地工作；剩余临时占地已与当地村镇部门进行了沟通协商，待永久性占地手续报批后，进行占地手续办理。项目部驻地、2#拌和站、2#预制场和2#钢筋加工厂已完成建设并投入使用，1#拌和站正在建设。

（2）项目公司已组织设计院进行交桩，项目部已进行导线点复测闭合，已组织原地面复测。根据2020版施工定额及市场调查单价，对该项目目标成本进行初步测算。该项目工程暂估造价159 871万元，不含税清单价146 670.6万元，经初步测算，目标成本122 582.77万元，利润24 087.83万元，利润率16.4%。二次经营节约成本161.52万元，固废利用节约成本2 540.53万元，共计2 702.05万元；综合测算，目标成本119 880.72万元，利润26 789.88万元，利润率18.27%。

4.3 工程特点及重点、难点工程

4.3.1 工程特点

（1）该项目土石方量大，高填深挖段落多。

（2）跨路工程多，共11处。

（3）全线预制梁板数量大。

（4）特殊路基处理工程量大。

4.3.2 重点、难点工程

溶洞施工技术要求和安全风险较高，将作为该项目技术及安全难点进行控制。

（1）路基挖方及防护排水工程：该项目路基挖方1 101.9万立方米 ，深挖段落多，最大挖深40 m，路堑段防排水工程与挖方工序衔接情况将大幅影响路基整体贯通及梁体预制、架设。

（2）路基填方工程：该项目路基填方548.8万立方米 ，最大填高36 m，填方路基路肩位置压实质量的好坏，直接关系将来路基边坡的稳定性及坡面防排水工程的完整性。

（3）预制梁：该项目预制T梁2 366片，梁板预制量大，预制进度是该项目的重点控制工程。

（4）高墩柱：该项目高度大于30 m墩柱较多，最高墩高59.3 m，高墩施工是该项目的安全管控重点。

（5）蔡庄枢纽、东韩互通、郭家庄枢纽匝道桥和涧河大桥分别上跨S216省道、二环高速及峪郭线，前期跨线涉路手续办理直接影响施工进度，作为进度重点管控；跨线施工交通管控和保通措施，作为安全重点管控。

4.3.3 钢筋半成品存放及组装厂

为满足沿线桥梁施工需要，计划于蔡庄枢纽BK0+100～BK0+200右侧、K4+095孟家沟大桥、K6+435张家庄大桥、K10+936豹子沟大桥、K11+601.094王金庄1号大桥、K15+699.5涧河大桥、EK0+303.542匝道桥、HK0+263.578匝道桥、天桥9处各设置钢筋半成品存放及组装厂1处，共占地7 300 m2，存放区内采用10 cm厚C15固废混凝土进行硬化，9处共计估算费用52.36万元，见表3。

5 结束语

综上所述，通过采用“桥台+箱梁+隧道衬砌支撑梁”的隧道穿越大型溶洞的桥梁跨越建造技术，解决了隧道溶洞跨越施工難度大、耗时、安全稳定性差的难题。为节约材料、降低施工工艺复杂程度、降低安全隐患，施工应尽量避开洪水期，贝雷梁安装及桥梁施工期间应采取相关措施确保施工人员安全。

参考文献

[1]李红杰， 李炜， 范志宽， 等. 一种装配式建筑施工叠合板固定装置：CN219387260U[P]. 2023-07-21.

[2]聂新波， 杨金东， 李建国. 一种建筑施工模板紧固装置：CN116607765A[P]. 2023-08-18.

[3]袁宝， 么学春， 郭世超， 等. 一种网架结构的杆件加固装置：CN218952439U[P]. 2023-05-02.

收稿日期：2023-10-25

作者简介：张兵兵（1986—），男，本科，工程师，从事公路项目建设管理工作。

通信作者：申铁军（1980—），男，本科，正高级工程师，研究方向：公路隧道。