山区铁路桥隧相连段工程的勘测与设计

山区铁路桥隧相连段工程的勘测与设计

赵雪

中国铁路北京局集团有限公司承德工务段 河北承德 067000

摘要：山区铁路受复杂的工程地质条件限制,线路工程多以桥隧相接的形式通过大高差的地貌单元,工程中不可避免出现工程构筑物位于高陡边坡。置于高陡峡谷岸坡上的桥梁基础、隧道洞口等工程建筑物与工程边坡相互作用形成特殊的桥隧相连段的工程问题。本文针对不同坡度条件及工程形式分析了桥隧相连部位的工程连接形式及可能出现的工程问题,提出了相应的工程设计建议。

关键字：山区、铁路桥隧相连段工程、勘测、设计

1. 引言

随着我国经济的发展，交通成为了经济发展的最重要的基础设施,由于山区山体地形因素，铁路施工中出现大量桥隧相连的情况，桥隧连接部分的设计和施工成为了不可避免的问题，因此，针对山区铁路桥隧相连段工程设计对策探讨具有重要的意义。

二、山区铁路桥隧连接地段的特点

在山岭地区，由于桥梁端点与隧道洞口间距离较近时，在实践中进行设计和施工时要充分考虑到两者之间产生的相互影响;当桥梁与隧道产生相互影响时，相应的桥梁端点、隧道洞口与桥隧之间的连接路段统称为桥隧连接部分，简称为桥隧连接。桥隧连接多出现与桥梁与隧道相间的路段，如果两者之间的距离过小，就会相互产生影响，从而导致设计与施工上就会产生必要的实施难点。同时桥隧的连接工程处理起来较为复杂，当前尚且没有通用或者较普遍适用的规范和标准，因此导致无可参照依据的标准。而桥隧连接地段必须要处理得当，否则将会影响桥梁与隧道的舒适性，也容易过早得出现病害。因此，桥隧连接工程的设计和施工技术在山区铁路设计中必须得到应有的足够重视，这样才能确保其能够顺利投入运营使用。

我国山区高速铁路桥隧连接技术还存在一定的问题需解决。比如:首先，在桥隧连接工程中还没有考虑桥隧连接工程的特殊性，施工中常常出现桥梁与隧道施工相互干扰;另外，对于桥隧连接工程还未形成一定的标准规范，不能有效指导设计施工;最后，在桥隧连接工程施工中虽已经积累”了一定的经验,但有些经验对于某些桥隧连接工程并不适用，还需总结普遍适用的施工技术经验。

由于山区桥隧相连地段，通常的隧道口场地均比较狭窄，不具备预制梁的条件。为此，一种方案是可通过提前对隧道口与隧道处处进行加固与清场，可在隧道内进行预制梁的施工作业。这种方案的优点在隧道内进行制梁不会受到天气影响，而且可以有效确保工期进度。其缺点会对运梁的距离、时长等会造成一定的影响，或需要增加架桥机或其他方式进行架梁。第二种方案是可根据桥隧现场进行测最后，具有一定场地要求下可在桥位处进行现浇。

三、复杂山区铁路工程桥隧相连工程的设计理念.

3.1复杂山区自然边坡的稳定性

山岖由于地形大高差,在山高谷深地区边坡不同于一般边坡,常常是高度近百米至数百米的坡度较陡，岩体结构复杂的岩质边坡。由于受其岩性、岩体结构、不连续面、水文条件、施工条件等诸多不确定性因素的影响,其变形破坏的机制非常复杂，对其稳定性评价也非常困难。边坡失稳对铁路工程施工、运营造成重大影响。在铁路工程设计阶段,自然边坡的稳定性直接影响桥位置和隧道口位置的选择,进而影响桥型的选择和铁路选线。因此,在铁路选线初步设计阶段就应有针对性地评价高陡边坡稳定性,分析边坡稳定坡角，以便科学选择隧道洞口、桥台基础合理位置以及桥基的深度。

3.2复杂山区边坡工程设计

线路在峡谷地段，如以傍山明线通过,可能会对山体进行开挖,形成大量工程边坡。工程边坡的稳定直接关系到铁路施工和运营的安全。

山区地质灾害具有沿沟谷呈线状分布的特点,顺河傍山地段,在内外应力作用下极易诱发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。“5. 12”汶川地震后都(江堰)汶(川)国道频繁断线主要问题就是受沿岷江河谷大量边坡地质灾害影响。

为避免灾害对铁路的破坏，在峡谷地段,线路应避免以傍山明线方式通过,线路宜向山侧内移以隧道方式通过(或向沟谷外移,以桥梁形式通过)。在建成(都)兰(州)铁路沿岷江地段,为了躲避沿岷江河谷大量的崩塌落石等地质灾害,采用了线路向靠山侧内移的隧道方案。

3.3 线路应避免短隧道群,洞口位置的选择应贯彻“早进晚出”原则

高陡峡谷段隧道洞口是崩塌落石多发地段,在内外应力作用下极易发生斜坡重力地质灾害,而且一旦因地质灾害造成隧道内列车出轨、翻车事故,抢险救灾难度极大,极易形成灾害链。线路应避免短隧道群,洞口位置的选择应该贯彻“早进晚出”的原则,尽量减少削坡。

在山坡陡峻与岩层破碎地段,应进行地质横断面选线,确定合理的线路位置。应尽量减少隧道群,避免隧道浅埋、洞壁过薄而产生偏压等现象。要重视洞门位置的选择,避免设计高仰坡和出洞口高边坡。

严格控制隧道洞口的刷坡高度,陡崖、落石易发生地段应接长明洞。桥隧相接地段明洞设计经常涉及到.隧道和桥梁专业两方面问题,为了工程安全,两个专业应加强合作。边、仰坡范围外可能产生次生灾害且影响隧道安全的地段应纳入支护设计范围。洞口软硬围岩接触带、松散堆积体与围岩接触带、断层破碎带、洞深浅埋地带及洞深大型溶洞发育地段应重点设防,同时考虑发生灾害后的快速抢修。

3.4尽量从边坡坡面正面进洞,避免侧坡进洞

隧道及桥台施工引起工程附近山体应力重新分布,侧坡进洞在隧道口一定范围内形成偏压,由于应力差会引起隧道靠山一侧变形增大，破坏隧道衬砌。长沙一昆明铁路某工点线路走向与边坡坡向呈45°左右斜交，在隧道口处进行工程削坡,形成高边坡。同时在隧道进口段出现偏压问题。

在隧道洞口段选取典型断面,采用数值模拟方法对工程边坡岩体和隧道偏压段隧道围岩的应力、应变、强度进行模拟分析。计算表明,工程边坡开挖后由于边坡临空面的应力重分布，岩性分界面和边坡坡面变坡点的地方存在剪切和卸荷拉张破坏区。隧道.洞身两侧潜在强度破坏特征明显不同，由于应力不平衡隧道洞身两侧出现差异性应变,引起两侧岩体破坏趋势差异。

四、复杂山区桥梁形式

客运专线是以客运为主的快速铁路,时速一般为200 ~350 km/h,曲线半径一般在2200 m以上。对于桥粱设计,与普通铁路相比,在荷载、结构以及运营舒适性、耐久性、经济性乃至建设工期上都有显著的不同。针对山区特别是复杂山区山大沟深,经常出现的高墩、大跨桥梁,桥隧相连段客运专线桥梁的勘察，目前尚未有现成的经验可资借鉴。

复杂山区对桥梁工程的影晌主要是:山高谷深,大型运架设备无法通行;沟谷狭窄,制梁场等大型临时工程布设困难;地形地貌、地质条件和水文条件非常复杂;工程艰巨集中,特别是桥隧相间，长隧、高桥相连。

4.1桥梁桥式 .

目前我国高速铁路桥梁设计以梁桥、拱桥和组合结构桥为主,其中山区隧道间的桥梁形式以梁桥拱桥为主。梁桥主要有简支梁、连续梁、连续刚构、刚构连续梁、T构桥等桥式。高速铁路桥梁的梁型一般采用简支箱梁,对于特殊地形地貌、地质条件的地方,可采用连续梁、连续刚构、刚构连续梁.T构桥等特殊结构桥式。

拱桥从结构形式.上分为上承式、中承式、下承式，从材料上又分为钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥。主要适用于沟谷呈V型,桥高达百米以上,且沟谷两侧地质条件良好的地区。山区铁路在跨泥石流沟谷时,桥墩位置设置应考虑洪水期(泥石流形成时)对桥墩的冲击破坏性。

结束语：

本文通过对山区铁路桥隧相连段工程形式进行分析,根据不同的地形特点,将桥隧相接形式分为缓坡桥+路基+隧道形式、陡坡桥+隧道直接相连的形式。根据线路方位与地形相互关系,分为线路与边坡坡面垂直和斜交形式。

根据桥隧相接不同形式分析了工程遇到的特殊地质问题、结构设计问题、桥梁施工等问题。研究内容可为铁路选线和桥隧相接工程设计提供参考。

参考文献

[1]王小刚.复杂山区铁路桥隧相连段工程设计策略分析[J].科技与企业,2015(21):169.

[2]赵志明,吴光,王喜华.复杂山区铁路桥隧相连段工程设计对策探讨[J].铁道建筑,2012(08):39-42.