贝雷桥在隧道明洞暗做洞顶的应用

李正义

(中交一公局厦门工程有限公司　福建厦门　361021)



贝雷桥在隧道明洞暗做洞顶的应用

李正义

(中交一公局厦门工程有限公司福建厦门361021)

我部承担的大坪子隧道进出口均下穿现有地方道路，车流量大，荷载集中，且路面距明洞拱顶的厚度仅2m～4m，属于浅埋段，施工难度大。根据洞口段周围环境条件对原设计进行了大的变更，经过优化比选，采用明洞暗做工艺(贝雷桥保通)的方案，在先行施工的一侧隧顶地方道路路面上架设贝雷梁，明洞具备载荷能力后，将贝雷桥整体移运至另一侧遂顶地方道路路面上，施作另一个明洞。该方案减小了对洞口的大开挖和边仰坡高度以及对已有地方道路的破坏，降低了对周边居民出行的影响，减少了造价，缩短了工期。

贝雷桥;隧道;明洞暗做;应用

0　引言

贝雷桥(Bailey Bridge)，1938年英国工程师唐纳德·西·贝雷发明。是世界上应用广泛，最为流行的一种桥梁，它具有结构简单，运输方便，架设快速，分解容易的特点。同时具备承载能力大，结构刚性强，疲劳寿命长等优点。

在我国装配式钢桥也得到了很大发展，并于1965年定型生产。早期的贝雷桥主要应用于军事上，即军用钢桥，现在贝雷桥除了作为战备钢桥外，已经广泛应用于抢险救灾、交通工程、市政水利工程、危桥加固等方面。但在隧道施工中应用相对较少。贝雷桥用于隧道明洞下穿道路及其他结构物施工中，能大幅降低工程造价，提前进洞，加快施工进度、缩短工期，减小对周围环境的影响，但是施工难度较大，涉及技术问题较多。本文贵州省贵遵高速公路复线大坪子隧道为例介绍贝雷桥在隧道明洞暗做施工中的作用。

1　工程概况

大坪子隧道是贵州省贵遵高速公路复线双向四车道高速公路隧道，隧道设计速度80km/h，设计荷载为公路-I级。隧道左线起讫桩号：ZK10+990～ZK14+246，左线长3 256m；右线起讫桩号：K11+000～K14+280，右线长3 280m。大坪子隧道进出口明洞均位于现有地方水泥公路下，水泥公路路面距明洞拱顶的距离仅为2m～4m。明洞具体设置情况见表1。

表1　隧道明洞设置情况一览表

2　方案比选[1]

在我国，目前公路和铁路隧道洞口明洞段施工方法多为明洞明挖法施工，虽然也有明洞暗做法施工，但受地形、地质、地方道路等条件限制大多只能采用明洞明挖法施工。

大坪子隧道出口的县道内侧为20m～30m陡崖，陡崖坡面坡度约70°，陡坡表面植被茂盛，受地形、地质、地方道路等条件限制在设计中均采用明洞明挖施工，施工时需对现有水泥路进行改路或开挖后在原有道路上架桥以保证社会车辆、行人通行。实际情况是隧道出口地处峡谷两侧，山崖陡峭无改路条件。隧道进口虽然可以改移地方路，但是改路以后的明洞明挖需先开挖后施工明洞，待明洞二衬完成后回填并恢复地方道路，工程量大，从工期上要延迟两个月以上。若采用明挖后在原有道路上架设贝雷桥以保证社会车辆、行人通行方案，明挖施工时洞口边坡放坡后，极大增加了保通贝雷桥的跨径，且贝雷桥基础增加了洞口边坡的坡顶荷载，不利于施工，安全上也存在较大隐患。同时，大坪子隧道总长3.258km，为全线最长隧道，进口因无弃渣场地只能安排掘进800m左右，出口施工长度约2 500m，且隧道Ⅳ级围岩比例高，施工进度慢，进度和工期矛盾相当突出。为此我部对大坪子隧道进洞施工提出以下4种方案，进行比选，详见表2。

图1　大坪子隧道进口平面图

图2　大坪子隧道出口平面图

方案优点缺点明洞明挖工艺(改移地方道路)对洞顶的荷载小、施工安全;保证地方道路通畅。改路困难,开挖工程量大、施工进度慢、耽误工期;破坏了已有地方道路,影响周边居民出行;增大了对洞口的大开挖和边仰坡高度;工程造价高。明洞明挖工艺(贝雷桥保通)保证地方道路通畅,减小对已有地方道路的破坏,减小对周边居民出行的影响;工程量较大、施工进度慢、耽误工期;明挖极大增加了保通贝雷桥的跨径、且贝雷桥基础增加了洞口边坡的坡顶荷载;不利于施工,安全上也存在较大隐患。明洞暗做工艺(改移地方道路)减轻洞顶荷载、排除隐患,施工安全;减小了对洞口的大开挖和边仰坡高度;工程造价较低;保证地方道路通畅。改路困难,工程量较大、施工进度慢、耽误工期;破坏了已有地方道路,影响周边居民出行;明洞暗做工艺(贝雷桥保通)可以提前进洞,满足“早进洞、晚出洞”的施工理念;减轻洞顶荷载、排除隐患,相对于明挖施工较安全;减小了对洞口的大开挖和边仰坡高度,工程造价低;保证地方道路通畅,避免了对已有地方道路的破坏,减小对周边居民出行的影响。出口贝雷桥的拼装和现场组装需对地方公路短期封闭,影响群众出行。贝雷桥构件造价较高,如无库存可租用或购买,需一定投资(我部有库存可利用)。

经对4种方案的仔细比选，为保证项目总体工期、施工安全，大坪子隧道选择明洞暗做工艺(贝雷桥保通)的方案。

3　贝雷桥保通方案

大坪子隧道进出口明洞暗挖时洞顶覆盖层仅2m～4m，均为浅埋段，为保证社会车辆、行人通行安全，在现有水泥公路上架设贝雷桥，社会车辆、行人在贝雷桥上通行。

洞顶贝雷桥组拼与洞口前场地平整、边仰坡的防护、钢筋加工场建设、拌合站建设等同时进行，不仅不会影响隧道施工工期，而且可以提前进洞，加快施工进度，满足“早进洞、晚出洞”的施工理念。

贝雷桥上下行100m、200m处均设置10km限速牌，施工时配备专职交通安全员指挥交通单向轮流放行。隧道先行施工一侧，待明洞二次衬砌混凝土强度达到要求后将贝雷桥移至另一侧，减少贝雷桥施工工作量。明洞段将初支原设计的I18钢架加强为I20b钢架，间距仍为50cm，同时开挖预留变形量加大为20cm[2]。

3.1贝雷桥的选择

贝雷桥平铺放置在先行施工的一侧隧顶地方道路路面上，采用单跨简支结构，贝雷架中段与隧顶中线相斜交，线型与地方道路平行。大坪子隧道明洞二次衬砌外轮廓宽度为12.5m，贝雷桥与隧道斜交，考虑贝雷桥基础作用于明洞暗做开挖轮廓线以外(根据施工经验，为保证施工安全，贝雷桥基础应放置于明洞暗做开挖轮廓线2.5m以外)，故右线进口贝雷桥跨径选取为21m。同理，其余洞顶贝雷桥跨径均选取为24m。

根据当地县道车辆情况，挂-80型载重等级可代表该区域道路内通行车辆的最大荷载。查看标准装配式贝雷桥容许载重表，贝雷桥选取双排单层悬杆加强型即可满足挂-80型载重等级的通行要求，但由于没有购买到加强悬杆，最后选取三层单排。

3.2贝雷桥施工[3]

3.2.1隧道进口贝雷桥施工

进口洞顶地方道路路面较宽，贝雷桥为装配式钢桥，采用边通车边施工方案。即将贝雷桥安装在公路靠隧道洞口一侧，贝雷桥支座两端用钢板垫实，桥头两端采用槽钢焊接制作桥头过渡段。公路外侧，道路继续开通，只需在贝雷桥前后及道路通车一侧摆放水马，两侧各配备一名专职交通安全员指挥交通单向轮流放行，组装完成后社会车辆、行人在贝雷桥上通行，道路另一侧进行封闭，禁止车辆通行。图3为同时架设安装两座贝雷桥方案。

图3　大坪子隧道进口贝雷桥平面示意图

3.2.2隧道出口贝雷桥施工

出口洞顶地方道路路面较窄，贝雷桥采用封闭施工方案(即在贝雷桥施工期间对X061县道进行临时交通管制，限制所有机动车辆通行)。出口贝雷桥封闭施工前及时向相关部门报送交通组织方案，经路政、交通、交警等部门审批并发布公告后进行封闭施工。

贝雷桥为装配式钢桥，为减少对地方道路的影响，缩短贝雷桥施工时间，贝雷架在后场提前组拼成便于运输的大块单元，待道路封闭后由平板车运输至现场快速拼装，出口左洞道路坡度较大，贝雷桥两侧每隔3m打设深度2m的Ф22砂浆锚杆固定，防止贝雷桥使用过程中移动和侧滑。图4为同时架设安装两座贝雷桥方案。

图4　大坪子隧道出口贝雷桥平面示意图

3.3贝雷桥整体移运方案

3.3.1隧道出口贝雷桥移运方案

大坪子隧道出口左洞先行施工于7月底进洞，右洞进洞时间为11月，中间相差3个多月，右洞进洞时左洞浅埋段二衬已施工完成具备载荷能力，贝雷桥具备拆除条件。考虑到贝雷桥拆、装对地方道路的影响较大，为缩短工期，我部提出了贝雷桥整体移运方案，即将左洞贝雷桥整体移至右洞上方。

移运前加工10～15个L=1.5m的Φ800mm钢管，作为贝雷桥前移的滚轮。钢管内部焊接钢筋或小导管加强，保证钢管受压时不变形，详见图5所示。

图5　出口贝雷桥整体移运

移运时用75t的吊车将贝雷桥整体吊起至距地面1m高，在贝雷桥两侧贝雷架主梁下部放入事先加工好的钢管(注意钢管尽量放置在贝雷桥前进方向一侧)，然后用两辆装载机配合进行推移。一辆在移动的方向用钢丝绳牵引使其向前移动，另一辆挂设钢丝绳在后端拽拉，保证贝雷桥向前移动时的方向控制和侧滑，从而避免了下坡滚动时移动速度过快与前面的装载机相撞发生安全事故。在整个移动过程中，专人进行指挥，配备对讲机，确保移运时的安全。

3.3.2隧道进口贝雷桥移运方案

大坪子隧道进口右洞先行施工，于2014年9月中旬进洞，左洞计划进洞时间为2015年1月初，中间相差3个多月，左洞进洞时右洞洞口60m二衬已经浇筑完成具备载荷能力，洞顶贝雷桥具备拆除条件，参照了出口贝雷桥整体移运方法整体移运，在公路内侧加宽道路做临时通行路径。由于进口右洞上方贝雷桥跨径为21m，而左洞线路轴线与地方公路夹角较大实际需要24m桥长方能满足安全跨越，在整体移动后对贝雷桥进行3m接长。加长施工完成后社会车辆、行人在贝雷桥上通行，道路另一侧进行封闭，禁止车辆通行，隧道进入正常掘进施工。

4　施工安全保证措施及监测方法

4.1安全保证措施

为保证施工安全，我分部采取以下保证措施，使路面沉降量在可控范围内。

对水泥公路路肩的防护为：沿公路路肩内2m打设砂浆锚杆，间距50cm，锚杆之间采用Φ22钢筋连接，沿此纵向钢筋向路基一侧连续挂设约5m长钢筋网片，15cm厚喷射混凝土喷实。

对隧道左右线下穿公路区域外侧打设长度3.0m小导管注浆(按1m×1m梅花型布置)，长度覆盖左右线并向两侧延伸约3m。

因出口洞口位置处于地方公路下方，拱顶距公路路面不足3m，明洞位置边仰坡不明显，对隧道出口明洞两侧和明洞之间的公路边坡上部进行了小导管注浆处理，以增加其稳定性。同时沿开挖轮廓线外打设L=4.5m注浆小导管对开挖区域进行加固，详见图6。

图6　公路路基注浆管布置图

在贝雷桥架设完成后的隧道施工中，针对进洞施工均为浅埋深、小净距、软围岩的施工条件，我们严格遵照：管超前、短开挖、弱爆破、强支护、快成环、拱紧跟、早衬砌，勤量测的施工原则控制施工，目前大坪子隧道的4个工作面均安全顺利的穿过了地方道路施工段。

4.2路面沉降监测方法

在洞口段贝雷桥承荷的隧道施工过程中，需加强对隧道开挖面上方进行路面沉降量监测。

隧道浅埋段施工过程中，对于路面的沉降的监测利用对水泥公路路肩的防护时打设的砂浆锚杆进行监控。公路路肩防护时隧道进口打设的砂浆锚杆间距为50cm，出口打设的砂浆锚杆间距为100cm，能够满足监测的需要，监测时不需要再另外进行布设监控点，直接采用砂浆锚杆作为地表沉降的监控点。在施工监测中，大坪子隧道左线进口SMAX累计沉降量最大为15.3mm，右线进口SMAX累计沉降量最大为14mm，图7分别为大坪子隧道施工监控量测报告大坪子隧道右线进口(第十一期周报)、左线出口(第十期周报)监测数据。

在大坪子隧道施工3个多月的监测中，各个观测点的沉降值一直都小于允许值，沉降量不是很大，在可控制的范围内，能够满足施工安全、技术要求。

图7　大坪子隧道洞顶路面沉降监控数据图

5　结论

在此次施工中由于没有购买到加强悬杆，特别是在隧道出口侧，受道路宽度(6m)的限制，由于三排单层贝雷桥要比双排单层加强型贝雷桥宽90cm达到5.4m，架设后基本占去地方公路全宽，车辆、人员共用一桥，对行人和车辆安全管理指挥有更高要求，同时给社会车辆及周围居民的出行造成一定影响，不尽理想。今后贝雷桥的选择，应当在条件允许的情况下尽量选择双排悬杆加强贝雷桥或者单排双层形贝雷桥方案。

贝雷桥用于隧道需穿越地方道路和其他结构物的明洞暗做施工中，具有降低工程造价，缩短进洞时间和工期，保障施工安全和地方道路通行顺畅的作用，同时也符合保护洞口周围植被、零开挖进洞的洞口段施工原则。目前国内贝雷桥用于隧道明洞暗做的实例较少，希望本文能够给大家在以后公路、铁路及其他工程的隧道穿越既有线和结构物的施工中，有借鉴和抛砖引玉的作用。

[1]JTG D70-2004 公路隧道设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTG F60-2009 公路隧道施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2009.

[3]321钢桥使用手册，2007.

The Application of Bailey Bridge in the open tunnel Undermining Method

LIZhengyi

(The First Highway Engineering Bureau of China Communication Constraction Xiamen Engineering Co.,Ltd.,Xiamen 361021)

The project department assume the Dapingzi tunnel under the import and export of all existing local roads,traffic,concentrated load,and the thickness of pavement from the open tunnel vault only 2m～4m,belongs to shallow buried section,the construction is difficult. According to the surrounding environment conditions on the original design in the mouth of the cave by using the change in the big,optimized choice,the open tunnel undermining method(bailey bridge ensure smooth)scheme,tunnel top place in the side of the first construction road pavement construction bailey beam, the open tunnel have the ability to load,bailey bridge as a whole will be moved to other side hence top local road pavement,modifies another open tunnel . This scheme reduces the large excavation and edge of the mouth of the cave back slope height and damage to the existing local roads,reduces the impact on the surrounding residents,reduce the cost,shorten the time limit for a project.

Bailey bridge;Tunnel;The open tunnel undermining method;Application

李正义(1978.03-)，男，工程师。

E-mail:282003270@qq.com

2016-03-30

U45

A

1004-6135(2016)07-0077-05