[0001] 本申请涉及隧道及桥梁施工领域，尤其涉及一种隧道与桥梁组合结构及其施工方法。

[0002] 随着城市的发展，立体交通工程的需求日益增多，在工程建设当中，部分路段不免需要城市桥梁与明挖隧道立体相连施工。

[0003] 如地面道路与地下隧道同位平行建设时，将形成上下两层的立体交通形式，在地面道路跨越河流时，需要建设地面桥梁，此时跨河桥梁与城市下穿隧道结构合建，若桥梁与
隧道结构体系各自独立，将大大增加桥梁跨度、占用隧道建筑限界或改变隧道平面布置，增
加工程造价且影响桥梁和隧道的使用功能，桥梁隧道合建结构无上述缺陷，但合建结构外
部载荷复杂，结构形式复杂，多种载荷加之复杂的传力体系会导致桥梁隧道合建结构产生
应力集中和过大的变形，将会导致很大的结构风险。

[0004] 因此，如何简化隧道桥梁合建结构、降低其结构风险成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

[0042] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0043] 下文的公开提供许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目
的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复
是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

[0044] 为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的相对位置关系或运动情况，这些相对关系术语例如为
“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”、“前”、“后”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例
如，如果在图中的装置发生了位置翻转或者姿态变化或者运动状态变化，那么这些方向性
的指示也相应的随着变化，例如：描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者
特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上
方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

[0045] 为了解决现有技术中隧道桥梁合建结构的结构形式复杂和应力集中容易引发结构风险的问题，本申请提供一种隧道与桥梁组合结构及其施工方法，简化了隧道桥梁合建
结构且显著降低其结构风险。

[0046] 参阅图1至图3，本申请实施例提供一种隧道和桥梁组合结构，该组合结构包括自下至上顺次设置的隧道桩基5、隧道箱体、上翻梁9、支撑肋板8、桥台7、桥跨结构6和路面结
构。其中，隧道桩基5的作用在于将上部建筑物的载荷传递到深处承载力较强的土层上，以
及将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度，以提高地基刚度、控制沉降和提
升抗冲刷能力，隧道桩基5通常采用预制桩并通过打桩机按照设定位置及密度打入地下；此
外，还可以根据需要采用钻孔浇筑成型。

[0047] 隧道箱体则支撑连接在隧道桩基5的顶部，将自身重力及承担的载荷传递给隧道桩基5和土层；隧道箱体为中空结构，中空结构形成用于通行的隧道通道。上翻梁9则压覆连
接在隧道箱体的顶部，通常和隧道箱体的顶板一体浇筑成型。支撑肋板8的顶部设置桥台7，
桥台7的主要作用是支撑桥跨结构6，传递桥梁载荷到支撑肋板8及隧道箱体；支撑肋板8的
底部和隧道箱体的顶部以及上翻梁9连接，以传递来自桥台7的载荷至上翻梁9及隧道箱体。
桥台7相互平行设置，桥跨结构6的两端分别连接/搭接固定于相邻的桥台7。路面结构则铺
设形成于桥跨结构6的顶部，实现车辆及行人的通行。

[0048] 上述隧道和桥梁组合结构通过将路面结构铺设于桥跨结构6的顶部，桥跨结构6搭接于相邻的桥台7之间，桥台7通过支撑肋板8将自身重力及载荷传递至上翻梁9及隧道箱
体，隧道箱体将受力传递至地面隧道桩基5；极大简化了隧道与桥梁组合结构的结合形式和
传力路径，提高了整体结构的安全性。

[0049] 且该结构适用于明挖隧道和桥梁组合的结构，施工时可自下至上逐步推进，桥梁部分与隧道箱体部分大体等齐设置，不额外增加桥梁的跨度，降低地面桥梁的施工难度；利
用隧道箱体通过支撑肋板8和桥台7对桥跨结构6等桥梁部分进行支撑，使得隧道部分和桥
梁部分能够同期施工，提高施工效率。

[0050] 上述实施例中，隧道箱体通常采用现浇成型，在与一些轻型桥梁组合时，隧道箱体还可以采用预制成型。总体而言，隧道箱体包括隧道底板2、隧道侧墙3和隧道顶板1组成，设
于隧道箱体顶部的上翻梁9则通常和隧道顶板1一体浇筑成型。隧道底板2支撑连接在隧道
基坑及隧道桩基5的上方，隧道侧墙3连接在隧道底板2宽度方向的两侧。这里所说的隧道底
板2的宽度方向具体指垂直隧道通道延伸方向的方向。隧道顶板1则连接在一对隧道侧墙3
的顶部之间且和隧道底板2相对设置。图示实施例中，隧道箱体采用横截面大体呈矩形的箱
体结构，也即隧道顶板1大体平行隧道底板2设置；在一些其他的实施例中，隧道顶板1还可
以采用根据需要采用拱形结构，本实施例不做具体限制。

[0051] 进一步地，隧道通道采用双向通道，也即隧道箱体内部形成相互隔离的第一通道和第二通道，隧道箱体还包括平行设置在一对隧道侧墙3之间的隧道中墙4，隧道中墙4的顶
部连接隧道顶板1，底部连接隧道底板2。隧道中墙4不仅起到隔离两个的隧道通道的作用，
还起到支撑隧道顶板1，提升隧道箱体的支撑强度和均分载荷的作用。

[0052] 同时考虑到上翻梁9、隧道箱体和隧道桩基5的相互作用，为了提高隧道箱体的刚度，避免隧道箱体局部沉降，隧道中墙4和隧道侧墙3对应上翻梁9的局部段加厚设置，通常
增厚50％左右，隧道桩基5则对应隧道中墙4和隧道侧墙3的加厚区域设置，具体参考图5。示
例性地，隧道桩基5布置在隧道侧墙3和隧道中墙4加厚区域附近，隧道中墙4下布置6根桩基
础，两边隧道侧墙3下各布置4根桩基础。隧道中墙4和隧道侧墙3的加厚设置增大了隧道桩
基5、上翻梁9二者与隧道箱体的接触面积同时提升了隧道箱体的局部强度和刚度。这里所
说的隧道中墙4和隧道侧墙3的厚度则指隧道箱体的宽度方向，也即与隧道通道延伸方向垂
直的方向。

[0053] 在一些实施例中，上翻梁9成对且相互平行设置，支撑肋板8以预设间距设置，每一支撑肋板8的底部则通过一对上翻梁9与箱体连接固定。结合参阅图2和图4，支撑肋板8包括
异形板81和侧肋82，异形板81垂直隧道通道的延伸方向设置，侧肋82设置多组，多组侧肋82
相互平行设置且均垂直连接在异形板81的侧面。异形板81的底部固定在成对设置的上翻梁
9中一者的顶部，侧肋82的底部则固定在成对设置的上翻梁9中的另一者，侧肋82对应一对
上翻梁9的间隙处向下凸设并与隧道箱体的隧道顶板1固定连接。侧肋82的顶部和异形板81
的顶部平齐设置，二者的顶部连接支撑在桥台7的底部。

[0054] 异形板81可以采用上部呈矩形板、下部呈倒立的梯形板的结构，侧肋82通常采用顶部窄底部宽的类梯形结构，也即侧肋82沿着隧道通道延伸的方向的尺寸随着侧肋82的高
度变化而变化，侧肋82在该方向上的尺寸自桥台7一端向上翻梁9一端逐渐增大设置。既保
证了侧肋82配合异形板81对桥台7的支撑，又增大了支撑肋板8与隧道箱体的接触面积，起
到分散载荷、避免应力集中的作用。桥跨结构6则连接在相邻的支撑肋板8的顶部之间，通过
在桥跨结构6的顶部进行铺路作业形成供车辆及行人通行的路面结构。路面结构通常包括
用来双向通行的第一车行道10和第二车行道12，设置在第一车行道10和第二车行道12之间
的中央分隔带11、以及设置在第一车行道10和第二车行道12两侧的防撞侧石13，防撞侧石
13起到一定的防护作用。第一车行道10和第二车行道12均包括若干同向车道，中央分隔带
11及防撞侧石13可参考相关标准设置，本申请不再赘述。

[0055] 上述实施例中，上翻梁9成对且相互平行设置，梁高通常为隧道顶板1厚度2～3倍，梁宽为1±0.1m左右，梁间距为3±0.3m，这里的梁宽及梁间距均为隧道通道延伸方向上的
尺寸。桥跨结构6则可为预制小箱梁形式，也可为其他满足受力要求形式。异形板81的厚度
700mm左右，如700±50mm，上部与桥台7相连，下部上翻梁9相连，连接形式均为刚接，侧肋82
与异形板81垂直，侧肋82设置为顶部窄、底部宽的形式，侧肋82的厚度在500mm左右，如500
±30mm；相邻的侧肋82间距在3m左右，如3±0.3m，侧肋82与异形板81、桥台7、隧道顶板1及
上翻梁9均为刚性连接。

[0056] 本申请还提供一种隧道与桥梁组合结构的施工方法，适用于上述实施例的隧道与桥梁组合结构。参阅图6，该施工方法主要包括：

[0057] 步骤S10：铺设隧道桩基5；

[0058] 步骤S20：浇筑隧道箱体并在隧道箱体的顶部浇筑形成上翻梁9；

[0059] 步骤S30：于隧道箱体的顶部浇筑底部连接隧道箱体和上翻梁9的支撑结构；

[0060] 步骤S40：在相邻支撑结构之间搭接桥跨结构6；

[0061] 步骤S50：在桥跨结构6的顶部铺设路面结构。

[0062] 其中，步骤S10隧道桩基5的铺设通常采用打桩机将预制桩打入地面的形式，施工时根据隧道箱体及桥梁的重量、载荷需求以及土层状况选择合适尺寸的预制桩按照设定的
密度及位置利用打桩机逐次打入地面，形成桩基基础。

[0063] 步骤S20浇筑隧道箱体并在所述隧道箱体的顶部浇筑形成上翻梁9，与上述实施例类似，隧道箱体通常包括隧道底板2、隧道侧墙3、隧道中墙4和隧道顶板1，隧道底板2位于隧
道桩基5的顶部，隧道侧墙3位于隧道底板2宽度方向的两侧，隧道中墙4平行设置一对隧道
侧墙3之间且垂直隧道底板2设置，隧道顶板1与隧道底板2相对设置，并和隧道侧墙3及隧道
中墙4的顶部连接。

[0064] 施工时，首先开挖基坑，在基坑的坑底浇筑混凝土形成混凝土垫层，该混凝土垫层通常为素混凝土垫层，也即未铺设钢筋的混凝土垫层，混凝土垫层成型后与隧道桩基5连接
一体。在浇筑混凝土垫层的同时，绑扎底板钢筋，在混凝土垫层的上方浇筑混凝土形成隧道
底板2。待隧道底板2结构达到设计强度后，于隧道底板2上方搭设支架、架设模板、绑扎侧墙
钢筋、中墙钢筋、顶板钢筋及梁筋，侧墙钢筋、中墙钢筋与底板钢筋或隧道底板2相连，顶板
钢筋与侧墙钢筋及中墙钢筋或隧道侧墙3及隧道中墙4相连，梁筋与顶板钢筋或隧道顶板1
相连；然后分步浇筑混凝土形成隧道侧墙3、隧道中墙4、隧道顶板1及上翻梁9。

[0065] 步骤S30于隧道箱体的顶部浇筑底部连接隧道箱体和上翻梁9的支撑结构；上翻梁9成对且相互平行设置，支撑结构对应包括支撑肋板8和桥台7，支撑肋板8包括异形板81和
垂直设置在异形板81侧面的侧肋82；异形板81的底部连接在一对上翻梁9中的一个上翻梁9
的顶部，侧肋82的底部则连接在一对上翻梁9中另一个上翻梁9的顶部及隧道顶板1的顶部，
桥台7连接在异形板81和侧肋82的顶部。对应施工过程为：待隧道顶板1及上翻梁9结构达到
设计强度后，于隧道顶板1上搭设支架、架设模板、绑扎肋板钢筋和桥台7钢筋，然后浇筑混
凝土形成支撑肋板8和桥台7。

[0066] 步骤S40相邻的支撑结构之间搭接桥跨结构6，桥跨结构6通常采用预制成型的小箱梁结构或满足支撑需求的其它结构形式，将桥跨结构6的两端分别搭接在相邻的桥台7之
间后，将桥跨结构6端部的钢筋与凸出桥台7的钢筋连接即可。

[0067] 最后完成步骤S50在桥跨结构6的顶部铺设路面结构，路面结构的铺设过程参考现有桥梁路面的铺设，本申请不再展开说明。

[0068] 应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多
个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应
当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

[0069] 尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指
出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或
者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的
情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

[0070] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。