中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司 江西九江 332001

摘要：普立特大橋普立岸錨碇采用隧道錨碇，隧道錨碇為雙洞室，洞室結(jié)構(gòu)為傾斜的倒喇叭形，主要構(gòu)造分為散索鞍支墩及基礎(chǔ)、前錨室、錨塞體、后錨室等部分，錨固系統(tǒng)為環(huán)氧涂層鋼絞線。本文結(jié)合工程實例對大跨度懸索橋隧道錨的施工技術(shù)進(jìn)行了探討，包括掘進(jìn)施工技術(shù)、錨塞體施工技術(shù)，錨固系統(tǒng)施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：懸索橋隧道式錨碇錨塞體施工技術(shù)

1 工程概況

隧洞沿主纜中心線方向長度為68m，其中前錨室長30m（包括9.659m長的變高截面和20.341m長的等高截面洞室），錨塞體為變截面楔形體長35m，后錨室長3m。散索鞍支墩基礎(chǔ)平面尺寸34.8×13.8m，高9.363m。主纜中心間距為26m；主纜理論散索IP點高程+1815，主纜傾角42°。其結(jié)構(gòu)圖見“圖1 普立岸隧道錨碇立面圖”。

圖1 普立岸隧道錨碇立面圖

2 隧道錨碇施工技術(shù)要點

2.1 開挖準(zhǔn)備

（1）在基坑開挖前先平整場地、修建高位水池并完成施工便道，在坡頂位置根據(jù)地形設(shè)置地表截水溝，以防止地表水匯入基坑。

（2）邊坡防護(hù)應(yīng)緊隨開挖面，即開挖一層隨即完成該層邊坡的防護(hù)。開挖以后立即進(jìn)行初噴、打設(shè)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)及復(fù)噴作業(yè)。

2.2 鉆爆開挖工藝

錨碇的開挖采用光面爆破開挖法，每個循環(huán)為2 m，上一個臺階在掘進(jìn)5 m后，開始下一個臺階的開挖，下臺階開挖的每個循環(huán)為 3 m，每個循環(huán)爆破后，立即進(jìn)行危石及松動圍石的清理，然后進(jìn)行下一斷面的控制測量，在保證了開挖尺寸后，即進(jìn)行初噴 10 cm C20 聚丙烯纖維砼封閉圍巖，并開始下一步的錨網(wǎng)噴及型鋼的安裝。

（1）炮眼布設(shè)。

在每個循環(huán)開始前，先進(jìn)行測量放樣，確定開挖輪廓線，并用紅油漆標(biāo)示在巖面，然后進(jìn)行炮眼的布設(shè)。錨體開挖隨深度增加，截面尺寸遞增，炮眼數(shù)量亦隨之增多布眼原則是炮眼間距控制炮眼數(shù)。炮眼布設(shè)完畢后，開始鉆眼，每個錨碇內(nèi)選用4～5臺電鉆進(jìn)行鉆孔，鉆頭成孔直徑為38 mm。

（2）爆破參數(shù)的確定。

炮孔直徑 38 mm；深度2.2～2.5 m，采用單臨空形式；掏槽眼比其他眼深10 cm，周邊眼間距為30～50 cm，一般采用40 cm，輔助眼間距與周邊眼相同，周邊眼眼口距設(shè)計輪廓線約10～20 cm，便于鉆眼，裝藥度：0.10～0.45kg/m（根據(jù)巖層情況進(jìn)行變化），起爆方式：段發(fā)電毫秒雷管；雷管連接方式：分組多頭并聯(lián)。

（3）裝藥方式。

采用乳化炸藥，雷管采用毫秒導(dǎo)爆管，即引爆順序為掏槽眼→輔助眼→周邊眼分別采用 5、7、9 三個段號，分別從里往外爆破，掏槽眼比周邊眼及輔助眼裝藥量多0.2 kg。施工中實際耗藥量范圍為1.2～1.6 kg/m。

2.3 出渣系統(tǒng)

先利用挖掘機(jī)清理洞口段坡表面的積土，隨后對洞口邊坡進(jìn)行修整。在平整洞口場地后，及時安裝好卷揚(yáng)機(jī)，以方便出渣。為保證順利運(yùn)輸棄渣，本工程在前3個循環(huán)中實施無軌運(yùn)輸，每次掘進(jìn)后利用部分巖渣在隧道底部填成平面場地，從第4個循環(huán)開始采用有軌運(yùn)輸方式，軌矩為800mm。運(yùn)輸棄渣的設(shè)備2臺側(cè)卸礦車，礦車的容積為1.8m3，利用卷揚(yáng)機(jī)將礦車提升到洞口，隨后在洞外10m處卸渣。當(dāng)存料有一車或更多時用裝載機(jī)裝土自卸式運(yùn)輸車運(yùn)往棄土場。

2.4 初支及二次襯砌

掘進(jìn)施工完成后及時進(jìn)行初期支護(hù)，先將基巖表面存在的松動巖塊清除，同時清掃巖面。完成上述工作后在掘進(jìn)巖面噴射混凝土，在噴射混凝土?xí)r確保受噴巖面與噴嘴相互垂直，兩者之間的距離宜控制在1.0m～1.5m之間，注意按照螺旋狀軌跡勻速移動噴嘴?；炷恋暮穸葢?yīng)為6cm，以便將巖面封閉，封閉巖面后在錨洞中設(shè)置鋼拱架。確定鋼拱架處于牢固狀態(tài)后將鋼筋網(wǎng)綁扎好，利用錨桿支好鋼筋網(wǎng)，繼續(xù)噴混凝土，當(dāng)混凝土的厚度為25cm 左右時可停止施工?；炷两K凝2h后開始進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，噴水養(yǎng)護(hù)的時間應(yīng)≥14d。完成洞身掘進(jìn)工作后便可以進(jìn)行襯砌施工，本工程由于工期原因，主纜架設(shè)完成后才開始二次襯砌施工，應(yīng)該注意的是對主纜和前錨面進(jìn)行保護(hù)，對主纜采用防火布進(jìn)行包裹，防止?jié)仓r時水泥漿把主纜污染。采用的是分節(jié)澆筑工藝，在澆筑混凝土前需要設(shè)置防水層，先澆筑錨塞體與錨洞的交界面，隨后逐節(jié)向上澆筑。

2.5 錨塞體施工

普立隧道錨碇錨塞體長35米，傾角42°，混凝土方量7413m3。按“分層澆筑、分層支撐、分段接管、實施監(jiān)控”的方案實施。即分層澆筑錨塞體混凝土、分節(jié)拼裝定位支架、分段接長預(yù)應(yīng)力管道、測量管道方向。后錨室二次襯砌完成后，在后錨室內(nèi)安裝支撐架，可分段制作與安裝；在澆筑錨塞體分層混凝土之前，安裝該分層空間內(nèi)的定位支架模塊，安裝預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)，并進(jìn)行精確調(diào)整，然后進(jìn)行錨塞體鋼筋綁扎、冷卻水管安裝及模板安裝和混凝土泵管就位，待鋼筋和預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)完成報驗后，及時進(jìn)行混凝土澆筑。待混凝土達(dá)100%強(qiáng)度后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉壓漿。錨塞體在高度方向上共分9個施工層，其中錨塞體底層高6.5m，頂層3.72m，其他中間層高度均為3m。在澆筑前后錨面混凝土?xí)r，搭支架將錨具和槽口模板準(zhǔn)確定位，然后澆筑混凝土。

2.5.1 定位支架施工

定位支架主體桁架主要用來支撐和初步定位隧道錨碇的預(yù)應(yīng)力管道，采用微調(diào)裝置對預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行精確定位。微調(diào)裝置A適用于φ152mm的預(yù)應(yīng)力管道，微調(diào)裝置B適用于φ220mm的預(yù)應(yīng)力管道?，F(xiàn)場對預(yù)應(yīng)力管道初步定位后，用定位分配梁將預(yù)應(yīng)力管道臨時固定，用微調(diào)裝備對預(yù)應(yīng)力管道精確定位后，預(yù)應(yīng)力管道固定，及時澆筑砼，以防止預(yù)應(yīng)力管道變形。定位支架面與散索理論中心線垂直，位于42°的斜坡上。

（1）定位支架組成

定位支架分為四個部分：基礎(chǔ)、桁架、連接系和精調(diào)裝置，單個隧道錨定位支架總重61.9t。采用∠75×8角鋼和鋼板節(jié)點板相互焊接而成為空間框架結(jié)構(gòu)。

（2）定位架桿件加工制作

定位架桿件（水平桿、水平斜桿、立桿、軸向桿及軸向斜桿）在錨洞外加工場按設(shè)計圖紙加工成3～3.5m的單桿，因涉及到的桿件類型較多，每層定位架的各種桿件在加工后，均應(yīng)分類捆綁作好標(biāo)識，以免在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中弄混，影響定位架的安裝。

（3）定位架安裝

加工好的單件桿件通過錨洞口塔吊及洞內(nèi)材料小車運(yùn)至洞內(nèi)后，即可進(jìn)行定位架拼裝，其施工步驟如下：

①安裝前，利用全站儀測出錨洞中軸線、每片定位架的底部第1根水平桿的平面位置及實測標(biāo)高，在底部混凝土面上作上標(biāo)記；同時測出每片定位架側(cè)面及環(huán)向的平面位置，并在側(cè)墻及拱部上做上標(biāo)記。

②鑿出每片定位架在相應(yīng)初期支護(hù)的鋼拱架，在其上焊接定位架的柱腳及側(cè)墻預(yù)埋件。

③用水平管配合鋼尺測量定位架柱腳標(biāo)高，并調(diào)整、找平至安裝的要求，然后將每片定位架的第1根水平桿焊接在柱腳上，此后的桿件安裝以第1根水平桿為基準(zhǔn)。

④在基準(zhǔn)桿安裝到位后，即可逐層安裝豎桿、水平桿。

⑤在每片定位架拼裝的同時，及時利用軸向桿連接每片定位架，使之成為立體骨架；同時及時焊接附墻桿件。在定位架拼裝過程中，應(yīng)隨時檢查其位置是否有偏差，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時糾正。按照混凝土分層要求安裝定位架，每根連接桿均應(yīng)伸出混凝土面1m，確保下次連接時有足夠的連接長度。

2.5.2錨固系統(tǒng)施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力管道安裝時在施工現(xiàn)場按6m一段進(jìn)行焊接接長，為了將施工中累計誤差控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)，施工時對槽口模板、錨墊板、定位板及預(yù)應(yīng)力管道的定位進(jìn)行了重點控制，最終將偏差均控制在允許范圍內(nèi)。

（1）槽口模板及錨墊板安裝定位

首先在槽口模板及錨墊板上畫出軸線，經(jīng)測量定出預(yù)應(yīng)力鋼束在后錨面模板上的中心線，在后錨面模板上通過上、下、左、右預(yù)應(yīng)力鋼束的中心線連線，定出中間點的設(shè)計軸線，并在后錨面模板上畫線，安裝時將槽口模板所畫軸線與模板上所畫軸線相重合即可。

（2）定位板定位

定位架安裝到位并經(jīng)檢測符合要求后，利用全站儀測出每條管道的中心線，現(xiàn)場焊接預(yù)應(yīng)力定位板，同時在定位板上標(biāo)出管道中心點位置，并在定位板的4條邊上作出四點標(biāo)記，使這4個點的連接線的交點與管道的中心線相重合，以備校核。

（3）預(yù)應(yīng)力管道定位

經(jīng)測量放出鋼束在定位板上的中心位置，以此點為中心，以預(yù)應(yīng)力鋼管半徑放大5mm作為半徑畫半圓，同時在半圓的左、右、下端標(biāo)示出通過圓心3條直線，并在端點做標(biāo)記，然后割出半圓（要求切割線要準(zhǔn)確、切割面要平整），再將預(yù)應(yīng)力管道放入定位板內(nèi)，插入到錨墊板內(nèi)，通過作標(biāo)示的3條直線端點量取到鋼管外壁間距來調(diào)整鋼管位置，最后測量校核最上端鋼管位置，調(diào)整至設(shè)計規(guī)定±5mm內(nèi)，并調(diào)整好錨墊板方向，即可焊接固定鋼管及點焊錨墊板。

2.5.3大體積混凝土溫控施工技術(shù)

（1）混凝土澆筑溫度控制

在炎熱氣候下控制混凝土入模溫度不超過28℃，具體做法如下：

①水泥提前進(jìn)場，保證水泥在使用前有時間充分冷卻。

②為骨料搭設(shè)遮陽棚，在混凝土澆筑前用水噴淋骨料，使其降溫。

③合理安排施工節(jié)奏，混凝土澆筑安排在夜間進(jìn)行。

④避免拖泵管曝曬，為其覆蓋草袋遮陽，并經(jīng)常灑水降溫。

（2）混凝土分層澆筑控制

①錨塞體混凝土豎向分9層澆筑，各層厚度控制在2.0～3.0m。

②各層混凝土澆筑間歇期控制在7d左右，最長不得超過15d。

③為降低老混凝土的約束，做到薄層、短間歇、連續(xù)施工。

（3）混凝土內(nèi)、外溫差控制

①根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度分布特征，每側(cè)錨塞體共布設(shè)15層冷卻水管。冷卻水管水平間距1m，層高1m，每層冷卻水管設(shè)置獨立的進(jìn)水口及出水口，使其形成獨立的水循環(huán)系統(tǒng)。冷卻水管使用前進(jìn)行壓水試驗，以防止管道漏水。

②混凝土澆筑到各層冷卻水管標(biāo)高后開始通水，各層混凝土峰值過后立即停止通水，控制通水流量在32L/min左右，流速達(dá)到0.65m/s以上。

③為防止上層混凝土澆筑后下層混凝土溫度的回升，上層混凝土澆注時下層混凝土冷卻水管可同時通水，通水時間根據(jù)測溫結(jié)果確定；控制進(jìn)、出水溫度，冷卻水與混凝土中心溫差在10～25℃。

④為避免錨洞內(nèi)因熱空氣上升、冷空氣下沉形成煙囪效應(yīng)，在錨洞洞口懸掛土工門簾，保持洞內(nèi)環(huán)境溫度。

3 結(jié) 語

隧道式錨碇與重力式錨碇相比，最大優(yōu)勢是可大幅降低工程造價，但其使用往往因橋址處的地形、地質(zhì)條件受限，因而建成的懸索橋采用隧道式錨碇較少。在隧道式錨碇施工中應(yīng)抓住以下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

（1）洞室的開挖：隧道錨的洞室既不同于一般的隧道工程，也不同于隧道輔助坑道斜井隧道錨洞內(nèi)坡度陡，洞內(nèi)截面變化頻繁，空間小。因此應(yīng)仔細(xì)研究開挖、出碴、襯砌等施工方案，減少對巖體的擾動，減少工序的干擾。

（2）預(yù)應(yīng)力管道及錨墊板就位：錨墊板位置及角度的準(zhǔn)確就位，關(guān)系到鋼拉桿及索股的均勻受力。應(yīng)保證槽口模板及錨墊板安裝定位準(zhǔn)確，其次要采取措施保證在錨體填充中位置不發(fā)生變化。

另外普立特大橋隧道錨在錨塞體混凝土施工中，通過控制混凝土入模溫度，在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管，進(jìn)行冷卻水循環(huán)降低混凝土內(nèi)部溫度等，解決了大體積混凝土因溫差開裂的問題。該橋42°大傾角錨塞體關(guān)鍵施工技術(shù)可為今后同類型工程提供參考與借鑒。