普立特大橋隧道錨關鍵施工技術控制

中鐵大橋局集團第五工程有限公司 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，洞室結構為傾斜的倒喇叭形，主要構造分為散索鞍支墩及基礎、前錨室、錨塞體、后錨室等部分，錨固系統為環氧涂層鋼絞線。本文結合工程實例對大跨度懸索橋隧道錨的施工技術進行了探討，包括掘進施工技術、錨塞體施工技術，錨固系統施工技術。

關鍵詞：懸索橋隧道式錨碇錨塞體施工技術

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°。其結構圖見“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 隧道錨碇施工技術要點

2.1 開挖準備

（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，在坡頂位置根據地形設置地表截水溝，以防止地表水匯入基坑。

（2）邊坡防護應緊隨開挖面，即開挖一層隨即完成該層邊坡的防護。開挖以后立即進行初噴、打設錨桿、掛鋼筋網及復噴作業。

2.2 鉆爆開挖工藝

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

（1）炮眼布設。

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

（2）爆破參數的確定。

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，周邊眼眼口距設計輪廓線約10～20 cm，便于鉆眼，裝藥度：0.10～0.45kg/m（根據巖層情況進行變化），起爆方式：段發電毫秒雷管；雷管連接方式：分組多頭并聯。

（3）裝藥方式。

采用乳化炸藥，雷管采用毫秒導爆管，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

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

2.4 初支及二次襯砌

掘進施工完成后及時進行初期支護，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巖面噴射混凝土，在噴射混凝土時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。混凝土的厚度應為6cm，以便將巖面封閉，封閉巖面后在錨洞中設置鋼拱架。確定鋼拱架處于牢固狀態后將鋼筋網綁扎好，利用錨桿支好鋼筋網，繼續噴混凝土，當混凝土的厚度為25cm 左右時可停止施工。混凝土終凝2h后開始進行噴水養護，噴水養護的時間應≥14d。完成洞身掘進工作后便可以進行襯砌施工，本工程由于工期原因，主纜架設完成后才開始二次襯砌施工，應該注意的是對主纜和前錨面進行保護，對主纜采用防火布進行包裹，防止澆筑二襯時水泥漿把主纜污染。采用的是分節澆筑工藝，在澆筑混凝土前需要設置防水層，先澆筑錨塞體與錨洞的交界面，隨后逐節向上澆筑。

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、實施監控”的方案實施。即分層澆筑錨塞體混凝土、分節拼裝定位支架、分段接長預應力管道、測量管道方向。后錨室二次襯砌完成后，在后錨室內安裝支撐架，可分段制作與安裝；在澆筑錨塞體分層混凝土之前，安裝該分層空間內的定位支架模塊，安裝預應力錨固系統，并進行精確調整，然后進行錨塞體鋼筋綁扎、冷卻水管安裝及模板安裝和混凝土泵管就位，待鋼筋和預應力錨固系統完成報驗后，及時進行混凝土澆筑。待混凝土達100%強度后，進行預應力張拉壓漿。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時，搭支架將錨具和槽口模板準確定位，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應力管道，采用微調裝置對預應力管道進行精確定位。微調裝置A適用于φ152mm的預應力管道，微調裝置B適用于φ220mm的預應力管道。現場對預應力管道初步定位后，用定位分配梁將預應力管道臨時固定，用微調裝備對預應力管道精確定位后，預應力管道固定，及時澆筑砼，以防止預應力管道變形。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、桁架、連接系和精調裝置，單個隧道錨定位支架總重61.9t。采用∠75×8角鋼和鋼板節點板相互焊接而成為空間框架結構。

（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，均應分類捆綁作好標識，以免在轉運過程中弄混，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材料小車運至洞內后，即可進行定位架拼裝，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高，在底部混凝土面上作上標記；同時測出每片定位架側面及環向的平面位置，并在側墻及拱部上做上標記。

②鑿出每片定位架在相應初期支護的鋼拱架，在其上焊接定位架的柱腳及側墻預埋件。

③用水平管配合鋼尺測量定位架柱腳標高，并調整、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。

④在基準桿安裝到位后，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，應隨時檢查其位置是否有偏差，發現偏差應及時糾正。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錨固系統施工技術

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

（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，經測量定出預應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、右預應力鋼束的中心線連線，定出中間點的設計軸線，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檢測符合要求后，利用全站儀測出每條管道的中心線，現場焊接預應力定位板，同時在定位板上標出管道中心點位置，并在定位板的4條邊上作出四點標記，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）預應力管道定位

經測量放出鋼束在定位板上的中心位置，以此點為中心，以預應力鋼管半徑放大5mm作為半徑畫半圓，同時在半圓的左、右、下端標示出通過圓心3條直線，并在端點做標記，然后割出半圓（要求切割線要準確、切割面要平整），再將預應力管道放入定位板內，插入到錨墊板內，通過作標示的3條直線端點量取到鋼管外壁間距來調整鋼管位置，最后測量校核最上端鋼管位置，調整至設計規定±5mm內，并調整好錨墊板方向，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

（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水泥提前進場，保證水泥在使用前有時間充分冷卻。

②為骨料搭設遮陽棚，在混凝土澆筑前用水噴淋骨料，使其降溫。

③合理安排施工節奏，混凝土澆筑安排在夜間進行。

④避免拖泵管曝曬，為其覆蓋草袋遮陽，并經常灑水降溫。

（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、連續施工。

（3）混凝土內、外溫差控制

①根據混凝土內部溫度分布特征，每側錨塞體共布設15層冷卻水管。冷卻水管水平間距1m，層高1m，每層冷卻水管設置獨立的進水口及出水口，使其形成獨立的水循環系統。冷卻水管使用前進行壓水試驗，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，通水時間根據測溫結果確定；控制進、出水溫度，冷卻水與混凝土中心溫差在10～25℃。

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

3 結 語

隧道式錨碇與重力式錨碇相比，最大優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抓住以下幾個關鍵環節：

（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坡度陡，洞內截面變化頻繁，空間小。因此應仔細研究開挖、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）預應力管道及錨墊板就位：錨墊板位置及角度的準確就位，關系到鋼拉桿及索股的均勻受力。應保證槽口模板及錨墊板安裝定位準確，其次要采取措施保證在錨體填充中位置不發生變化。

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，在混凝土內部埋設冷卻水管，進行冷卻水循環降低混凝土內部溫度等，解決了大體積混凝土因溫差開裂的問題。該橋42°大傾角錨塞體關鍵施工技術可為今后同類型工程提供參考與借鑒。