清云高速西江特大橋南側通道錨設計及施工

譚榮華

(保利長大工程有限公司,廣東 廣州 510000)

1 概 況

清云高速西江特大橋采用懸索橋方案，全橋共7聯：3×(3×30 m)+2×(3×45 m)+(210 m+738 m)+(4×45 m)。主橋為邊跨210 m(清遠側)+主跨738 m的雙塔雙跨吊懸索橋，矢跨比1/9。主塔采用大直徑鉆孔灌注樁基礎、門框式索塔，錨碇為重力式錨碇基礎；主纜為預制平行鋼絲索股，平行鋼絲吊索，扁平流線型鋼箱加勁梁。西江特大橋位于西江干流，水文地質條件復雜，航道繁忙。本項目采用設計施工總承包模式。

主要工程技術標準：

(1)公路等級：四車道高速公路(考慮交通量增長、預留六車道功能)

(2)設計速度：100 km/h

(3)橋梁設計基準期：100年

(4)橋面縱坡：<1.6%

(5)橋面橫坡：2%

(6)設計水位：根據廣東省水利電力勘測設計研究院編制《汕(頭)湛(江)高速公路清遠清新至云浮新興段工程西江大橋防洪評價報告》并經省水利廳評審通過，橋位區各頻率下的設計水位見表1。

表1 西江特大橋水位計算表

(7)主要荷載標準

①汽車荷載等級：公路-Ⅰ級；

②基本風速：根據《公路橋梁抗風設計規范》(JTG/T D60-01-2004)附表中高要地區1/100的基本風速為31.3 m/s；

③設計溫度：年平均溫度14～22 ℃之間，極端最高溫度45.2 ℃，極端最低溫度-9.8 ℃；

④抗震設防標準：主橋E1概率50年10%，E2概率50年2.5%。抗震設防烈度為6°。

(8)通航水位：最高通航水位+17.63 m，最低通航水位0.730 m(國家85高程)；

(9)通航凈空尺度：單孔雙向通航675 m×30 m(廣東省航道局批復)。

2 工程地質條件

2.1 工程地質

南側錨碇位于西江南岸山上，根據鉆孔揭示的結果，覆蓋層為第四系上更新統沖積層粉質粘土，下部為燕山期基巖(γ)。按其巖性及其工程特性，自上而下依次劃分為粉質粘土、花崗巖。粉質粘土為灰黃色，可塑，干強度及韌性中等，全部鉆孔揭露該層，層厚1.5～4.8 m，層頂標高67.1～105 m。下部燕山期基巖為褐灰、深灰、淺青色，巖石質硬，屬硬質巖，巖石不易風化。根據現場工程地質調查和鉆孔揭露，巖性為花崗巖，巖石受風化作用影響，發生不同程度的風化，鉆探深度內按巖石的風化程度并參考現場標貫試驗擊數劃分為全風化巖、強風化巖、中風化和微風化巖四個巖帶。全風化巖、強風化巖分布厚度較厚，適宜作為錨碇基礎的持力層。中風化花崗巖飽和單軸抗壓強度在35.2～47 MPa，平均39.9 MPa，巖質較硬，巖芯較完整，屬于硬巖。

2.2 水文地質

場地地下水類型主要為第四系松散堆積層中的孔隙水和風化巖體中的孔隙/裂隙水；下伏風化基巖孔隙和裂隙發育，但裂面多閉合或被風化物泥質充填，富水性及透水性均較差，水量較貧乏。

3 南側通道錨設計

3.1 通道錨設計的提出

南側錨碇位于緩和曲線上，如按常規方案將錨碇置于橋面以下，主纜為避讓引橋，需設置約1.08°的偏角，需要將錨碇處主纜橫向外移6 m左右，對主塔受力及錨碇相關構造產生不利影響，而且增加了土石方的開挖量，環保性差。為克服上述問題，將錨碇上移至橋面以上，采用行車道從錨碇基礎中穿過的通道錨方案。

3.2 設計荷載

(1)最不利荷載組合下南錨碇單根主纜的最大纜力為122 589 KN。根據主纜索股的斷面布置，南錨錨固系統布置為28根雙股錨和14根單股錨；其中雙股錨采用5×15-7鋼絞線成品索，每根張拉力911.4 KN，單股錨采用6×15-3鋼絞線成品索，每根張拉力390.6 KN,設計考慮錨索滿足在運營時逐根更換的條件。

(2)錨碇基礎底面與基底摩擦系數μ=0.50。

3.3 通道錨結構設計

錨碇由錨碇基礎、錨體和錨固系統三部分組成。

錨碇平面結構尺寸為65.65 m×66.5 m，混凝土總方量為86 610.7 m3(含素混凝土換填區20 752 m3)。

錨碇基礎分為底板、側墻、頂板和后澆段，在滿足傳力需要的條件下，將基礎底板盡量做大以降低地基應力。基礎頂板作為錨碇基礎的關鍵構件，承擔上方錨體和支墩在各階段的荷載，受力復雜且較大，通過加強基礎頂板橫向受力主筋確保施工階段和運營期間的受力要求。

錨體從功能、受力、施工等方面可分為錨塊、散索鞍支墩、前錨室、后錨室等部分。散索鞍支墩主要承受由散索鞍傳遞的主纜壓力，錨塊主要承受預應力錨固系統傳遞的主纜索股拉力，前錨室、散索鞍支墩與錨塊形成一個完整的空間受力結構，前錨室由底板、側墻、頂板及前墻構成封閉空間，對主纜索股起保護作用。

錨固系統采用預應力鋼絞線錨固系統；錨固方式為前錨式，錨固系統由索股錨固連接構造和預應力鋼束錨固構造組成。索股錨固連接構造由拉桿及其組件、連接器組成；預應力鋼束錨固構造由預應力預埋管、預應力成品索及錨具、防腐油膏、錨頭防護帽等組成。

4 南側通道錨施工

4.1 錨碇施工工藝簡介

(1)南錨碇為大體積混凝土結構，C30混凝土，為防止大體積混凝土溫度裂紋的產生，采用分塊分層澆筑方案。

(2)基坑爆破總體開挖到位后，局部位置采用炮機鑿除、挖掘機挖除；對基坑底面進行全面的清理，保證混凝土與基底的摩擦力。

(3)錨碇前趾需先進行素混凝土換填施工，再施工錨碇基礎。

(4)依序施工錨碇每一層鋼筋(或預應力管道、溫控元件)、模板安裝、混凝土澆注、拆模、養生鑿毛等，再施工下一層混凝土。

(5)主纜完成施工后，立模澆注散索室頂板混凝土。

4.2 模板工程

除倒角圓弧段采用鋼模板外，外模全部采用DP180式懸臂模板。

除前支墩外，外模模板總高2.35 m，支模一次澆注1次。模板下包混凝土0.1 m上挑至少0.15 m。模板采用木工字梁模板體系，面板為18 mm厚WISA板，豎背楞為H20木工字梁，橫背楞為雙14槽鋼。前支墩外模模板總高4.5 m，支模一次澆注4 m，模板下包混凝土0.1 m上挑至少0.15 m。

4.3 通道頂板施工

基礎頂板尺寸為54(59.5)×53.5×10 m，計劃分6層澆筑，中間2 m寬的后澆段，頂板后端第3～6層有部分屬于后錨室，后錨室采用鋼管腳手架施工，頂板采用盤扣式支架施工，外側采用DP180懸臂模板進行施工。

頂板采用C30混凝土，方量共約29 029.8 m3。

頂板采用滿堂支架法施工，通道內場地整平壓實后，澆筑10 cm厚C20混凝土墊層，按la∶lb∶h=60 cm∶90 cm∶100 cm間距搭設滿堂支架。鋼管支架立桿采用60×3.25 mm鋼管，材質為Q345鋼，橫桿、斜桿采用48×3.0 mm鋼管，材質為Q235鋼。支架底、頂分別設置底托和頂托，底托下面墊5 cm厚木板，頂托上按60 cm間距鋪12.6工字鋼，其上按30 cm間距滿鋪10 cm方木后，鋪設18 mm木膠板作為底模。

4.4 預應力預埋管定位與安裝

預應力預埋管隨錨塊分層澆筑，分層支撐定位、分段接長的方案實施。

根據工地的起吊運輸能力，為確保安裝精度、加快安裝速度，減少現場組拼、調正定位環節，預應力預埋管定位架設計成可拆拼的單元件，在預制場制作、現場組拼吊裝。預應力預埋管定位架分成基架、骨架和片架三個部分。

5 結 語

清云高速西江特大橋南側錨碇創新性地采用“通道錨方案”，不僅減少山體開挖，而且改善了索鞍和索塔受力。該方案打破傳統錨碇設計理念，將錨碇基礎置于路面以上，結構形式新穎，土石方開挖量小，具有創新意義。