簡(jiǎn)述懸索橋復(fù)合式隧道錨碇施工技術(shù)

劉鵬里

摘 要：對(duì)于懸索橋工程而言，錨碇施工技術(shù)相當(dāng)于“生命線”。錨定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和施工質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁的使用期限、安全性以及耐久性。本文結(jié)合工程案例，探討了復(fù)合式隧道錨碇施工技術(shù)在懸索橋中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：懸索橋;復(fù)合式隧道錨碇;施工技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

錨碇屬于懸索橋特有的結(jié)構(gòu)，錨塊、主纜錨碇鋼架、遮柵以及相關(guān)的基礎(chǔ)和固定裝置被統(tǒng)稱為懸索橋錨碇，錨碇是承載懸索橋的重要結(jié)構(gòu)，主要作用是把主纜張力轉(zhuǎn)移至地基，根據(jù)不同的構(gòu)造形式，可將懸索橋錨碇分為兩種類型：一種是重力式錨碇，適用于橋頭兩岸為水域或者松散土的環(huán)境。借助混凝土錨碇的自身重力來(lái)維持錨碇的穩(wěn)定，并傳遞主纜張力，但重力式錨碇的施工成本較高，工程量較大。另一種是隧道式錨碇，適用于橋頭兩岸存在堅(jiān)固基巖的情況，將隧道開鑿在基巖內(nèi)，設(shè)置錨碇板，或者填塞一段混凝土，能夠減少工程量，節(jié)約工程造價(jià)。

1 懸索橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 有利于施工控制

評(píng)估橋梁施工質(zhì)量的重要指標(biāo)便是受力狀態(tài)、設(shè)計(jì)方案、橋梁下部是否容易檢查維護(hù)和便于控制。由于施工工序較多，對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的要求也就更多，很大程度上增加了設(shè)計(jì)難度。如果設(shè)計(jì)方案不合理，后續(xù)各階段的施工都會(huì)受到影響。準(zhǔn)確巧妙的斜拉力設(shè)計(jì)會(huì)增強(qiáng)橋梁的穩(wěn)定性，保證施工質(zhì)量，隨著施工的推進(jìn)更便于施工控制?？偠灾?，懸索橋的設(shè)計(jì)為之后的施工提供了諸多方便。

1.2 巧妙的融入了力學(xué)優(yōu)點(diǎn)

懸索橋的幾何形狀是參考力的平衡條件所設(shè)計(jì)的，通常采用拋物線形，用絲扣或者焊接的方式來(lái)處理上、下吊桿。橫梁之間用螺栓連接，充分保證了連接的牢固性。懸索橋?qū)Φ匦蔚刭|(zhì)沒(méi)有提高要求，普通的地段幾乎都可以建設(shè)懸索橋工程，而且施工難度較低。

1.3 加入了計(jì)算機(jī)技術(shù)

在懸索橋的設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)與錨碇施工技術(shù)的相互結(jié)合具有重要意義。施工過(guò)程中，技術(shù)人員利用計(jì)算機(jī)模擬施工方案，施工前計(jì)算出各項(xiàng)目的拉力內(nèi)力與位置轉(zhuǎn)移等參數(shù)，施工結(jié)束后，將最終的計(jì)算值和之前模擬、計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較，調(diào)整誤差，讓工程的施工達(dá)到最佳效果。

2 隧道錨碇施工技術(shù)在懸索橋中的應(yīng)用

本項(xiàng)目為橫跨川黔兩省的赤水河大橋，其主橋設(shè)計(jì)為1 200 m的雙塔單跨吊鋼桁梁懸索橋。四川岸錨碇采用隧道式錨碇，是關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)，也是本橋控制工期的關(guān)鍵施工項(xiàng)目之一。

隧道式錨碇體施工是在隧道錨洞口基坑及洞身開挖完成后進(jìn)行的，分左右兩錨洞，錨洞洞室整體為一喇叭形，由洞口、前錨室、錨塞體及后錨室等部分組成。里程樁號(hào)為K95+991.656～K96+071.919，錨碇范圍的中線地面高程為701.950 m～795.319 m。

隧道錨總軸線長(zhǎng)度為78.35 m，其中前錨室軸線長(zhǎng)度43.35 m，錨塞體軸線長(zhǎng)度32 m，后錨室軸線長(zhǎng)度3.0 m。隧洞口單洞斷面尺寸為10 m×9.5 m，拱頂半徑5 m;洞底單洞斷面尺寸為17×27 m，拱頂半徑8.5 m。

3 錨塞體的施工

3.1 錨塞體

錨塞體縱斷面設(shè)計(jì)為前小后大的楔形，錨塞體長(zhǎng)為32 m，錨塞體上半部分嵌入微風(fēng)化灰?guī)r層，下半部分嵌入微風(fēng)化泥巖層中，軸線與水平線的傾角為36°。橫斷面頂部采用圓弧形，側(cè)壁和底部采用直線形，前錨面尺寸為13.2×16.2 m，拱頂半徑6.60 m;后錨面尺寸為17×27 m，拱頂半徑8.50 m。錨塞體采用C40聚丙烯纖維微膨脹抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級(jí)為P12，左右錨洞共約18 213 m3，屬大體積混凝土施工，采用水平分層進(jìn)行澆筑，每層施工時(shí)布置冷卻水管降低水化熱，外層保護(hù)層內(nèi)設(shè)置一層Φ6@10 cm 的冷軋帶肋防裂鋼筋網(wǎng)，以防止錨體混凝土產(chǎn)生裂縫。

3.2 錨固系統(tǒng)

散索鞍IP點(diǎn)樁號(hào)K96+008。

錨固系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線形式，為保證密封性，錨頭采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線斜拉索式的成品錨固組件。索體由鍍鋅鋼絞線外包PE護(hù)套組成，鋼絞線公稱抗拉強(qiáng)度1 860 MPa，公稱直徑為15.2 mm。在錨具位置填充防腐油脂，索體管道通干燥空氣，以便具有更好的防腐性能。

（1）錨固系統(tǒng)由索股錨固連接構(gòu)造和預(yù)應(yīng)力拉索錨固構(gòu)造組成。索股錨固連接構(gòu)造由拉桿及其組件、連接器組成，拉桿上端與索股錨頭相連接，另一端與被預(yù)應(yīng)力拉索錨固于前錨面的連接器相連接。預(yù)應(yīng)力拉索錨固構(gòu)造由預(yù)埋管道、鋼絞線拉索、錨頭及防護(hù)帽等組成。

（2）索股錨固連接構(gòu)造包括單索股錨固單元和雙索股錨固單元兩種類型。單索股錨固單元由2根拉桿和單索股連接器構(gòu)成，雙索股錨固單元由4根拉桿和雙索股連接器構(gòu)成。每根主纜在四川岸錨碇各有37個(gè)單索股錨固單元和66個(gè)雙索股錨固單元。

（3）對(duì)應(yīng)于單索股錨固單元采用15-13規(guī)格錨固鋼絞線拉索，對(duì)應(yīng)于雙索股錨固單元采用15-27規(guī)格錨固鋼絞線拉索。前錨面附近（約6.4 m范圍內(nèi)）采用半徑為30 m的圓曲線過(guò)渡，圓曲線所在平面隨大纜索股散開角度的不同而變化。

（4）拉桿方向均與其對(duì)應(yīng)的索股方向一致，預(yù)應(yīng)力錨固拉索沿索股發(fā)散方向布置。對(duì)應(yīng)于單索股錨固的預(yù)應(yīng)力拉索與索股方向一致，對(duì)應(yīng)于雙索股錨固的預(yù)應(yīng)力拉索取兩根索股方向的平均值。拉桿方向誤差用球面螺母予以調(diào)整。

3.3 預(yù)埋件的安裝

錨墊板、連接管、預(yù)埋管、螺旋筋共同組成了預(yù)埋件，預(yù)埋件以零件的形式由工廠分開發(fā)貨，安裝之前首先要組裝好各種預(yù)埋件。先參考設(shè)計(jì)圖紙把預(yù)埋件在定位支架的指定位置安裝好，然后根據(jù)設(shè)計(jì)、監(jiān)控測(cè)量放樣的結(jié)果調(diào)整安裝細(xì)節(jié)。將預(yù)埋件安裝到控制位置，再通過(guò)焊接的方式固定預(yù)埋件和定位支架。預(yù)埋件的安裝步驟比較復(fù)雜，首先用起重設(shè)備把預(yù)埋件轉(zhuǎn)移到定位支架上，然后用尼龍帶捆綁預(yù)埋件的兩端，并與手拉葫蘆相互連接。參考設(shè)計(jì)與監(jiān)控放樣的數(shù)據(jù)，用手拉葫蘆調(diào)節(jié)預(yù)埋件，直到預(yù)埋件的控制點(diǎn)處于設(shè)計(jì)位置。要求定位準(zhǔn)確，尤其是曲線預(yù)埋管，更要調(diào)整到精確的位置。預(yù)埋件的固定方式采用焊接、捆綁方式均可。

注意以下幾點(diǎn)：①區(qū)分好前、后錨面墊板，不要將二者混淆。②安裝之前，把黃油充分涂抹在錨墊板端面的螺栓孔內(nèi)，用來(lái)保護(hù)螺牙，以免砼澆筑時(shí)因漏漿而把螺孔堵住，無(wú)法順利安裝連接器與支撐板。③通過(guò)焊接的方式把預(yù)埋鋼管接長(zhǎng)，保證焊縫密實(shí)、均勻且連續(xù)，防止漏漿。再把密封膠涂抹在焊縫表面，涂抹的厚度至少要1 mm。④根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來(lái)控制前錨面錨墊板、后錨面錨墊板的預(yù)埋傾角，錨墊板上、下兩條邊應(yīng)保持水平，以免安裝拉桿時(shí)出現(xiàn)較大的偏差。⑤安裝后錨墊板時(shí)，應(yīng)該注意讓大端面上的排水口處于最低點(diǎn)。

3.4 施工腳手架的搭設(shè)

首先要在前、后錨面處搭設(shè)腳手架，然后再開始安裝錨固系統(tǒng)，搭建前錨面腳手架時(shí)，需要預(yù)留出合適的運(yùn)輸空間，為錨固系統(tǒng)的施工提供方便。后錨面腳手架可以通過(guò)模板腳手架改造而成，也可以重新搭建。

3.5 材料的運(yùn)輸方式

將纜索吊安裝在錨室頂部，用來(lái)運(yùn)輸施工設(shè)備和材料。將有軌運(yùn)輸小車、牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)置在人洞底面，用來(lái)完成錨塞體內(nèi)部的運(yùn)輸;將腳手架上安裝電動(dòng)葫蘆和手拉葫蘆用來(lái)完成后錨室的運(yùn)輸。

3.6 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安裝

3.6.1 螺母組件與后錨面支撐板

按照施工圖紙、產(chǎn)品說(shuō)明書按順序安裝支撐板、螺母組件、連接器。后錨面支撐板需要安裝到后錨面錨墊板的相應(yīng)位置，需要和出口保持一定的距離，支撐板中心和錨墊板的管道中心應(yīng)相互對(duì)中，然后使用腳手架進(jìn)行臨時(shí)性固定。

3.6.2 前錨面螺母組件和連接器

用起重設(shè)備把螺母組件、連接器一起吊裝到前錨面相應(yīng)的錨墊板，做好固定處理。安裝時(shí)，同樣要保持螺母組件、連接器、錨墊板對(duì)中，以免位置偏移影響之后的安裝。

3.6.3 成品索的安裝

（1）前錨室成品索牽引系統(tǒng)。前錨室的成品索采用的是循環(huán)牽引系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由三部分組成：①承重索：2根，承重索的一端錨固在洞口錨墊板;另一端錨固在前錨面的錨墊板。兩根承重索之間放置尼龍托輥用來(lái)承載成品索。②循環(huán)牽引索：將滑車安裝在前錨面的槽口中間，將2臺(tái)2T快速卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝在洞口。卷?yè)P(yáng)機(jī)與滑車之間形成循環(huán)送索。③牽引索：主要功能是把成品索錨頭牽引到前錨面。

（2）成品索裝束。1）在隧道錨洞口位置設(shè)置成品索放索盤，每間隔三米設(shè)置一條尼龍托輥，然后在地面墊上木板或者彩條布，保護(hù)索體的PE層不受破壞。2）利用前錨室的牽引系統(tǒng)把成品索錨頭牽引到前錨面的位置。3）穿束之前，將預(yù)應(yīng)力孔道中的雜物用高壓空氣清理干凈，錨墊板表面的雜物人工清理即可。為了更好的保護(hù)PE層，可以把麻袋、油毛氈墊在孔道的入口，檢查編號(hào)和孔道是否一一對(duì)應(yīng)。4）在孔道內(nèi)穿入入孔牽引索，牽入孔引索的下端需要露出后錨面支撐板的穿索孔;入孔牽引索的上端需要露出連接器對(duì)應(yīng)的索孔。前錨面上，連接成品索和入孔牽連接頭。5）在后錨面上牽引入孔牽引索的同時(shí)，在前錨面上慢慢的放下成品索，直到成品索的下端從后錨面的支撐板端面露出，再把牽引索拆除。6）從后錨面后方穿出成品索的錨頭，然后把錨頭穿過(guò)和前錨面連接器相互對(duì)應(yīng)的錨孔。先擰上成品索在前錨面上的螺母，再在螺母上擰上后錨面的錨頭。7）重復(fù)以上步驟，完成6根成品索的錨固。8）后錨面的支撐板用尼龍吊帶捆好，通過(guò)人洞內(nèi)的運(yùn)輸小車把支撐板運(yùn)送到后錨面;再用手拉葫蘆連接尼龍吊帶，調(diào)整手拉葫蘆的調(diào)節(jié)支撐板，使其處于錨墊板口的位置，然后安裝支撐板。9）參考設(shè)計(jì)圖紙，調(diào)節(jié)錨頭的螺母，讓成品索的錨頭穿出后錨面，穿出的量要與設(shè)計(jì)值相符，調(diào)整好后把兩端的螺母給擰緊。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，與重力式錨碇相比，隧道式錨碇最顯著的優(yōu)勢(shì)便是造價(jià)低，但容易受到地形、地質(zhì)條件等客觀因素的限制。本文結(jié)合赤水河大橋工程案例，分析了隧道式錨碇施工技術(shù)的應(yīng)用，以供借鑒。

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