大跨度懸索橋隧道錨施工技術(shù)

張 思 張 龍

（中交二公局第二工程有限公司，陜西西安 710000）

1 工程概況

金沙江大橋是一個大跨度的懸索橋，該橋隸屬于G4216高速公路網(wǎng)項(xiàng)目中。該橋橋位起點(diǎn)樁號為K113+918～K115+599，設(shè)計采用華坪岸引橋（6×41 m）+單跨鋼桁架懸梁（1 386 m）+麗江岸引橋（1×40 m）構(gòu)造，主橋主跨為單跨簡支鋼桁架加勁梁懸索橋，長度有1 386 m。在引橋的設(shè)計中采用分幅設(shè)置，引橋使用的鋼板存在差異，如華坪岸及麗江岸的引橋，其鋼板采用6×41 m及1×40 m的鋼板組合。

兩個引橋在錨碇的設(shè)計中采用隧道式錨碇，錨室采用左右兩側(cè)設(shè)計，在錨碇中有4個部分組成，分別為前錨室、錨塊、后錨室、散索鞍。

除了散索鞍外，前錨室半部分露出地面外，其余均埋入地下。主纜索股拉力主要的承受載體為錨塞體，通過錨固系統(tǒng)進(jìn)行傳遞，散索鞍可承接散索鞍向其傳遞的壓力。

2 錨洞掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 掘進(jìn)施工

針對掘進(jìn)施工，在錨洞洞口進(jìn)行工作坑的開挖作業(yè)較為關(guān)鍵，錨碇利用仰坡開挖的方式，同時按照維護(hù)排水的邊坡防護(hù)措施，自上而下，開挖、防護(hù)同時進(jìn)行，挖一級護(hù)一級，依次交替進(jìn)行。

開挖方式根據(jù)開挖深度與巖性情況進(jìn)行選擇，可采用挖掘機(jī)等機(jī)械掘進(jìn)，無法使用機(jī)械設(shè)備，可采用小藥量松動爆破開挖。針對邊坡的保護(hù)，可使用預(yù)應(yīng)力錨索框格梁、掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，在此過程中需要按照自上而下的順序逐級削坡，完成一級削減相應(yīng)的錨固一級，并設(shè)置碎落平臺與截水溝，以避免施工期間地表水流入工作坑。洞口應(yīng)與場地平整相結(jié)合，可方便工作人員進(jìn)行安裝卷揚(yáng)機(jī)及出渣的活動。

為了保證隧洞的正常施工與錨碇的施工平臺相一致，需要優(yōu)化錨碇洞口開挖、防護(hù)原設(shè)計，以開挖線散索鞍基礎(chǔ)頂部為準(zhǔn)，同時需要將隧洞前方挖除。

2.2 錨室開挖施工

通過查詢勘測的地質(zhì)資料可知，金沙江大橋兩岸的錨碇采用隧道式錨碇，該錨碇具備左右2個錨室，擁有4個組成部分，分別為前錨室、錨塊、后錨室、散索鞍。前錨室隧道巖層為Ⅳ～Ⅴ級，主要運(yùn)用短臺階法開挖；上臺階首先開挖，并一次開挖成形，再緊跟下臺階，臺階的長度為3～5 m。可采用風(fēng)動鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔，通過人工進(jìn)行裝藥，裝藥成功后挖掘機(jī)立即后退，待挖掘機(jī)到達(dá)安全位置時，在啟動引爆。如果施工對象為已開挖后的斷面，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)立即利用打錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、初噴混凝土等施工工藝進(jìn)行施工。

為了防止巖石收斂過快而坍塌，需要及時封閉開挖后的巖石面，應(yīng)迅速安裝鋼拱架，并連接鋼筋，穩(wěn)固鎖腳錨桿，使鋼拱橋受力均勻。之后再進(jìn)行二次復(fù)噴，使噴射的混硬土達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。錨塞體與后錨室隧道巖層存在差異，其分別為Ⅳ、Ⅲ級，可采用全斷面開挖，在開挖過程中應(yīng)采取臺階開挖法，根據(jù)開挖斷面分3～5個臺階，長度為3～5 m。在考慮對中、下臺階的開挖形式時，采用左右分開開挖，在開挖的施工中，錨室采用的循環(huán)進(jìn)尺為1～1.5 m。

2.3 爆破控制

單個錨室各部分截面尺寸不同，錨塞體斷面尺寸前后變化較大，選擇一個斷面的錨塞體進(jìn)行爆破控制，剩余的斷面可根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計進(jìn)行局部調(diào)整。根據(jù)隧道穿越圍巖的緊固系數(shù)、巖石縱波波速等，可確定鉆孔機(jī)械采用氣腿式鑿巖機(jī)，孔徑與孔深分別為50 mm、5 m，深孔爆破孔徑40 mm。選擇具體的爆破器材時，巖石乳化炸藥采用2#，導(dǎo)爆管雷管采用國產(chǎn)的Ⅱ系列非電毫秒延遲。在爆破過程中，應(yīng)充分重視控制總裝藥規(guī)模、單一段的最大用藥量，整體應(yīng)控制在0.2 kg/m以內(nèi)。

2.4 噴錨與襯砌施工

根據(jù)設(shè)計與施工規(guī)范的原則，錨洞在爆破后需要及時清理場地，并立即進(jìn)行初期支護(hù)，在初支中可采用中空錨桿（L=3.5、6 m）、砂漿錨桿（L=3.5、6 m）與網(wǎng)噴混凝體結(jié)合的方式，鉆孔顯示隧道圍巖完整段與破碎帶交錯出現(xiàn)。開挖隧道時，為了保證施工安全，可采用超前導(dǎo)管注漿，并與型鋼支架組成支護(hù)系統(tǒng)。

支撐鋼架應(yīng)使用閉合式的鋼支架，噴射混凝土采用濕噴機(jī)（TK-96），并按照濕噴工藝進(jìn)行施工，混凝土采用C30聚丙烯合成纖維進(jìn)行噴射，在開挖后進(jìn)行初噴混凝土（厚度3～5 cm），再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行復(fù)噴，噴射由S形自上而下運(yùn)動，距離設(shè)置為0.8～1.2 m。其應(yīng)與巖面呈垂直角度，在噴射過程中，應(yīng)注意其噴頭處的用水量。

針對二次襯砌施工，施工位置位于前后錨室，并在初期支護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行防水板、土工布等防水設(shè)置。隧道周邊水平收攬速應(yīng)低于0.2 mm/d，底板與拱頂垂直位移速度應(yīng)小于0.1 mm/d，雖然垂直位移速度出現(xiàn)了明顯的下降，但穩(wěn)定性較為穩(wěn)定。針對隧洞的二次襯砌采，該施工工藝可選用C30聚丙烯，以形成纖維噴射混凝土，并對襯砌厚度提出了較高的要求，厚度為45 cm。在二次襯砌施工中，可采用支架模板方案進(jìn)行混凝土澆筑，支架為滿堂腳手架，將其立柱與底板垂直，縱向水平桿可抵住前錨面混凝土，前錨室二次襯砌完成后方可拆除。

3 錨塞體施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 錨塞體模板及支架系統(tǒng)

錨塞體模板由前、后錨面模板與前后錨面槽口構(gòu)成，模板采用組合鋼膜，后錨面平面布置間距為40 cm×40 cm，立桿步距為120 cm，以腳手管滿堂腳手架進(jìn)行支撐。前錨面模板利用后錨面模板，在前錨面下層混凝土內(nèi)，每橫向間隔100 cm預(yù)埋直徑為22 mm的圓鋼，作為前錨面模板的拉桿。預(yù)應(yīng)力錨固位置應(yīng)與前錨面模板預(yù)埋螺絲錯開，水平加勁肋為[槽鋼6.3，間距為30 cm，豎向加勁肋為[槽鋼20a，間距為80 cm，可利用螺絲工具連接相鄰的模板。

定型模板應(yīng)采用6 mm的鋼板，以保證模板空間尺寸的精密度，尤其是前后錨面槽口。施工要求模板頂面和鋼束的角度應(yīng)始終維持垂直90°。槽口與錨的墊板可通過螺絲進(jìn)行連接，前錨面槽口應(yīng)固定在前錨面模板上，后錨面槽口應(yīng)固定在后錨面模板上，并填充間隙處，提高面板的整體剛度。在固定位置的預(yù)埋管及鏈接管均可采用8 mm的無縫鋼管，避免采用手工制作的方式。工作人員應(yīng)采用密封的方式處理鋼管的焊接頭，且應(yīng)保證拉索預(yù)埋管的連接質(zhì)量。

3.2 錨塞體預(yù)應(yīng)力管道定位

錨洞內(nèi)預(yù)應(yīng)力管理需要按照6 m一節(jié)進(jìn)行現(xiàn)場焊接安裝，每根管道均需要7節(jié)管。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制槽口模板等設(shè)施的位置，可降低施工誤差，具體預(yù)應(yīng)力管道在安裝過程中允許出現(xiàn)的誤差范圍如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力管道安裝允許誤差范圍 單位：mm

需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道的定位工作，且應(yīng)在定位板上的中心位置上仔細(xì)對鋼束進(jìn)行測量，并將作為核心、中心，應(yīng)力鋼管半徑應(yīng)大于5 cm，并標(biāo)出三條直線，分別通過半圓的左、右、下標(biāo)識通過圓心的直線，并在端點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識，同時將其插入錨墊板內(nèi)，不斷調(diào)整鋼管位置并進(jìn)行反復(fù)校核，使最上端的鋼管位置達(dá)到施工規(guī)定要求。與此同時，須明確固定管與焊錨墊板位置，并提前調(diào)整錨墊板方向，方可進(jìn)行固定工作。

3.3 錨塞體混凝土澆筑施工

錨塞體混凝土澆筑工藝的前錨段（4.5 m范圍內(nèi)）與后錨段（1.5 m范圍內(nèi)）采用C40微膨脹混凝土，其余采用C40膨脹混凝土。錨塞體最低點(diǎn)與洞口應(yīng)具有54.8 m的落差，在此過程中，混凝土?xí)霈F(xiàn)離析現(xiàn)象。在施工過程中應(yīng)控制原材料、混凝土攪拌質(zhì)量、運(yùn)輸時間等。在澆筑環(huán)節(jié)中可通過布置冷卻水管控制溫控錨碇，可采用分層的實(shí)施工藝進(jìn)行混凝土澆筑。在施工過程中，應(yīng)制定完善的溫控措施，確?；炷羶?nèi)外部的溫度差異低于25 ℃，可為錨塞體混凝土澆筑的順利施工提供支撐。

4 結(jié)語

從施工角度來看，隧道錨與普通隧道的施工過程存在差異，隧道錨應(yīng)及時解決掉洞內(nèi)坡度陡、機(jī)械進(jìn)洞等問題。在實(shí)際的施工中，應(yīng)加強(qiáng)控制巖體的穩(wěn)定性、安全性，通過相應(yīng)的措施降低對巖體的擾動。出渣運(yùn)輸系統(tǒng)的穩(wěn)固使用，需要使用洞內(nèi)的大坡道與頻率變坡，可減少對相應(yīng)工序的干擾，錨碇施工需要遵照其工藝流程，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行施工，以保障錨碇施工的質(zhì)量。