李永兴
中铁大桥局集团第五工程有限公司 江西九江 332001
摘要：普立特大桥普立岸锚碇采用隧道锚碇，隧道锚碇为双洞室，洞室结构为倾斜的倒喇叭形，主要构造分为散索鞍支墩及基础、前锚室、锚塞体、后锚室等部分，锚固系统为环氧涂层钢绞线。本文结合工程实例对大跨度悬索桥隧道锚的施工技术和造价进行了探讨与分析，包括掘进施工技术、锚塞体施工技术，锚固系统施工技术。
关键词：悬索桥隧道式锚碇锚塞体施工技术造价分析
一、工程概况
普立特大桥是国内首座采用钢箱梁加劲梁跨越深谷的山区悬索桥，也是云南省内首座高速公路悬索桥。大桥全长1040m，主跨为628m双塔单跨悬索桥。主缆分跨为166+628+166m，主缆为前锚式隧道锚和重力式锚。梁体采用扁平流线形钢箱梁节段安装，梁高3m，宽28.5m，标准梁单片重140t。
隧洞沿主缆中心线方向长度为68m，其中前锚室长30m（包括9.659m长的变高截面和20.341m长的等高截面洞室），锚塞体为变截面楔形体长35m，后锚室长3m。散索鞍支墩基础平面尺寸34.8×13.8m，高9.363m。主缆中心间距为26m；主缆理论散索IP点高程+1815，主缆倾角42°。其结构图见“图1 普立岸隧道锚碇立面图”。
图1 普立岸隧道锚碇立面图
二、隧道锚碇施工技术要点
（一）开挖准备
1、在基坑开挖前先平整场地、修建施工便道，在坡顶位置根据地形设置地表截水沟，以防止地表水汇入基坑。
2、防护工作应紧随开挖面，即开挖一层随即完成该层边坡的防护。开挖后立即进行初喷、锚杆埋设、挂设钢筋网及复喷工作。
（二）洞口开挖
普立岸隧道锚碇洞口表层岩层风化严重，且十分破碎，稳定性差。为确保开挖安全，在洞口开挖轮廓线外50cm处，沿开挖轮廓线采用单排小导管注浆进行预加固处理。小导管采用φ42×4.6mm的无缝钢管，长度3.5米，以仰角5O～10O打入岩层。待注浆强度达到后，沿开挖轮廓线进行洞口开挖，开挖采用小药量预裂爆破微台阶法。台阶长1～2m，洞口段开挖长度5m。
1、小导管设计
隧道锚碇洞口小导管布置见下图
图2 洞口小导管支护示意图
2、小导管施工工艺流程
（三）洞身开挖
锚碇的洞身开挖采用光面爆破开挖法。每个循环为2 m，上个台阶在掘进5 m后，开始下个台阶的开挖，下台阶开挖的每个循环为 3 m。每个循环爆破后，立即进行危石及松动危石的清理，之后进行下一断面的控制测量。在保证开挖尺寸正确无误后，即进行初喷10 cm C20 聚丙烯纤维砼封闭围岩，接下来进行锚网喷及型钢钢架的安装。
1、炮眼布设：在开挖前，先进行测量放样，确定开挖轮廓线，并用红油漆标示在岩面，然后进行炮眼的布设。随着锚体开挖深度增加，截面尺寸递增，炮眼数量亦随之增多。布眼原则是炮眼间距控制炮眼数。炮眼布设完毕后，采用钻头成孔直径为38 mm进行钻眼。
2、爆破参数及爆破方式：炮孔直径 38 mm；深度2.2～2.5 m，采用单临空形式。掏槽眼比其他眼深10 cm，周边眼间距为30～50 cm，一般采用40 cm，辅助眼间距与周边眼相同，周边眼眼口距设计轮廓线约10～20 cm，以便于钻眼，装药度：0.10～0.45kg/m（根据岩层情况进行变化），起爆方式：段发电毫秒雷管；雷管连接方式：分组多头并联。
爆破材料采用乳化炸药，雷管采用毫秒导爆管，即引爆顺序为掏槽眼→辅助眼→周边眼分别采用 5、7、9 三个段号，分别从里往外爆破，掏槽眼比周边眼及辅助眼装药量多0.2 kg。施工中实际耗药量范围为1.2～1.6 kg/m。
（四）出碴系统
利用挖掘机平整洞口场地，同时洞口边坡进行修整。随后及时安装卷扬机，以方便出碴。为保证顺利运输弃碴，本工程在前3个循环中实施无轨运输，每次掘进后利用部分岩碴在隧道底部填成平面场地，从第4个循环开始采用有轨运输方式，轨矩为800mm。运输弃碴设备采用2台侧卸矿车（1.8m3），利用卷扬机将矿车提升至洞口，随后在洞外10m处卸碴。当存料过多时用装载机装土自卸式运输车运往弃土场。
（五）初支及二次衬砌施工
掘进施工完成后及时进行初期支护，在清除基岩表面松动岩块并清扫岩面后，进行岩面喷射混凝土。施工时确保受喷岩面与喷嘴相互垂直，两者之间的距离宜控制在1.0m～1.5m之间，注意按照螺旋状轨迹匀速移动喷嘴。封闭岩面后（喷混厚度为6cm），开始设置钢拱架。确定钢拱架处于牢固状态后，将钢筋网绑扎好，利用锚杆支好钢筋网，继续喷混凝土，当混凝土的厚度为25cm时停止施工。混凝土终凝2h后进行喷水养护。
初支后便可进行衬砌施工，本工程由于工期原因，主缆架设完成后才开始二次衬砌施工，应该注意的是对主缆和前锚面进行保护，对主缆采用防火布进行包裹，防止浇筑二衬时水泥浆把主缆污染。二次衬砌采用的是分节浇筑工艺，在浇筑混凝土前需要设置防水层，先浇筑锚塞体与锚洞的交界面，随后逐节向上浇筑。施工顺序：施工渗水盲管→复合防水层→二衬钢筋施工→安装注浆管→C30混凝土（45cm厚）施工。二次衬砌混凝土按照“从里往外、从下往上”的原则进行浇筑。混凝土采用输送泵泵送入模，用插入式捣固器人工捣固密实。
（六）锚塞体施工
普立隧道锚碇锚塞体长35米，倾角42°，混凝土方量7413m?。按“分层浇筑、分层支撑、分段接管、实施监控”的方案实施。即分层浇筑锚塞体混凝土、分节拼装定位支架、分段接长预应力管道、测量管道方向。锚塞体在高度方向上共分9个施工层，其中锚塞体底层高6.5m，顶层3.72m，其他中间层高度均为3m。在浇筑前后锚面混凝土时，搭支架将锚具和槽口模板准确定位，然后浇筑混凝土。
（七）锚固系统施工技术
1、定位支架安装
将加工好的单件杆件通过运输工具运至洞内后，即可进行定位架拼装，其施工步骤如下：
（1）安装前，利用全站仪测出锚洞中轴线、每片定位架的底部第1根水平杆的平面位置及实测标高，在底部混凝土面上作上标记；同时测出每片定位架侧面及环向的平面位置，并在侧墙及拱部上做上标记。
（2）凿出每片定位架在相应初期支护的钢拱架，在其上焊接定位架的柱脚及侧墙预埋件。
（3）用水平管配合钢尺测量定位架柱脚标高，并调整、找平至安装的要求，然后将每片定位架的第1根水平杆焊接在柱脚上，此后的杆件安装以第1根水平杆为基准。
（4）在基准杆安装到位后，即可逐层安装竖杆、水平杆。
（5）在每片定位架拼装的同时，及时利用轴向杆连接每片定位架，使之成为立体骨架；同时及时焊接附墙杆件。在定位架拼装过程中，应随时检查其位置是否有偏差，发现偏差应及时纠正。按照混凝土分层要求安装定位架，每根连接杆均应伸出混凝土面1m，确保下次连接时有足够的连接长度。
2、预应力管道安装
预应力管道安装时在施工现场按6m一段进行焊接接长，为了将施工中累计误差控制在设计要求范围内，施工时对槽口模板、锚垫板、定位板及预应力管道的定位进行了重点控制，最终将偏差均控制在允许范围内。
（1）槽口模板及锚垫板安装定位
首先在槽口模板及锚垫板上画出轴线，经测量定出预应力钢束在后锚面模板上的中心线，在后锚面模板上通过上、下、左、右预应力钢束的中心线连线，定出中间点的设计轴线，并在后锚面模板上画线，安装时将槽口模板所画轴线与模板上所画轴线相重合即可。
（2）定位板定位
定位架安装到位并经检测符合要求后，利用全站仪测出每条管道的中心线，现场焊接预应力定位板，同时在定位板上标出管道中心点位置，并在定位板的4条边上作出四点标记，使这4个点的连接线的交点与管道的中心线相重合，以备校核。
（3）预应力管道定位
经测量放出钢束在定位板上的中心位置，以此点为中心，以预应力钢管半径放大5mm作为半径画半圆，同时在半圆的左、右、下端标示出通过圆心3条直线，并在端点做标记，然后割出半圆（要求切割线要准确、切割面要平整），再将预应力管道放入定位板内，插入到锚垫板内，通过作标示的3条直线端点量取到钢管外壁间距来调整钢管位置，最后测量校核最上端钢管位置，调整至设计规定±5mm内，并调整好锚垫板方向，即可焊接固定钢管及点焊锚垫板。
三、隧道锚碇造价分析
相比重力式锚碇的特点，隧道式锚碇开挖方量小，混凝土用量少，工程造价相对较低。下面结合普立特大桥在施工过程中的实际情况，分三个方面简单分析一下隧道锚的造价水平。
（一）洞身施工：普立特大桥隧道锚碇倾角达到42°，在国内同类型桥梁中都较少见。与普通的隧道开挖大不一样。特别是出碴方面，存在坡度过陡，不易出碴。采用轨道出碴，工效较一般隧道出碴明显较低。在实际施工中，正是因为这些特点和难点，造成人工工效和机械使用率都较低，增加了相应的工、机费，导致成本大大增加。另一方面，因普立特大桥是云南省内首座公路悬索桥，无论省内省外可借鉴同类型桥梁较少，施工图预算水平也远远低于市场价水平。
（二）后锚室二衬施工：普立特大桥因为工期等原因，后锚室施工在主缆架设完成后才施工。在施工难度增加的同时，也大大提高了项目成本的支出。除了保护已架设好的主缆，另一方面洞内施工作业面变的十分有限，脚手架的架设，模板的架立、加固、钢筋绑扎等工作，直接致使大型机械无法作业。只能依靠纯人工作业。最终导致人工费的额外增加。
（三）定位支架和预应力管道安装：定位支架和预应力管道的安装直接关系到后面主缆的架设工作。特别是定位支架微调装置及预应力管道锚垫板等的预埋、定位、校准工作是重中之重，一旦出现偏差，将后导致整个系统的返工。这样一方面不仅增加施工费用，成本支出，另一方面也拖延工期，将带来不可预估的损失。
四、结 语
隧道式锚碇与重力式锚碇相比，最大优势是可大幅降低工程造价，但其使用往往因桥址处的地形、地质条件受限，因而建成的悬索桥采用隧道式锚碇较少。在隧道式锚碇施工中应抓住以下几个关键环节：
（一）洞室的开挖：隧道锚的洞室既不同于一般的隧道工程，也不同于隧道辅助坑道斜井隧道锚洞内坡度陡，洞内截面变化频繁，空间小。因此应仔细研究开挖、出碴、衬砌等施工方案，减少对岩体的扰动，减少工序的干扰。
（二）预应力管道及锚垫板就位：锚垫板位置及角度的准确就位，关系到钢拉杆及索股的均匀受力。应保证槽口模板及锚垫板安装定位准确，其次要采取措施保证在锚体填充中位置不发生变化。
另外普立特大桥隧道锚在锚塞体混凝土施工中，通过控制混凝土入模温度，在混凝土内部埋设冷却水管，进行冷却水循环降低混凝土内部温度等，解决了大体积混凝土因温差开裂的问题。该桥42°大倾角锚塞体关键施工技术可为今后同类型工程提供参考与借鉴。
论文作者:李永兴
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
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