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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进行了探讨，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
1 工程概况
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
2 隧道锚碇施工技术要点
2.1 开挖准备
（1）在基坑开挖前先平整场地、修建高位水池并完成施工便道，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）边坡防护应紧随开挖面，即开挖一层随即完成该层边坡的防护。开挖以后立即进行初喷、打设锚杆、挂钢筋网及复喷作业。
2.2 钻爆开挖工艺
锚碇的开挖采用光面爆破开挖法，每个循环为2 m，上一个台阶在掘进5 m后，开始下一个台阶的开挖，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围石的清理，然后进行下一断面的控制测量，在保证了开挖尺寸后，即进行初喷 10 cm C20 聚丙烯纤维砼封闭围岩，并开始下一步的锚网喷及型钢的安装。
（1）炮眼布设。
在每个循环开始前，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。锚体开挖随深度增加，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，开始钻眼，每个锚碇内选用4～5台电钻进行钻孔，钻头成孔直径为38 mm。
（2）爆破参数的确定。
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，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。
（3）装药方式。
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。
2.3 出渣系统
先利用挖掘机清理洞口段坡表面的积土，随后对洞口边坡进行修整。在平整洞口场地后，及时安装好卷扬机，以方便出渣。为保证顺利运输弃渣，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渣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。运输弃渣的设备2台侧卸矿车，矿车的容积为1.8m3，利用卷扬机将矿车提升到洞口，随后在洞外10m处卸渣。当存料有一车或更多时用装载机装土自卸式运输车运往弃土场。
2.4 初支及二次衬砌
掘进施工完成后及时进行初期支护，先将基岩表面存在的松动岩块清除，同时清扫岩面。完成上述工作后在掘进岩面喷射混凝土，在喷射混凝土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。混凝土的厚度应为6cm，以便将岩面封闭，封闭岩面后在锚洞中设置钢拱架。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 左右时可停止施工。混凝土终凝2h后开始进行喷水养护，喷水养护的时间应≥14d。完成洞身掘进工作后便可以进行衬砌施工，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。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。
2.5 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。后锚室二次衬砌完成后，在后锚室内安装支撑架，可分段制作与安装；在浇筑锚塞体分层混凝土之前，安装该分层空间内的定位支架模块，安装预应力锚固系统，并进行精确调整，然后进行锚塞体钢筋绑扎、冷却水管安装及模板安装和混凝土泵管就位，待钢筋和预应力锚固系统完成报验后，及时进行混凝土浇筑。待混凝土达100%强度后，进行预应力张拉压浆。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。
2.5.1 定位支架施工
定位支架主体桁架主要用来支撑和初步定位隧道锚碇的预应力管道，采用微调装置对预应力管道进行精确定位。微调装置A适用于φ152mm的预应力管道，微调装置B适用于φ220mm的预应力管道。现场对预应力管道初步定位后，用定位分配梁将预应力管道临时固定，用微调装备对预应力管道精确定位后，预应力管道固定，及时浇筑砼，以防止预应力管道变形。定位支架面与散索理论中心线垂直，位于42°的斜坡上。 （1）定位支架组成
定位支架分为四个部分：基础、桁架、连接系和精调装置，单个隧道锚定位支架总重61.9t。采用∠75×8角钢和钢板节点板相互焊接而成为空间框架结构。
（2）定位架杆件加工制作
定位架杆件（水平杆、水平斜杆、立杆、轴向杆及轴向斜杆）在锚洞外加工场按设计图纸加工成3～3.5m的单杆，因涉及到的杆件类型较多，每层定位架的各种杆件在加工后，均应分类捆绑作好标识，以免在转运过程中弄混，影响定位架的安装。
（3）定位架安装
加工好的单件杆件通过锚洞口塔吊及洞内材料小车运至洞内后，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。
2.5.2锚固系统施工技术
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。
2.5.3大体积混凝土温控施工技术
（1）混凝土浇筑温度控制
在炎热气候下控制混凝土入模温度不超过28℃，具体做法如下：
①水泥提前进场，保证水泥在使用前有时间充分冷却。
②为骨料搭设遮阳棚，在混凝土浇筑前用水喷淋骨料，使其降温。
③合理安排施工节奏，混凝土浇筑安排在夜间进行。
④避免拖泵管曝晒，为其覆盖草袋遮阳，并经常洒水降温。
（2）混凝土分层浇筑控制
①锚塞体混凝土竖向分9层浇筑，各层厚度控制在2.0～3.0m。
②各层混凝土浇筑间歇期控制在7d左右，最长不得超过15d。
③为降低老混凝土的约束，做到薄层、短间歇、连续施工。
（3）混凝土内、外温差控制
①根据混凝土内部温度分布特征，每侧锚塞体共布设15层冷却水管。冷却水管水平间距1m，层高1m，每层冷却水管设置独立的进水口及出水口，使其形成独立的水循环系统。冷却水管使用前进行压水试验，以防止管道漏水。
②混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后立即停止通水，控制通水流量在32L/min左右，流速达到0.65m/s以上。
③为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，上层混凝土浇注时下层混凝土冷却水管可同时通水，通水时间根据测温结果确定；控制进、出水温度，冷却水与混凝土中心温差在10～25℃。
④为避免锚洞内因热空气上升、冷空气下沉形成烟囱效应，在锚洞洞口悬挂土工门帘，保持洞内环境温度。
3 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：
（1）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。
（2）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。
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进行了探讨，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
1 工程概况
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
2 隧道锚碇施工技术要点
2.1 开挖准备
（1）在基坑开挖前先平整场地、修建高位水池并完成施工便道，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）边坡防护应紧随开挖面，即开挖一层随即完成该层边坡的防护。开挖以后立即进行初喷、打设锚杆、挂钢筋网及复喷作业。
2.2 钻爆开挖工艺
锚碇的开挖采用光面爆破开挖法，每个循环为2 m，上一个台阶在掘进5 m后，开始下一个台阶的开挖，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围石的清理，然后进行下一断面的控制测量，在保证了开挖尺寸后，即进行初喷 10 cm C20 聚丙烯纤维砼封闭围岩，并开始下一步的锚网喷及型钢的安装。
（1）炮眼布设。
在每个循环开始前，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。锚体开挖随深度增加，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，开始钻眼，每个锚碇内选用4～5台电钻进行钻孔，钻头成孔直径为38 mm。
（2）爆破参数的确定。
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，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。
（3）装药方式。
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。
2.3 出渣系统
先利用挖掘机清理洞口段坡表面的积土，随后对洞口边坡进行修整。在平整洞口场地后，及时安装好卷扬机，以方便出渣。为保证顺利运输弃渣，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渣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。运输弃渣的设备2台侧卸矿车，矿车的容积为1.8m3，利用卷扬机将矿车提升到洞口，随后在洞外10m处卸渣。当存料有一车或更多时用装载机装土自卸式运输车运往弃土场。
2.4 初支及二次衬砌
掘进施工完成后及时进行初期支护，先将基岩表面存在的松动岩块清除，同时清扫岩面。完成上述工作后在掘进岩面喷射混凝土，在喷射混凝土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。混凝土的厚度应为6cm，以便将岩面封闭，封闭岩面后在锚洞中设置钢拱架。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 左右时可停止施工。混凝土终凝2h后开始进行喷水养护，喷水养护的时间应≥14d。完成洞身掘进工作后便可以进行衬砌施工，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。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。
2.5 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。后锚室二次衬砌完成后，在后锚室内安装支撑架，可分段制作与安装；在浇筑锚塞体分层混凝土之前，安装该分层空间内的定位支架模块，安装预应力锚固系统，并进行精确调整，然后进行锚塞体钢筋绑扎、冷却水管安装及模板安装和混凝土泵管就位，待钢筋和预应力锚固系统完成报验后，及时进行混凝土浇筑。待混凝土达100%强度后，进行预应力张拉压浆。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。
2.5.1 定位支架施工
定位支架主体桁架主要用来支撑和初步定位隧道锚碇的预应力管道，采用微调装置对预应力管道进行精确定位。微调装置A适用于φ152mm的预应力管道，微调装置B适用于φ220mm的预应力管道。现场对预应力管道初步定位后，用定位分配梁将预应力管道临时固定，用微调装备对预应力管道精确定位后，预应力管道固定，及时浇筑砼，以防止预应力管道变形。定位支架面与散索理论中心线垂直，位于42°的斜坡上。 （1）定位支架组成
定位支架分为四个部分：基础、桁架、连接系和精调装置，单个隧道锚定位支架总重61.9t。采用∠75×8角钢和钢板节点板相互焊接而成为空间框架结构。
（2）定位架杆件加工制作
定位架杆件（水平杆、水平斜杆、立杆、轴向杆及轴向斜杆）在锚洞外加工场按设计图纸加工成3～3.5m的单杆，因涉及到的杆件类型较多，每层定位架的各种杆件在加工后，均应分类捆绑作好标识，以免在转运过程中弄混，影响定位架的安装。
（3）定位架安装
加工好的单件杆件通过锚洞口塔吊及洞内材料小车运至洞内后，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。
2.5.2锚固系统施工技术
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。
2.5.3大体积混凝土温控施工技术
（1）混凝土浇筑温度控制
在炎热气候下控制混凝土入模温度不超过28℃，具体做法如下：
①水泥提前进场，保证水泥在使用前有时间充分冷却。
②为骨料搭设遮阳棚，在混凝土浇筑前用水喷淋骨料，使其降温。
③合理安排施工节奏，混凝土浇筑安排在夜间进行。
④避免拖泵管曝晒，为其覆盖草袋遮阳，并经常洒水降温。
（2）混凝土分层浇筑控制
①锚塞体混凝土竖向分9层浇筑，各层厚度控制在2.0～3.0m。
②各层混凝土浇筑间歇期控制在7d左右，最长不得超过15d。
③为降低老混凝土的约束，做到薄层、短间歇、连续施工。
（3）混凝土内、外温差控制
①根据混凝土内部温度分布特征，每侧锚塞体共布设15层冷却水管。冷却水管水平间距1m，层高1m，每层冷却水管设置独立的进水口及出水口，使其形成独立的水循环系统。冷却水管使用前进行压水试验，以防止管道漏水。
②混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后立即停止通水，控制通水流量在32L/min左右，流速达到0.65m/s以上。
③为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，上层混凝土浇注时下层混凝土冷却水管可同时通水，通水时间根据测温结果确定；控制进、出水温度，冷却水与混凝土中心温差在10～25℃。
④为避免锚洞内因热空气上升、冷空气下沉形成烟囱效应，在锚洞洞口悬挂土工门帘，保持洞内环境温度。
3 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：
（1）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。
（2）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。