山区悬索桥超大隧道锚施工工艺探讨

向刚强 何艺 王润林

摘要：山区悬索桥的修建，因受山区特有的地形和地势的影响，通常采用隧道锚形式来进行悬索桥锚碇。与传统的重力锚相比，隧道锚能有效减少土石方的开挖量和混凝土的工程量。然而，由于隧道锚施工过程中存在较多的风险性因素，整体施工进度较慢，且地下开挖工艺的复杂性较高，因此，必须加强施工管理。本文结合工程实例对山区悬索桥超大隧道锚施工工艺进行探讨。

关键词：山区;悬索桥;隧道锚;施工工艺

1 工程概况

以某山区悬索桥工程为例，其主桥为全长1386m的单跨板衔结合钢衔加劲粱悬索桥，整体工程主要包括有隧道式锚碇、索塔、索鞍、缆索和板衔结合加劲粱等。

錨碇主要由四部分组成，分别为前锚室、锚块、后锚室和散索鞍，基础主缆索股的固定方式为预应力锚固体系。锚碇左右锚室与中心点的距离为27m，锚室沿主缆轴线方向长73m。

锚碇在开挖过程中加铺厚度为25cm左右的聚丙烯合成网状纤维混凝土作为初期衬砌，同时沿锚碇周围设置水泥砂浆锚杆，前锚室、锚块和后锚室的衬砌均采用闭合型钢支架加劲。

在锚碇开挖支护开展之前，应采用压浆对距离洞口10m内的裂隙和溶洞进行封堵，以提高岩体的整体性，同时分别在左右两侧锚碇加设一套排湿系统和排水系统。

2  隧道锚碇施工概述

隧道锚碇施工工艺流程为：1）超前支护进洞;2）前锚室开挖及初支;3）散索鞍基础开挖;4）散索鞍施工;5）锚塞体与后锚室开挖及初支;6）后锚室二次衬砌施工;7）前锚室二次衬砌施工;8）安装预应力锚索，并压浆锚固;9）预应力锚索管定位支架搭设施工;10）预应力管道和锚垫板安装;11）锚塞体混凝土浇筑与养护;12）安装预应力系统;13）安装散索鞍;14）安装主缆;15）前锚室前墙与侧墙施工。

2.1 隧洞开挖

隧洞开挖施工利用风钻打眼，非电毫秒雷管起爆，2#岩石乳化炸药爆破。采用预裂爆破进行隧洞爆破。采用挖掘机装渣、绞车配矿车提升、自卸车运输的方式对洞渣进行有轨运输。

2.2 洞身

将洞身分为上、中、下三部分，分层次开展。每一层进行一次风钻打眼、多次爆破和一次出渣。根据岩石情况设定循环进程，通常为1m。钻爆法施工时，通过爆破控制来控制洞形，绞车提升轨道，小车出渣。

2.3 初期支护

在铺设厚度为25cm的C30聚丙烯纤维网后加喷混凝土，即刻开展砂浆锚杆安装和钢拱架安装，然后铺设钢筋网片，反复喷射混凝土直至厚度满足设计要求。

2.4 前、后锚室二次衬砌

二次衬砌支承为脚手管支架，侧模支承为钢模，顶模支承为木模。

2.5 锚塞体

预应力管道经角钢定位架进行准确定位，预埋管选用无缝钢管，锚塞体混凝土施工按照大体积混凝土施工工艺进行，混凝土的运送经做地泵运送至所需部位。

2.6 散索鞍支墩

散索鞍支墩混凝土的施工工艺与大体积混凝土施工工艺相同，采用泵送的方式输送混凝土，模板支承为木模。

3 施工布置

3.1 管线布置

将送风管、高压风管、高压水管、排水管布置于隧洞内的一侧，各管道安装层次不同，风管距离地面4m;照明灯、照明线路和动力线路布置于另一侧，且各管道安装层次不同，洞内照明灯选用高压汞灯，布置间隔为10m，如图1所示。

3.2 隧洞排水

隧洞排水分为：（1）洞外排水。隧道上方设置截水沟，护拱上方设置排水沟、基坑内沿洞口设置排水沟和集水井。（2）洞内排水。隧洞内沿侧墙设置排水沟，前、后锚室两端设置集水井。

3.3 洞口护拱

洞口经超长支护后，在洞口初期支护轮廓线外侧开展长约1m的护拱，作为安全当湖，避免隧洞受滚石和洞外地表水的影响。

3.4 出渣设备

采用挖掘机装渣、绞车配矿车提升、自卸车运输的方式来运输洞渣。

4 隧洞开挖

隧洞开挖通常需结合人工、机械和光面爆破开挖的方式。隧洞开挖的基本原则为：短开挖、快支护和控制一次爆破，降低对周围岩石的干扰，提升岩石的整体性。因隧洞开挖面较大，通常采用微台阶或台阶开挖的方式来进行开挖

5 支护施工

5.1 超前支护

超前支护施工过程中，前锚室、锚塞体的前段隧洞施工采用超前小导管（长3m、规格为42×3.5mm的（钢化管）来加强超前支护。超前小导管按照一定的倾斜角打入岩体，拱部环向间距为50cm，钢管尾部焊接至钢拱架。

5.2 初期支护

按照短开挖、快支护和快封闭的原则开展初期支护施工。经爆破施工后，立即喷射厚度为3-5cm的混凝土，再开展超前小导管注浆和锚杆施工，并安装钢筋网和钢支撑，进行第二次混凝土喷射（厚度超过5cm），接着逐层喷射混凝土直至满足设计厚度要求。

前锚室与锚塞体前段初期支护选用孔注浆锚杆与110钢拱架结合钢筋网喷射混凝土的形式，混凝土为C30聚丙烯纤维网喷射混凝土，厚度为25cm，

5.3 二次衬砌

前、后锚室均需二次衬砌，衬砌采用厚度为45cm的C30钢筋混凝土。因锚隧洞的倾斜结构，二次衬砌的混凝土浇筑选用支架模板。前锚室二次衬砌需在锚塞体施工结束后开始，前锚面与洞口的距离为36m，二次衬砌混凝土施工按5段施工，每段施工长度为7m。后锚室二次衬砌在初期支护结束后开始，按照设计要求安装复合衬砌层的钢筋绑扎和预埋件，混凝土施工按3层浇筑，浇筑高度为8m。

6 防水施工

经喷射混凝土基面清理后，首先将300kg/㎡无纺布固定于喷射混凝土基面上，然后采用热合法将1.2mm厚EVA防水板粘贴至无纺布垫层的塑料垫片上，EVA防水板铺设需超过二次衬砌的1-2个循环。防水铺层应环向衔接，避免出现纵向接缝。

7 锚塞体施工

7.1 混凝土工程

锚塞体施工采用C40微膨胀混凝土，在施工过程中应注意混凝土的温度应力，避免出现温度裂缝。锚塞体前、后锚面模板采用定型小块模板，连接方式采用专用螺栓连接。拱顶圆弧模板选用木模，根据实际需求切割成洞内所需的大小和形状。锚块混凝土按照2m厚度进行分层浇筑。

7.2 预应力管道安装

预应力管道和连接管均选用壁厚为3mm的无缝钢管，焊接接头进行专门密封处理。前、后锚室二次衬砌结束后，在锚塞体内设置由角钢焊接而成的预埋钢管定位架。

因锚塞体的锲形状态，其形体变化致使各排角钢的长度各不相同，因此，需对所有角钢的尺寸进行精确计算，经加工成单件后进行编号堆放。

在安装锚固拉索预埋管道时，应按照每段6m的焊接长度进行焊接，为有效控制偏差，施工过程中应严格控制槽口模板、锚垫板、定位板和预埋管道的定位。

8 散索鞍基础

散索鞍基础承台为11.6×14.2×9.5m的矩形钢筋混凝土结构，属于大体积混凝土结构，在施工过程中，为有效避免出现大体积混凝土结构的温度裂缝，通常情况下将承台沿高度方向分3层浇筑。

散索鞍基础混凝土采用集中拌制的方式，经混凝土罐车运送至指定位置，再由汽车泵直接将混凝土输送至所需部位。

9 结语

由上可知，山区悬索桥超大隧道锚施工过程中应重视各个环节的施工工艺，采用合理科学的施工工艺、施工材料和施工方式，确保隧道锚施工的质量，以提高悬索桥的安全性和稳定性。

参考文献

[1]张明. 山区悬索桥隧道锚围岩质量评价与破坏模式研究[D]. 重庆交通大学，2013.

[2]黎训国，汪丽君，卢磊，等. 山区悬索桥超大隧道锚施工工艺[J]. 公路，2017（5）：111-115.

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[4]冯祖国. 山区复杂地质条件下某大跨径悬索桥隧道锚施工关键技术研究[D]. 重庆大学，2015.