路桥隧道式锚碇大落差预应力管道压浆施工工艺要点

王奎

（烟台公路事业发展中心，山东 烟台 264000）

0 引言

在现代桥梁结构设计中，悬索桥是最具跨越能力的桥梁类型，在跨越大河以及峡谷等距离较远的区域时应用广泛，而且悬索桥的传力路径十分明确，受力性能良好，运行稳定性强，在当前的技术条件下，如果桥梁的跨度超过了1 500m，悬索桥依然是唯一选择。在大跨度悬索桥的施工中，主缆锚固可以采用隧道式锚碇的方式，其能够实现对于地质地形优势的充分利用，提高施工的质量和效率，降低不必要的成本投入，从整体角度保障桥梁工程的施工效果。

1 隧道式锚碇的结构

锚碇结构类型可以分为重力式锚碇和隧道式锚碇，其中，重力式锚碇又可以细分为直接基础形式和人工基础形式，对于地质条件并没有很高的要求，可以在平原区域进行建设，也是当前应用最为广泛的锚碇形式。隧道式锚碇则适用于岩体性能良好的区域，借助相应的锚固系统，向锚板或者锚塞体传递拉力，然后通过其与锚室围岩的夹持作用，经由平面力的方式将应力分散到围岩中，实现对于主缆索股的有效锚固。隧道式锚碇在实际应用中，需要先在坚固的围岩中进行隧道开挖，然后进行混凝土锚塞体的浇筑作业，通过锚碇和岩体对主缆索股的拉力进行传递。隧道式锚碇本身有着合理的受力结构，能够将围岩的稳定性充分发挥出来，而且开挖量小，成本造价低廉，对于周边环境的干扰较小。不过在实际应用中也需要明确，隧道式锚碇对于地质条件存在一定的要求，在使用前需要先做好岩体强度试验[1]。

隧道式锚碇的结构包括以下方面。

（1）前锚室

前锚室能够与明洞共同构筑起封闭的空间，实现对主缆索的有效保护，而且在隧道开挖初期，可以提供相应的施工平台，为后期转索营造出良好的空间，保证施工作业的顺利完成。在开挖初期，为了保证作业面的稳定性，可以采用二次衬砌的作业方式。一般来讲，主缆会在前锚室中分散锚固，考虑到主缆构件在使用过程中容易出现疲劳损伤或者腐蚀破坏的问题，在完成前锚室的施工后，需要采取有效的防护措施来对主缆进行保护。

（2）锚塞体

在隧道式锚碇中，锚塞体的主要功能是容纳相应的锚碇锚固体系，确保主缆的荷载能够被传递到围岩中，发挥出传导作用，因此其也是隧道式锚碇的主要组成部分，必须具备足够的强度，这样才能很好地承受主缆带来的拉力[2]。

（3）系统支护

在实际开挖阶段，很多时候都需要采用爆破施工的方式来提高效率，而这样必然会对岩体产生扰动，影响开挖面整体的稳定性。因此，在隧洞施工过程中，初期支护需要做好与开挖工作的相互配合，要求在每开挖一段距离后，先对钢支架进行搭设，做好锚杆、钢筋网以及喷射混凝土的施工，形成支护系统。

（4）锚固系统

锚固系统中所有构件都必须采用空间布置的形式，保障构件安装精度和安装位置准确，并且需要在施工现场构筑起具备较高精度的定位系统，保证测量结果的精确性。锚固系统传力的主要方式，是借助预应力配合连接件，将主缆索的应力传递到锚块中。从锚固面空间的角度分析，一般都是采用后锚面锚固的方式[3]。

（5）后锚室

后锚室设置是为后期施工提供作业空间，本身并不会承受任何荷载，而且在后期作业中，可能会在混凝土锚塞体中，预留出能够贯穿到后锚室的人洞。对照工程的具体情况分析，如果不需要对锚索进行更换，可以对后锚室进行回填，如果采用的是锚索和锚体相互分离式结构，能够对预应力锚固筋进行维修，则可以不对后锚室进行填充，为后期预应力筋的更换提供便利[4]。

2 工程概况

某跨河大桥采用双索面悬索桥结构，主跨的长度达到了600m，主缆索股为2×65 根，在河道北岸主缆锚固系统设计中，采用了隧道式锚碇形式，结合实际情况，锚塞体的设计长度为60m，锚碇开挖的长度为81m。在横断面顶部，采用了圆弧形结构，其中，前锚面与后锚面顶部圆弧的半径分别为5m 和7m，锚面尺寸则为10m×10m 以及14m×14m，底部和侧壁为直线形结构。预应力管道和压浆管采用的都是无缝钢管，尺寸分别是ϕ114mm×5mm 和ϕ28mm×3mm。结合工程的实际情况分析，在对隧道式锚碇进行设计时，没有设置后锚室，这也使得作业人员必须在完成锚塞体的分层浇筑工作后，于前锚面位置实施预应力钢绞线的张拉作业，等到预应力张拉完成后，可以从后锚面进行注浆。

3 预应力管道压浆施工工艺要点

隧道式锚碇施工中，预应力管道压浆作业是非常重要的环节，压浆的密实度将会对预应力构件的稳定性和耐久性产生直接影响。对照相应的工程资料分析，在隧道式锚碇预应力管道压浆施工中，如果不能保证压浆的密实度，则可能出现预应力筋内力损失或者锈蚀的问题。而结合该工程的实际情况，隧道式锚碇锚塞体的长度较大（60m），导致了前锚面出浆口和后锚面进浆孔的高度落差达到了38m，加上没有设置相应的后锚室，在施工过程中只能采用单一的压浆形式，这种情况下，如果盲目地采用传统的压浆施工工艺，会对压浆的密实度产生直接影响，而且施工难度相对较大[5]。

3.1 施工参数确定

结合该工程预应力管道压浆施工的难点，在正式施工前，为了能够最大限度地保证施工效果，需要做好必要的工艺试验，确定最佳施工参数，严格依照科学的参数信息，开展相应的施工作业。对照施工现场的实际情况，依照1∶1的比例，设计相应的压浆试验，以9m 为标准，逐步接长预应力管道，同时，在对预应力管道进行实际安装的过程中，需要以1m 为间隔，做好管道定位工作，确保管道整体顺直，能够保持与锚塞体钢绞线角度的一致性。压浆管道的安装需要和预应力管道的安装保持同步[6]。

预应力钢绞线需要在隧道外，依照设计要求的长度开展下料操作，然后从前锚面朝着后锚面进行穿束，前锚面预应力管道端口需要使用钢板做好封堵工作，在焊接口位置，设置6个加劲板来保证加固效果。完成预应力管道以及预应力筋的安装后，需要在前锚面设置好相应的卷扬机（10t级），对预应力筋进行拉直，确保其不会与预应力管道的内壁产生碰撞。

在试验中，工作人员必须切实做好压力的调节和控制，确保压浆的压力数值为0.8MPa，在压浆试验结束48h 后，将预应力管道均匀分割成4 段，检查断面压浆的密实度。结果显示，压浆的密实度能够满足工程实践的需求[7]。

3.2 管道安装

一方面，在针对预应力管道进行安装的过程中，需要采用法兰盘连接的形式，法兰盘本身的厚度为1cm。为了能够最大限度地保障压浆密实度，避免出现漏浆问题，要求将预应力管道和法兰盘牢固焊接在一起，焊缝的高度不能低于8mm。另外，应该在法兰盘连接的接缝位置，安装相应的橡胶垫圈，做好密封处理，以最大限度地保障连接的紧密性，避免出现接头漏浆问题。处理完成后需要进行检测，确认无误后才能继续进行后续的施工操作。另一方面，在针对预应力压浆管进行安装施工的过程中，采用的是外径为27mm 的无缝钢管，使用丝扣套筒对接头进行处理，同样要求连接紧密，确保不存在漏浆的问题[8]。

3.3 锚具安装

锚具和钢绞线的安装应该同步进行，对于工程技术人员而言，在完成预应力管道和压浆管的安装施工后，需要对其进行全面检验，确认不存在任何问题和隐患之后，可以实施钢绞线穿束工作。结合该工程的实际情况分析，在预应力管道中，需要穿入的预应力钢绞线数量为19 根，要求钢绞线具备较高强度和低松弛性，这样在进行预应力张拉的过程中，才不会发生严重的拉伸变形。钢绞线穿束完成后，需要在后锚面位置，对锚具进行安装，锚具的接头应该焊接到预应力管道接头上，保证焊接的牢固性。

3.4 钢束张拉调直

预应力钢束和锚具安装结束后，为了避免钢束和预应力管道内壁或者弯曲位置发生碰撞，对压浆的效果产生负面影响，需要对预应力钢束进行张拉和调直作业，在实际操作中，可以使用卷扬机先对钢束进行调直操作[9]，然后进行预应力筋的张拉，具体的张拉数值可以参考上述压浆试验确定的数据，在张拉的过程中需要对张拉力进行严格控制，逐步增加，以免张拉力过大出现钢绞线断裂的情况。

3.5 管道压浆

上述所有工作结束后，都需要做好检查验收，确认无误后，才能进行预应力管道的压浆作业。结合该工程的实际情况分析，因为进浆口和出浆口的落差较大，压浆施工作业中对于施工工艺和施工设备有着非常严格的要求。为了保障施工的质量和效果，最大限度地避免质量隐患，在该工程中，引入了BGM型智能压浆机，构筑起了相应的智能化预应力管道压浆系统，选择的压浆料强度为50MPa，要求压浆料拌和的时间在90s以上，从开始调制到压入管道中，前后间隔时间最多不能超过45min，需要从后锚面设置的进浆管进浆，前锚面出浆。等到前锚面流出的浆液变浓后，可以将出浆孔封闭，维持压浆机压力为0.5MPa，保持3min左右[10]。

3.6 技术优势

对照具体的施工情况分析，在引入智能压浆技术的情况下，隧道式锚碇的施工质量和施工效率得到了有效保障，能够满足工程设计施工方案的要求，而且施工成本相比传统压浆施工工艺更低，整体施工效果良好。对智能压浆技术的优势进行分析，其主要体现在几个方面：

（1）借助智能压浆设备以及相应的工艺控制，能够实现对预应力管道内部压力以及浆液流量的有效调节，确保压浆管内部的空气能够通过出浆口全部排出，将管道内可能存在的残余物质带出，保证了管道内部的清洁度，确保了后续浆液的密实度。

（2）实现对于灌浆压力的精准调节和控制。智能压浆设备可以帮助工程技术人员解决大落差下隧道式锚碇施工中存在的灌浆压力不足问题，在设置灌浆压力的过程中，需要参照相关规范要求的出浆口的最低压力值。等到灌浆结束并将出浆口关闭后，需要将管道内部的压力保持在0.5MPa以上，稳压时间不低于3min。

（3）可以对预应力管道内部的流量进行实时监测。对管道内部浆液的体积和充盈程度进行自动计算，明确返浆流量，确保压浆的效果；可以对压浆的过程进行规范，利用相应的智能化程序，实现对整个压浆过程的有效控制，不会受到人为因素的影响，在压浆过程中，能够实时监测灌浆压力、灌浆流量、充盈程度以及稳压时间等指标，最大限度地保障压浆效果[11]。

4 结语

总而言之，在悬索桥施工中，隧道式锚碇有着较为广泛的应用，但其本身的受力机理相对复杂，实际应用中对于施工管理工作要求较高，需要技术人员做好深入研究和有效管理。面对较大的落差，在隧道式锚碇预应力管道压浆施工中，需要借助相应的压浆试验，确定好施工参数，然后引入智能化压浆设备，对大落差预应力管道压浆施工中存在的难点进行解决，保证隧道式锚碇预应力施工的整体质量。