文章编号:1003-4722(2004)02-0053-03悬索桥隧道式锚碇施工技术王　勇,曹化明(中铁二局股份有限公司工程部,四川成都610032)摘　要:悬索桥锚碇是悬索桥的主要承载结构,隧道式锚碇与重力式锚碇相比,能大幅降低工程造价,但是施工难度较大,涉及技术问题较多。

以丰都长江大桥为例介绍了隧道式锚碇的施工技术。

关键词:悬索桥;隧道式锚碇;桥梁施工中图分类号:U443.24文献标识码:AConstruction Techniques of Tunnel -TypeAnchorage for Suspension BridgeWANG Yong ,CAO Hua -ming(Eng ineering Division of China Zhongtie the 2nd Engineering Co .,Inc .,Chengdu 610032,China )A bstract :The anchorage fo r suspension bridge is one of the major bearing structures of thebridge .Compared w ith the g ravity anchorage ,the application of the tunnel -type anchorage can signifi -cantly reduce the engineering cost ,yet the construction of the ancho rage is difficult and involves quite a lot of technical challenges .In this paper ,by w ay of an ex ample of Fengdu Changjiang River Bridge ,the construction techniques of the tunnel -type anchorage are described .Key words :suspension bridge ;tunnel -ty pe anchorage ;bridge construction收稿日期:2003-12-02作者简介:王　勇(1963-),男,高级工程师,1984年毕业于西南交通大学桥梁工程专业,获学士学位,2003年毕业于西南交通大学交通土建专业,获硕士学位。

1　引　言悬索桥锚碇通常是指锚块及其基础、主缆锚碇钢架及其固定装置、遮栅的总称。

锚碇是悬索桥独有的结构,是悬索桥的主要承载结构之一,它的主要功能是将主缆张力传递给地基。

按其构造形式分为重力式锚碇和隧道式锚碇[1,2]。

当桥头两岸为松散土或水域时,只能采用重力式锚碇,依靠混凝土锚碇的自重获得锚碇的稳定,传递主缆的巨大张力,但这种形式的锚碇工程数量较大,成本较高;当两岸有坚固的基岩时,可采用隧道式锚碇,在基岩内开凿隧道,在隧底设锚锭板或填塞一段混凝土作为锚块,可大大节省工程数量,降低工程造价。

现代大跨悬索桥使用隧道式锚碇较少。

本文以丰都长江大桥为例,介绍隧道式锚碇施工技术。

2　工程概况丰都长江大桥位于丰都县城上游4km 处的观音滩,是一座双车道的单跨悬索桥,主跨450m 。

主缆线形为三维曲线,主缆在跨中横向间距14.0m ,塔顶中心间距20.5m ,加劲梁为钢桁梁,锚碇为4个分离式隧道锚,锚体呈楔形,楔面与岩石紧密结合。

3　隧道式锚碇构造两岸锚碇处为长石石英砂岩,岩层产状平缓,整体性较好,北岸地表覆盖层较薄,南岸基岩外露,利用其有利的地质条件设计为隧道式锚碇大大降低了工程成本。

隧道式锚碇由洞室结构、拉杆的支架、钢拉杆、锚体和散索鞍等组成。

洞室结构:洞身长52m ,分成3段,洞口段12m 53悬索桥隧道式锚碇施工技术 王　勇,曹化明(入口至散索鞍处),洞身段30m (散索鞍至锚体前缘),锚体段10m 。

洞身断面为变截面,洞口截面5.6m 2,洞底截面86m 2,呈放射性由小变大,洞内3次变坡,最大倾角42°。

洞口段设计拱圈为C25钢筋混凝土,边墙为C20素混凝土,洞身段边墙拱圈为C25钢筋混凝土,结构设计见图1。

图1　洞室结构示意锚体内拉杆支架:支架埋于锚体内,位于隧道锚碇洞底锚体段内,采用∠110×10为竖直构件,∠110×8为水平构件组成5排角钢支架,用以支承并扣系主缆钢拉杆。

钢拉杆:钢拉杆由支架固定位置,是将主缆张力传递至锚体的传力构件。

主缆套筒可直接与钢拉杆相连,每个锚碇支架上固定有122根钢拉杆,2根钢拉杆与1根索股配对连接。

钢拉杆为16M n 钢,直径70mm ,长度11.6m 。

混凝土锚体:混凝土锚体呈楔形体,楔形锚体与岩石开挖紧密结合,采用C25钢筋混凝土。

丰都、涪陵两岸锚碇混凝土数量分别为1919,1947m 3。

散索鞍:散索鞍位于隧道式锚碇内,距洞口12m 。

散索鞍在这里有2个功能,一是使主缆从缠紧状态分散成索股状况,以便与每对拉杆相连;二是改变主缆索股的方向。

4　隧道式锚碇施工的技术课题现代大跨悬索桥使用隧道式锚碇的为数较少,与丰都长江大桥同期建成的汕头海湾大桥、虎门大桥、西陵长江大桥、江阴长江大桥、香港青马大桥等均采用重力式锚碇,惟有丰都长江大桥采用52m 长的隧道式锚碇,并在洞内填塞一段混凝土作为锚体,这在国内尚属首次。

而21世纪初建成的重庆鹅公岩长江大桥(主跨600m )、重庆忠县长江大桥(主跨560m )也采用了隧道式锚碇。

隧道式锚碇与重力式锚碇相比在施工技术上有许多不同的特点,在研究和制定隧道式锚碇施工方案时应考虑以下问题:(1)洞室开挖应采取哪些措施尽量减少对岩体的扰动和保护岩层的完整性,出碴运输系统如何适应洞内大坡道及频繁变坡,如何保证洞内混凝土锚体填充的紧密性。

(2)拉杆支架如何固定在陡坡上,如何放样安装,拉杆是长大构件,洞内场地狭窄、坡陡、作业条件差、自重大,如何保证施工精度。

(3)散索鞍在洞内如何就位。

(4)主缆的索股牵引至锚体前缘,洞内空间小,怎样拽拉索股,如何布置拽拉系统。

(5)洞内防水和排水问题。

5　洞室开挖与衬砌5.1　开挖锚洞采用全断面与分台阶相结合方法开挖,使用手风钻钻孔,小炮爆破。

炮眼深度控制在1.2～1.5m ,间距0.8～1.2m ,每炮孔装药量为0.3～0.4kg ,用塑料导爆管微差爆破,卷扬机牵引矿车有轨运输出碴。

5.2　洞身衬砌洞身衬砌为钢筋混凝土结构。

北岸地质较差,采用短进尺、强支撑的方法施工;南岸地质较好,洞身开挖完后一次性衬砌。

洞身衬砌采用了以下施工方法:在洞壁两侧及拱顶埋设锚筋,用以固定边墙和拱圈钢筋网;模型采用组合钢模,可调钢模和杀尖木模相组合;模型支架用元木、方木组拼成A 字形,以便提供更多作业空间,避免中断其他工序施工;由于锚洞纵坡,从上往下分节浇注衬砌混凝土难度大,特别是上、下两节混凝土接头处不易密实,因此采用预留孔,用千斤顶挤压的方法施工进行接缝杀尖。

6　支架及钢拉杆安装6.1　支架的安装由于支架的每排角钢支架由竖直角钢、水平角钢组成,而每排角钢支架间无支撑,且全部位于42°的斜坡上,为了保证支架安装准确,首先在洞底用锚体同标号混凝土在每排角钢支架位置设地梁,在地梁上预埋5根竖直角钢。

同时在每排角钢支架的斜54桥梁建设 2004年第2期平面位置、锚洞两侧及顶面设22锚杆。

安装前,先将角钢按从下至上的安装顺序在洞外堆放好,以便安装时按需要对号入座,吊滑至工作面上。

将5根竖直角钢用垂线调整至设计位置,上端焊于洞顶22锚杆上,下端焊于地梁的锚筋上。

待竖直角钢安装完毕,自上而下将水平角钢焊于竖直角钢上,并相应焊水平撑。

为防止安装完毕位于42°斜坡上的每排支架变形,在锚洞底面与每排角钢支架之间增设强有力的斜撑。

逐排采用上述办法安装,并在每排支架之间设置连接杆件,以保证支架的整体性。

6.2　钢拉杆安装锚碇支架精确安装完毕后,为钢拉杆精确就位创造了条件,测定每排水平角钢相应拉杆的位置,采用吊、滑、穿使钢拉杆就位,并用电焊与水平角钢焊连。

为了确保混凝土锚体浇注时钢拉杆不致发生移位,增设定位控制拉杆间距,以便主缆套筒能顺利套入。

拉杆定位完毕,浇注锚体混凝土之前应完善以下两项工作:(1)为了更好地解决拉杆传力问题,在锚杆与前锚面接触1m范围内用油毛毡隔离。

(2)立锚体前端面挡模,安设所有预埋件,其中含猫道承重绳卧轨,主缆架设牵引系统等。

6.3　锚体混凝土施工锚体长10m,高8～11m,宽8～10m,混凝土数量近900m3,属大体积混凝土,须确保混凝土表面不开裂及混凝土连续灌注。

施工主要采取了如下措施:(1)4台500强制式拌合机采用泵送混凝土结合梭槽的灌注方式,确保混凝土浇注的连续性。

施工中对输送混凝土泵管严格布设,使泵送混凝土轻松自如。

(2)优选配合比,解决水化热问题。

施工中掺入重庆珞璜电厂Ⅲ级粉煤灰取代部分水泥,增加混凝土和易性,同时掺入缓凝减水剂,延长混凝土水化终凝时间,以推迟混凝土早期水化峰值出现。

并掺微膨胀剂,以减小混凝土硬化收缩使其不与拱顶基岩分离,保证锚体整体性。

(3)混凝土浇注完毕24h后拆模,以草袋覆盖于混凝土表面,保持草袋湿润15d,防止混凝土开裂。

通过以上措施,并加强现场施工控制,4个锚体混凝土无一开裂,保证了混凝土质量。

7　散索鞍就位散索鞍由板座、盆式橡胶支座、座体三部分组成。

它的功能是将主缆61根索股按一定的空间放射角散开与相对应的锚碇拉杆相连。

散索鞍整体重达17t。

锚洞内空间小,场地窄,散索鞍就位困难,南岸拱圈未衬砌,用吊车分别吊运组装;北岸采用整体拖拉、溜放、顶升就位。

具体步骤如下:(1)灌注散索鞍基础并设置限位角钢,千斤顶顶升预留槽。

(2)铺设滑道。

滑道由4根钢轨分2组设置枕木上。

(3)拖拉溜放。

利用钢与钢、钢与木摩擦系数不同,在槽内嵌短方木作滑板,槽钢与钢轨接触面滑移,方木带着散索鞍整体拖拉、溜放到位。

(4)用4个100kN千斤顶顶升,取出滑轨、滑板,穿地脚螺栓。

(5)调整散索鞍到设计位置,浇锚固混凝土。

8　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)拉杆就位:钢拉杆的准确就位,关系到索股的均匀受力。

应先在洞内设置锚杆以保证拉杆支架位置准确,其次要采取措施保证在锚体填充中拉杆的位置不发生变化。