山区悬索桥超大倾斜式隧道锚施工技术研究.pdf

年 第 期(总第 期)黑龙江交通科技 .(.)山区悬索桥超大倾斜式隧道锚施工技术研究池忠波刘 志邱 洋(中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司辽宁 大连)摘 要:针对油溪长江大桥悬索桥超大倾斜式隧道锚施工技术问题结合山区地形条件和场地位置对隧道锚开挖、支护及衬砌进行研究 隧道锚锚洞开挖采用微振动光面爆破法施工初期支护超前小导管、热轧无缝钢管和锁脚锚二次衬砌施工采用支架模板方案进行混凝土浇筑 通过这些施工技术加快了施工进度有效节约了成本保证了超大倾角隧道锚的施工安全和质量为同类工程施工建设提供指导关键词:山区悬索桥超大倾角隧道锚施工技术中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.:收稿日期:作者简介:池忠波()男内蒙赤峰人本科高级工程师主要从事桥梁工程 引 言悬索桥的锚碇方式主要包括重力式锚碇和隧道式锚碇 隧道式锚碇适合在基岩较为坚硬的山区使用由于其具有技术先进、造价低、对建筑环境影响小等诸多技术优点在桥梁建筑领域的应用也越来越广泛 悬索桥锚碇结构的尺寸主要由地质条件和主缆力决定而主缆力主要受跨度影响 对于大跨山区悬索桥隧道锚碇结构直径大、锚塞体放置深、倾斜角度大常规施工对围岩扰动大不易达到施工要求近年来学者们对隧道锚进行了一些研究汪海滨等通过对隧道锚进行有限元数据分析和试验对比验证发现岩锚初始段的预应力、锚碇长度、外部应力荷载作用量值分别控制着锚索及主体锚碇在隧道锚碇施工系统中直接参与外部荷载作用贡献的量值和塑性作用发生时机 胡中超等通过模拟出大桥隧道锚及锚碇开挖循环过程分析了公路隧道锚及主体锚内碇密封开挖循环过程、密封循环以及施工过程中主体锚内碇主体空间轴运动变化效应和主体锚内碇主体时间轴的运动变化效应对大桥隧道锚碇施工过程设计方案的施工技术应用安全性和隧道施工过程合理性两个部分结果进行了具体数值计算验证 董志宏等对矮寨新型中国大桥公路桥梁隧道锚进行了系统了解和数值计算分析后的模拟主要分析了新型大桥公路隧道锚密封开挖以及循环过程施工过程中塔基和公路隧道的应力和位移 结果表明开挖导致的围岩位移较小由于岩体的开挖弱化了围岩强度增大缆力后围岩塑性区的范围有增大的趋势对下方的公路隧道安全产生不利影响国内外学者对隧道锚进行了大量的研究 总第 期黑龙江交通科技第 期但对超大倾角隧道锚施工设计等研究较少 本文依托主跨为 的油溪长江大桥单跨悬索桥工程对超大倾角隧道锚的开挖、支护及衬砌进行了研究 该隧道锚采用微振动、光面爆破法进行分层开挖配合超前小导管 钢架、锁脚和系统锚杆等支护方法最后用支架模板对锚室做二次衬砌 工程概况油溪长江大桥是合川至璧山至江津高速公路项目的控制性工程在江津区油溪镇下游.处跨越长江全桥共 联主桥为主跨 单跨悬索桥主缆矢高 矢跨比为.桥塔采用门式框架结构塔基采用承台加桩基结构南岸采用重力锚北岸采用隧道锚 隧道锚结构处于线路大挖方范围内挖方高度约 且存在顺层、滑坡堆积体及岩穴等不良地质情况北锚采用隧道式锚碇由锚塞体、散索鞍支墩及基础、前锚室及明洞四部分组成 隧道长 最大埋深约 左右隧洞线间距为.两侧锚锭最小净距为.锚塞体长 与水平线的倾角为 横断面顶部采用圆弧形侧壁和底部采用直线形 前锚面尺寸为.顶部圆弧半径.后锚面尺寸为 顶部圆弧半径.隧道锚施工.隧道锚开挖()洞口施工自上而下分层挖掘进行地底开挖 地下或上洞口分层挖掘进行场地可首先采用自动动力装载机分层挖掘然后再辅以电动动力推土机分层进行挖掘整平并分层进行压实 地下洞口底部遇坚硬的硬性砾石质地层下陷致使地层爆破时可人工挖掘使用自动钻眼工具进行挖掘爆破 开掘边坡侧坡或仰斜坡的斜坡以喷水筒或锚喷筒为基础防护喷一层 厚钢筋混凝土以稳定速度开挖边坡、侧仰的斜坡洞门及洞口附近的排水、截水设施应配合洞门施工尽早完成并与路堑排水系统连通以免地表水冲刷坡面 洞顶天沟应顺接原排水通道利用人工进行开挖并保证浆砌圬工施工质量土质天沟随挖随砌 该锚碇倾斜角度大雨季容易灌水进去因此进洞口搭设防雨棚防雨棚长 、宽、高 ()爆破施工隧道锚爆破建议采用微振动、光面爆破法以利于保证建筑围岩的整体完整性并且还应及时进行支护、施工以及衬砌防止建筑围岩整体变形程度过大 开挖循环进尺:建议进尺为.炮孔布置及孔网参数:爆破孔孔径与钻孔设备相关 左右孔深与一次掘进深度相关建议.掏槽孔比崩落孔超深 对于光 爆 孔 孔 间 距 为.药 卷 直 径为()出渣与排水系统图()中上台阶开挖完成后利用拱部核心土形成操作平台提供机械站位下台阶按照相应爆破参数分两部开挖这种开挖方式可以有效地内部利用爆破石渣无需使用施工台车大大加快工程进度 洞内铺设出渣轨道 轨道选用/钢轨 在初支已成环区段钢轨直接焊接固定于均布的工字钢顶面 机械设备上下及斗车牵引采用 卷扬机牵引 卷扬机锚块采用地锚位于卷扬机后方锚块锚固力按不小于 设计斗车采用后卸式可以较好地利用地势高差进行作业.初期支护()超前小导管及钢架超前小导管采用外径 、壁厚.热轧无缝钢管 超前小导管施工时钢管以 外倾打入围岩 钢管长度 .环向间距 每打完一排钢管注浆后开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设钢架、初期支护完成后纵向间隔 再打另一排钢管超前小导管的搭接长度不小于 钢架在现场加工棚内采用 型钢冷弯机分节段制作 每榀钢拱架分段制作完成后进行试拼检查钢架尺寸及轮廓是否满足设计要求()锁脚和系统锚杆锁脚锚采用 .热轧无缝钢管锚管前端加工成锥形以便插打 中间部位钻设直径为 的溢浆孔呈梅花形布置间距为 尾部 范围内不钻孔以防漏浆末端焊直径为 的环形箍筋 系统锚杆是隧道锚初期支护的重要组成部分拱墙采用 中空注浆锚杆锚杆长度 、.交错布置环向间距.纵向间距.呈梅花形布置()喷射混凝土喷射时喷嘴与受喷面间保持适当距离喷射角度尽可能接近 以使获得最大压实和最小回弹喷嘴与受喷面间距宜为.左右喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时可将喷嘴稍加偏斜但不小于 如果喷第 期池忠波刘 志邱 洋:山区悬索桥超大倾斜式隧道锚施工技术研究总第 期嘴与受喷面的角度过大或过小会造成混凝土物料在受喷面上的滚动产生出凹凸不平的波形喷面增加自弹量影响喷混凝土的质量.二次衬砌二次衬砌施工采用支架模板方案进行混凝土浇筑支架采用自制台架或满堂支架模板采用.、.定型小块钢模板模板背楞采用 工字钢呈圆弧状 衬砌施工顺序纵向为:底板及底板以上.处(倒角上口)边墙及拱部见图 锚室段二次衬砌在锚塞体浇筑完成后施做 第一段混凝土浇筑完成后搭设第二段满堂支架进行第二段防水板、钢筋、模板安装及混凝土浇筑重复上述步骤直至完成锚室段最后一段二次衬砌施工.质量控制要点隧道隧洞口断面尺寸小锚体轴线与水平线夹角 中空注浆锚杆的灌浆强度应不小于设计和规范要求锚杆孔内灌浆密实饱满 钻爆法施工隧图 二衬钢管支架洞洞身开挖允许偏差见表 喷射混凝土支护应与围岩紧密粘接结合牢固喷层厚度应符合设计要求不能有空洞严禁挂模喷射受喷面必须是原岩面喷层内不允许添加片石和木板等杂物必要时应进行粘结力测试 喷射混凝土支护允许偏差见表 表 钻爆法施工隧洞洞身开挖允许偏差序号检查项目允许偏差/检查方法和数量拱部超挖破碎岩、土等(、级围岩)中硬岩、软岩(、级围岩)硬岩(级围岩)平均 最大 平均 最大 平均 最大 精密水准仪或断面仪:每 抽一个断面边墙超挖每侧全宽 尺量:每 检查 处仰拱、隧底超挖平均 最大 精密水准仪:每 检查 处表 喷射混凝土支护允许偏差序号检查项目允许偏差/检查方法和数量喷层厚度平均厚度设计厚度检查点的 设计厚度最小厚度.设计厚度且每 检查一个断面每 检查一个点用凿孔或激光断面仪确定厚度钢筋网眼尺寸尺量:每 抽查 个网眼坡面平整度用 直尺每 检查 处 结 论大跨悬索桥超大倾角隧道锚采用常规施工方法容易引起安全隐患降低施工质量 结合山区地形和场地条件对隧道锚开挖、支护及施工进行研究 隧道锚锚洞采用微振动光面爆破法分层开挖洞内铺设出渣轨道 隧道锚主要采用锁脚和系统锚杆进行初次支护配合超前小导管 钢架进行补强二次衬砌施工采用支架模板方案进行混凝土浇筑 隧道式锚碇预应力系统施工完成验证其开挖精度和支护质量安全稳定 通过这些施工技术加快了施工进度有效节约了成本保证了超大倾角隧道锚的施工安全和质量为同类工程施工建设提供指导参考文献:汪海滨高波孙振.悬索桥隧道式锚碇系统力学行为研 究 .岩 石 力 学 与 工 程 学 报 ():.胡中超杨钊陈培帅.隧道锚开挖循环进尺的时空效应分析.中外公路():.董志宏张奇华丁秀丽等.矮寨悬索桥隧道锚碇稳定性数值分析.长江科学院院报():.卫军李昊朱玉等.四渡河特大悬索桥隧道锚固系统数值分析.公路():.朱玉.隧道锚设计体系中的关键问题研究与实践.武汉:华中科技大学.