悬索桥隧道锚开挖施工技术研究
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５ ２
闵祥 ， ： 等 悬索桥隧道锚开挖施工技术研究 此种岩块遇水极易泥化 ， 近乎变成散体结构 ， 在现场
掌 子面 没有 地下 水 ， 只有 洞 口段 上 部 的局部 有滴 水 。
２ １ 年第 ５ ０１ 期
下 １０ ２ｍ左右 ， 为两分离 隧道 式预应力复合锚 锭 ； 锚碇
分为前锚室、 锚塞体和后锚室。开挖最小断面为 ７ ３ ．
现代大跨悬索桥使用隧道式锚碇的为数较少 ， 根据锚固结构的要 求 ， 隧道式与重力式锚碇相 比在 施工 技术 上有 许 多不 同 的特 点 和难 点 。
隧道 锚使 用 时应 考虑 以下 问题 ：
将开挖方式改为两台阶开挖 ， 以减少爆破次数 ， 并形 成一 个 １ ０—１ｍ长 的水 平 工 作平 台 。为此 ， 为 超 ５ 改
１ 引言
悬索桥作为一种大跨河谷的桥型 ， 具有其它桥型 无法相比的优势 ， 前 已经在我国高速公路建设得到 目
越来越广泛地应用 ； ： 如 四渡河特 大桥 、 矮寨 悬索桥 、 重 庆鹅公岩 大桥 、 重庆忠县长江大桥 、 坝陵河 大桥等 。 悬索 桥 的锚 固结 构 可 分 为 ： 力 式 锚碇 有 和 隧 重 道式 锚碇 两种 。重 力 式 锚 碇 ， 要 依 靠 混凝 土锚 碇 主 的 自重 获得锚 碇 的稳 定 ； 它一 般 用 于 桥 头 两岸 为 松 散 土或水 域 的悬 索 桥 ， 占地 面 积 大 、 石 方 开 挖 量 土 大、 砼方 量 大 、 交通影 响大 、 本高 是其 主要 缺点 。 对 成
Ｂ ｄ ｅｉ Ｃ ｏ ｇｉｇａｄＬ ｚｏ ｉ ｗ ｙ ｔｉ ｐｐｒｎｒｄ ｃｓ ｎ ｎｌ ｅ ｃ ｏ ｓ ｃｏ ｒｃｄ ｒｓｏｂ ｎ ｐｔｅ ｕｔ ｌ ｃｎ ｉ ｒ ｇ ｈｎ ｑ ｎ ｕｈｕｈｇ ａ ，ｈｓ ａｅ ｔ ｕ ｅ ａｄａａ ｚｓ ａｈｃｎｔ ｔ ｎｐｏｅ ｕｅ ｒ ｇ ｉｂｅ ｏ— ｎ ｎ ｈ ｉ ｏ ｙ ｅ ｕ ｒ ｉ ｔ ｉ ｕ ｈｓ ａ
５３
Ｔ ｔ １ ０ｌ １ ａ１
铜
业
工
程 （ ）岩 壁修 整 。 ７
总第 １ １ １ 期
面展 开后 ， 台 阶在第 二次循 环钻 孔 时 ， 上 同时进行 中 下 台 阶的钻孑 布炮 。 Ｌ 每个 循 环爆 破 后 ， 即 进行 危 石及 松 动 围石 的 立 清理 ， 然后进 行下 一 断面 的控制 测量 ， 为检测 本次 一 循 环爆 破 的效果 ， 为 下 一 循 环 的施 爆 布 孔 进行 指 二 导 。在测量 后 ， 助风 镐 对 个 别 未达 到 开 挖 尺 寸 的 辅 位 置 进行修 整 ， 以保 证 开挖 尺寸 。在 保 证 了开 挖 尺 寸后 ， 即进 行 初 喷 ４ ｍ砼 封 闭 围岩 ， 止 围岩 的 进 ｃ 防
５ 位于后锚室后断面； ｍ， 洞轴线水平方向倾角为 ３ 。 ８， 洞斜 向长度左 、 右锚均为 ６ ．ｍ， ９７ 明洞９７ 前 锚室 为 ．ｍ， ３ｍ， ０ 锚塞体为 ２ｍ， ７ 呈放射状 由小变大， 锚塞体后面
设 ３ 的后锚 室 ， ｍ 后锚 室 断面尺 寸不 变 。两 锚锭 中心 线 问距 约为 ４ ｍ。详 细尺寸如 图 １ ３ 所示 。
属于 近接 施工 范 围 。 因此 ， 须 严 格 控 制 隧 道 锚 的 必 施 工 沉降 和施 工过 程 中洞 室 的稳 定 性 ， 保 证 施 工 既 过 程 的安 全性 ， 要 保 证 隧道 的正 常运 行 Ｊ 又 。洞 室
开挖应采取措施 ， ： 如 短开挖、 早支护、 光面爆破 等， 在围岩 比较差的条件下也要考虑超前支护和掌子面 封闭等技术措施 ， 量减少对岩体 的扰动并保护岩 尽
该桥 泸州岸设 计采用 隧道式锚碇 ， 碇 位于 山体 锚
， －－ 面－－挖ｍ ＇ —明 段ｆ 洞－ Ｊ Ｊ—一 ：－ － — 进
明 洞 一ｌ
Ｃ １前 锚 室 后 端 面
国
ｂ 前 锚 室 前 端 面 １
合
合
ｄ 后 锚 室 前 端 面 １
图 １ 隧道锚洞室
Ｆ ｇ １ Ｔ ｎ ｅ —ｔｐ ｎ ｈ ｒ ｇ ｉ． ｕ ｎ ｌ ｙ ｅａ ｃ ｏａ ｅ
（ ）在 大断 面隧 道锚段 ， 变原设 计 的 Ｃ Ｄ法 ３ 改 Ｒ
３ 施 工关键 技术
Ｔ
为 超短 台阶 法施 工 。隧道式 锚碇 开挖 在设计 阶段 拟 采取 Ｃ Ｄ法开挖 ， 工 过程 中 ， 于该 锚 碇 正 处 于 Ｒ 施 由 公路 隧道 的正 下方 且 竖 向距 离 仅 约 ２ ｍ， 虑 到 开 ３ 考 挖爆 破 的相互 影 响 ， 惟恐 对结 构 间 围岩 造成扰 动 ， 而
６０３ ；． １０１２ 西南交通大学土木工程学院 ， Ｉ成都 四Ｊ Ｉ ６０３ ） １０１
要： 高速公路悬索桥隧道锚是一个倾角大 、 断面逐 渐加大 的大跨 度隧道结 构 ， 其开挖 施工技术 难度 大 ， 常
规机械设备难 以在此种条 件下 施展。为此 ， 通过总结宜泸渝 高速公路南溪 长江大桥泸州岸 隧道式锚碇 开挖施工技 术， 对开挖过程 中的各个施工环节进行介绍和分析 ， 提出针对此种隧道结构形式开挖 的施工工 艺和设备要求 ， 该研 究 成果 对类 似工程的施工具有一定的借鉴价值和指导作用 。 关键词 ： 悬索桥 ； 隧道锚 ； 隧道开挖 ； 施工技术 ； 大断面
工工艺和设备要求 ， 该研究成果对类似工程的施工 具有一定的借鉴价值和指导作用。
２ 工 程 概 况
２ １ 地 质水 文条件 ．
隧道式锚碇 （ 即本文讨论的隧道锚 ） 主要依靠填充 ， 于岩体 中的锚塞体和岩体 的摩 阻力来提供缆索拉 力 ； 一般 可 以用于河 岸 有坚 固 的基 岩 的情况 下 ； 它 极 大节省工程数量 ， 降低工程造价是其主要优势 。 ｊ
层 的完 整性 。
４ 隧道锚开挖
ｄ １ 爆 破 ．
锚 碇 的整 个 开 挖 均采 用 微 台阶 光 面 爆 破 开 挖
（ ）大倾角、 ２ 变断面隧道开挖工艺和出碴运输系 统及其安全性 问题。如何适应洞 内大坡道及频繁变
坡。
法。上台阶高度 为 ３ 即整个拱部 ） 每个循环为 ｍ（ ， １５ 上 台阶在掘进 ４ ５ ．ｍ， ． ｍ后 ， 开始 中下 台阶的开 挖， 中下台阶开挖的每个循环为 ３ 即在整个工作 ｍ，
隧道 式 锚碇 是在 基 岩 内 开凿 隧 道 ， 隧道 底 设 在
南溪长江大桥是宜泸高速公路宜宾段的控制性 工程 ， 结合详勘地质数据 ， 桥址区域土体的围岩完整 性较好 ， 强度不高， 其饱和抗压强度仅 ６ Ｐ ， Ｍ ａ有节理 裂隙 ， 有石膏软弱夹层 ； 围岩 主要为红色砂质泥岩 ，
２ ｉｌ ｎ ｉ ｅｉｇＣ ｌ ｇ ｆ ｏｔｗ ｓ Ｊ ｏ ｎ ｎｖｒｔ，Ｃ ｅ ｇｕ Ｓｃｕｎ Ｃ ｉ １０ １ ．Ｃｖ ｇ ｅｒ ｏ ｅｅｏ ｕｈ ｅｔ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ｓ ｙ ｈｎｄ ， ｉ ａ ， ｈｎ ６ ０ ３ ） ｉＥ ｎ ｎ ｌ Ｓ ａ ｏ ｅｉ ｈ ａ
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× ｍ， 于前锚 室 前 断面 ， ８ 位 最大 开 挖 断 面为 １ ． ８Ｘ１ ９
但是 ， 这种红色砂质泥岩即使没有遇水 ， 仅仅是在湿 度较大的潮湿 环境 下也会有 明显 的风化和软 化现
象； 经现场观察 ， ５～ ｈ后 ， 在 ６ 岩块 出现 明显的风化
和软 化现 象 。
２ ２ 锚碇 构造 ．
短台阶法施工 ， 即整个拱圈部分为一个上台阶， 开挖 过程中先对上 台阶超前 引进 ， 直墙 部分落后 ４ ５ ．ｍ
跟进 ， 开挖 时采 用短 进尺 ， 钢拱 架 和锚 喷支护 紧跟 随
的形式 进 行施 工 。
（ ）开挖减小 对 围岩扰动 ， １ 保持洞 室完 整性。 因本 隧道 锚上 方 ２ ｍ 位置 附近 还 有 两条 水 平 隧 道 ， ３
中图分类号 ： ４５ 文献标 识码 ： 文章编号 ：０ ９— ８２ ２ １ ）５—０５ ０ Ｕ５ Ｂ １０ ３ ４ （０ １ ０ ０ ２— ７
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Ｔ ｔｌ １ ｌ ｏａ １
ＮＯ． ０ｌ ５２ １
铜
业
工
程
总第 １ １ １ 期 ２１ ０ １年第 ５期
Ｃ Ｐ Ｒ ＮＧＩ Ｅ ＮＧ ＯＰ Ｅ Ｅ ＮＥ ＲＩ
最豢橇瞧逮 嚣攮麟 攮誉睡意
闵
（． １四川路桥集 团大桥 公司 ， 四川 成都
摘
祥 杨 明 ， ， 王科甫
锚锭板或填塞一段混凝土作为锚块 ， 此来提供设 借
收 稿 日期 ：０ ｌ ７— ７ ２ １ 一０ ２
作者简介 ： 闵祥（ ９７一 ， ， １ ７ ） 男 汉族 ， 四川省成都人 ， 工程师 ， 主要从事桥梁建设工作 ， ｍ ｉ７ ４ ８ ８２ ｑｔｍ。 Ｅ— ａ ：１６ ０ ２ ＠ｑ ．ｏ ｌ
Ｍ Ｉ Ｘｉｎｇ ＹＡＮ Ｍｉ ｇ ， ＡＮＧ Ｋ Ｎ ａ 。 Ｇ ｎ Ｗ ｅ—ｆ ｕ
，
（ ．Ｓ ｈａ ｏｄａｄＢ ｄｅＧｏｐ Ｃ ｅｇ ｕ Ｓｃｕｎ Ｃ ｉ １０ １ １ ｉ ｉ Ｒ ａ ｎ ｒ ｇ ｒｕ ， ｈｎｄ ， ｉ ａ ， ｈｎ ６ ０ ３ ； ｃ ｎ ｉ ｈ ａ
计需要的缆索 拉力。隧道锚 的施 工技术 由于倾 角
大、 开挖要 求对 围岩 的扰 动小 、 面逐渐 加大 且属 于 断
大断面隧道、 左右隧道锚开挖时相互影响等特点 ， 决 定了其施工技术与常规隧道差异性较大。本文通过 总 结宜 泸高 速公路 南溪 长江 大桥 泸州岸 隧道式锚 碇
开 挖施 工技 术 ， 开 挖 过 程 中 的各 个 施 工 环节 进 行 对 介 绍 和分析 ， 出针 对 此 种 隧道 结 构 形 式 开挖 的施 提
ｓｕ ｔｎｔ ｈ ｏ ｇ ｎ ｑｉｍｅｔ ｗ ｉ ｆ ｒ ｒ ｅｅｃ ｎ ｕｄ ｃ ｒ ｈ ｏ ｓｕｔ ｎｏ ｍｌｒ ｒｊ ｔ ｔ ｃ ｏ ｃｎ ｌ ｙａｄｅｕｐ ｎ， ｈｃ ｏｆ ｓ ｅ ｒ ｅａｄｇｉａ ｅｆ ｅｃｎｔ ｃｏ ｆ ｉ ｉ ｏｅ ． ｒ ｉ ｅ ｏ ｈ ｅ ｆ ｎ ｎ ｏ ｔ ｒ ｉ ｓ ａ ｐ ｃ
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闵祥 ， ： 等 悬索桥隧道锚开挖施工技术研究 此种岩块遇水极易泥化 ， 近乎变成散体结构 ， 在现场
掌 子面 没有 地下 水 ， 只有 洞 口段 上 部 的局部 有滴 水 。
２ １ 年第 ５ ０１ 期
下 １０ ２ｍ左右 ， 为两分离 隧道 式预应力复合锚 锭 ； 锚碇
分为前锚室、 锚塞体和后锚室。开挖最小断面为 ７ ３ ．
现代大跨悬索桥使用隧道式锚碇的为数较少 ， 根据锚固结构的要 求 ， 隧道式与重力式锚碇相 比在 施工 技术 上有 许 多不 同 的特 点 和难 点 。
隧道 锚使 用 时应 考虑 以下 问题 ：
将开挖方式改为两台阶开挖 ， 以减少爆破次数 ， 并形 成一 个 １ ０—１ｍ长 的水 平 工 作平 台 。为此 ， 为 超 ５ 改
１ 引言
悬索桥作为一种大跨河谷的桥型 ， 具有其它桥型 无法相比的优势 ， 前 已经在我国高速公路建设得到 目
越来越广泛地应用 ； ： 如 四渡河特 大桥 、 矮寨 悬索桥 、 重 庆鹅公岩 大桥 、 重庆忠县长江大桥 、 坝陵河 大桥等 。 悬索 桥 的锚 固结 构 可 分 为 ： 力 式 锚碇 有 和 隧 重 道式 锚碇 两种 。重 力 式 锚 碇 ， 要 依 靠 混凝 土锚 碇 主 的 自重 获得锚 碇 的稳 定 ； 它一 般 用 于 桥 头 两岸 为 松 散 土或水 域 的悬 索 桥 ， 占地 面 积 大 、 石 方 开 挖 量 土 大、 砼方 量 大 、 交通影 响大 、 本高 是其 主要 缺点 。 对 成
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面展 开后 ， 台 阶在第 二次循 环钻 孔 时 ， 上 同时进行 中 下 台 阶的钻孑 布炮 。 Ｌ 每个 循 环爆 破 后 ， 即 进行 危 石及 松 动 围石 的 立 清理 ， 然后进 行下 一 断面 的控制 测量 ， 为检测 本次 一 循 环爆 破 的效果 ， 为 下 一 循 环 的施 爆 布 孔 进行 指 二 导 。在测量 后 ， 助风 镐 对 个 别 未达 到 开 挖 尺 寸 的 辅 位 置 进行修 整 ， 以保 证 开挖 尺寸 。在 保 证 了开 挖 尺 寸后 ， 即进 行 初 喷 ４ ｍ砼 封 闭 围岩 ， 止 围岩 的 进 ｃ 防
５ 位于后锚室后断面； ｍ， 洞轴线水平方向倾角为 ３ 。 ８， 洞斜 向长度左 、 右锚均为 ６ ．ｍ， ９７ 明洞９７ 前 锚室 为 ．ｍ， ３ｍ， ０ 锚塞体为 ２ｍ， ７ 呈放射状 由小变大， 锚塞体后面
设 ３ 的后锚 室 ， ｍ 后锚 室 断面尺 寸不 变 。两 锚锭 中心 线 问距 约为 ４ ｍ。详 细尺寸如 图 １ ３ 所示 。
属于 近接 施工 范 围 。 因此 ， 须 严 格 控 制 隧 道 锚 的 必 施 工 沉降 和施 工过 程 中洞 室 的稳 定 性 ， 保 证 施 工 既 过 程 的安 全性 ， 要 保 证 隧道 的正 常运 行 Ｊ 又 。洞 室
开挖应采取措施 ， ： 如 短开挖、 早支护、 光面爆破 等， 在围岩 比较差的条件下也要考虑超前支护和掌子面 封闭等技术措施 ， 量减少对岩体 的扰动并保护岩 尽
该桥 泸州岸设 计采用 隧道式锚碇 ， 碇 位于 山体 锚
， －－ 面－－挖ｍ ＇ —明 段ｆ 洞－ Ｊ Ｊ—一 ：－ － — 进
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Ｃ １前 锚 室 后 端 面
国
ｂ 前 锚 室 前 端 面 １
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图 １ 隧道锚洞室
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Ｔ
为 超短 台阶 法施 工 。隧道式 锚碇 开挖 在设计 阶段 拟 采取 Ｃ Ｄ法开挖 ， 工 过程 中 ， 于该 锚 碇 正 处 于 Ｒ 施 由 公路 隧道 的正 下方 且 竖 向距 离 仅 约 ２ ｍ， 虑 到 开 ３ 考 挖爆 破 的相互 影 响 ， 惟恐 对结 构 间 围岩 造成扰 动 ， 而
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要： 高速公路悬索桥隧道锚是一个倾角大 、 断面逐 渐加大 的大跨 度隧道结 构 ， 其开挖 施工技术 难度 大 ， 常
规机械设备难 以在此种条 件下 施展。为此 ， 通过总结宜泸渝 高速公路南溪 长江大桥泸州岸 隧道式锚碇 开挖施工技 术， 对开挖过程 中的各个施工环节进行介绍和分析 ， 提出针对此种隧道结构形式开挖 的施工工 艺和设备要求 ， 该研 究 成果 对类 似工程的施工具有一定的借鉴价值和指导作用 。 关键词 ： 悬索桥 ； 隧道锚 ； 隧道开挖 ； 施工技术 ； 大断面
工工艺和设备要求 ， 该研究成果对类似工程的施工 具有一定的借鉴价值和指导作用。
２ 工 程 概 况
２ １ 地 质水 文条件 ．
隧道式锚碇 （ 即本文讨论的隧道锚 ） 主要依靠填充 ， 于岩体 中的锚塞体和岩体 的摩 阻力来提供缆索拉 力 ； 一般 可 以用于河 岸 有坚 固 的基 岩 的情况 下 ； 它 极 大节省工程数量 ， 降低工程造价是其主要优势 。 ｊ
层 的完 整性 。
４ 隧道锚开挖
ｄ １ 爆 破 ．
锚 碇 的整 个 开 挖 均采 用 微 台阶 光 面 爆 破 开 挖
（ ）大倾角、 ２ 变断面隧道开挖工艺和出碴运输系 统及其安全性 问题。如何适应洞 内大坡道及频繁变
坡。
法。上台阶高度 为 ３ 即整个拱部 ） 每个循环为 ｍ（ ， １５ 上 台阶在掘进 ４ ５ ．ｍ， ． ｍ后 ， 开始 中下 台阶的开 挖， 中下台阶开挖的每个循环为 ３ 即在整个工作 ｍ，
隧道 式 锚碇 是在 基 岩 内 开凿 隧 道 ， 隧道 底 设 在
南溪长江大桥是宜泸高速公路宜宾段的控制性 工程 ， 结合详勘地质数据 ， 桥址区域土体的围岩完整 性较好 ， 强度不高， 其饱和抗压强度仅 ６ Ｐ ， Ｍ ａ有节理 裂隙 ， 有石膏软弱夹层 ； 围岩 主要为红色砂质泥岩 ，
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但是 ， 这种红色砂质泥岩即使没有遇水 ， 仅仅是在湿 度较大的潮湿 环境 下也会有 明显 的风化和软 化现
象； 经现场观察 ， ５～ ｈ后 ， 在 ６ 岩块 出现 明显的风化
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２ ２ 锚碇 构造 ．
短台阶法施工 ， 即整个拱圈部分为一个上台阶， 开挖 过程中先对上 台阶超前 引进 ， 直墙 部分落后 ４ ５ ．ｍ
跟进 ， 开挖 时采 用短 进尺 ， 钢拱 架 和锚 喷支护 紧跟 随
的形式 进 行施 工 。
（ ）开挖减小 对 围岩扰动 ， １ 保持洞 室完 整性。 因本 隧道 锚上 方 ２ ｍ 位置 附近 还 有 两条 水 平 隧 道 ， ３
中图分类号 ： ４５ 文献标 识码 ： 文章编号 ：０ ９— ８２ ２ １ ）５—０５ ０ Ｕ５ Ｂ １０ ３ ４ （０ １ ０ ０ ２— ７
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总第 １ １ １ 期 ２１ ０ １年第 ５期
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最豢橇瞧逮 嚣攮麟 攮誉睡意
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锚锭板或填塞一段混凝土作为锚块 ， 此来提供设 借
收 稿 日期 ：０ ｌ ７— ７ ２ １ 一０ ２
作者简介 ： 闵祥（ ９７一 ， ， １ ７ ） 男 汉族 ， 四川省成都人 ， 工程师 ， 主要从事桥梁建设工作 ， ｍ ｉ７ ４ ８ ８２ ｑｔｍ。 Ｅ— ａ ：１６ ０ ２ ＠ｑ ．ｏ ｌ
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计需要的缆索 拉力。隧道锚 的施 工技术 由于倾 角
大、 开挖要 求对 围岩 的扰 动小 、 面逐渐 加大 且属 于 断
大断面隧道、 左右隧道锚开挖时相互影响等特点 ， 决 定了其施工技术与常规隧道差异性较大。本文通过 总 结宜 泸高 速公路 南溪 长江 大桥 泸州岸 隧道式锚 碇
开 挖施 工技 术 ， 开 挖 过 程 中 的各 个 施 工 环节 进 行 对 介 绍 和分析 ， 出针 对 此 种 隧道 结 构 形 式 开挖 的施 提