悬索桥隧道式锚碇施工及质量控制要点

悬索桥隧道式锚碇施工及质量 控制要点
覃宗华
内容提纲
1、隧道式锚碇简述 2、隧道式锚碇施工 3、隧道式锚碇质量控制要点
1、隧道式锚碇简述
1、隧道锚简述
悬索桥锚碇是主缆锚固装置的总称。锚碇是将主缆的拉力传 递给地基基础，是支承主缆拉力的重要结构部分。
通常悬索桥采用的锚碇型式有重力式和隧道式，重力式锚碇 依靠其巨大的自重及其与地基之间的摩擦力和嵌固力来抵抗主缆 的拉力，如润扬大桥、阳逻大桥、西侯门大桥等；隧道式锚碇则 是将主缆中的大部分拉力直接传递给周围山体的基岩，如四渡河 大桥、坝陵河大桥、矮寨大桥等。隧道式锚碇的造价明显低于重 力式锚碇。
前锚室左、右洞室开挖掌子面错开10-15m，避免相互扰动。
2、隧道锚施工
锚塞体及后锚室围岩级别：Ⅲ、Ⅱ级,可采用全断面开挖，考虑 开挖断面过大，开挖时同样采用台阶开挖方法。
根据开挖断面情况分3～5个台阶，台阶长度3～5m。中、下台阶 采用左右分部开挖。开挖循环进尺取1.0～1.5m。
掌子面距离错开40m。单洞室开挖掘进。
2、隧道锚施工
装 渣 卸 渣
2、隧道锚施工
挖 机 上 下
2、隧道锚施工
左洞
洞
室
右洞
成
型
2、隧道锚施工
2.3 关键施工技术
1)围岩稳定性计算及仿真反演分析 根据围岩特性及拟定的开挖施工方案，对隧道锚开挖各工况条件 下的围岩净空收敛、拱顶下沉及应力应变变化进行定性和定量仿真 分析，优化洞室开挖施工工艺，及时提出围岩加固措施；同时依据 开挖过程中的围岩监控数据对围岩分析和理论计算进行验证。
3）加强掌子面前方围岩的地质超前预报。
2、隧道锚施工
中间岩墙加固技术措施
2、隧道锚施工
现 场 测 试 分 析
HSP声波反射法隧道锚碇开挖面 前方岩溶地质预报测线图
锚碇围岩高密度电法 探测测线平面布置图
为确保洞室安全，采取单洞开挖； 3）加强支护，及时支护。
技术措施
1）增设中间岩墙45°斜向固结灌浆； 2）增设中间岩墙φ32精扎螺纹钢对拉预应力锚杆，预拉力值150kN。
监测措施
1）加强爆破监测，控制爆破振动速度，确保满足安全振动速度 （7cm/s）要求；
2）加强围岩三维位移、拱架应力监测，信息化施工；
结构断面 洞内坡度大，断面变化频繁，作业空间小，施工难度大。
开挖及出渣 动态设计、动态施工； 出渣设备及方式合理。
监控 三维动态变形位移监控、支护结构应力监测
2、隧道锚施工
坝陵河大桥隧道锚结构及施工特点 西岸锚碇采用隧道式锚碇结构，锚碇规模世界第一。 锚洞轴线总长74.34m，后锚室左、右洞室最小间距7m；锚洞断
面尺寸：洞口10m×10.8m，洞底21m×25m；锚洞轴线倾斜度45°， 锚碇洞室总开挖量3.4万m3。
2、隧道锚施工
洞室开挖特点
大断面 小间距 陡倾角 岩溶发育 群洞效应
2、隧道锚施工
2.2 洞室开挖施工 施工方法：
洞口施工根据地质情况采用超前小导管注浆（超前管棚）、设 置洞口安全套拱，确保进洞安全。
15 15.33
纵断面图 40
19
岩锚
锚塞
锚室
14.2
后锚面图
15.33
15.33 8.69
3.06
3.58
10.86
1.67
1.67
岩锚布置图
2、隧道式锚碇施工
2、隧道锚施工
2.1 施工特点
结构受力 不同于一般的隧道，也不同于隧道辅助坑道斜井，隧道锚周边岩 体和锚体一起承受主缆传递的拉力。开挖过程中的岩体保护尤其 重要。 开挖方案、围岩稳定分析、爆破设计和施工
3）初期支护时效要求高，围岩整体性较差，自稳性较弱，岩 溶发育，支护滞后对塑性区的影响很大，开挖后初期支护需及时跟 进；
4）锚杆支护优化及岩墙加固措施对比分析。单独采用锚杆或 锚索，对塑性区的控制都不理想，而锚杆和锚索联合支护效果较好。
2、隧道锚施工
施工措施
1）降低单循环开挖进尺，控制在1.0～1.2m； 2）错开左右洞开挖掌子面距离，在错开距离不能满足40m的前提下
双洞掘进Von Mises等效应力分布 隧洞开挖完成后位移及变形矢量图
隧洞与夹层位置关系图
2、隧道锚施工
围岩分析主要成果
1）开挖顺序对围岩塑性变形影响显著，特别是对中间岩墙， 因此施工中必须避免双洞平行推进的施工顺序，左、右洞室开挖掌 子面需错开20-40m；
2）开挖进尺对围岩变形的影响，随着开挖进尺的减小，塑性 区的体积也随之逐渐变小，开挖进尺与塑性区的体积成正比关系， 因此施工中应采用“短进尺，分台阶”进行开挖；
在洞身开挖完成后进行挂防水 板，施工二次衬砌。
2、隧道锚施工
出渣运渣方式： 选用100型小型反铲挖掘机，有轨运输方式出渣，设置20t绞车、 6.0m3自卸运渣车。
2、隧道锚施工
炮 眼 钻 设
2、隧道锚施工
钢 拱 架 安 装
2、隧道锚施工
锚 杆 施 作
2、隧道锚施工
喷 射 混 凝 土 施 工
前锚室围岩级别：Ⅳ、Ⅲ级，采用短台阶法开挖。 上台阶先行开挖，一次开挖成形，下台阶紧跟，台阶长度3～5m。 采用风动凿岩机钻孔、人工装药，挖掘机退至安全地带时起爆，开 挖后的断面立即施作锚杆、挂钢筋网初喷混凝土，及时封闭岩面， 防止岩石收敛过快发生坍塌，钢拱架快速安装就位，连接钢筋，锁 脚锚杆稳固，使钢拱架连成整体受力均匀，再进行第二次复喷，使 喷射混凝土达到设计厚度。开挖循环进尺0.8～1.5m。
隧道式锚碇将主缆中的拉力直接传递给周围山体的基岩，因 而要求桥位处必须有良好的地质条件。但因其传力机理不明确, 受力条件要求、开挖施工要求高等,隧道锚的施工难度较大，是 悬索桥施工的重点和难点之一。
1、隧道锚简述
隧道式锚碇由锚室结构、锚体 结构及散索鞍支墩结构组成。
1、隧道锚简述
复合式锚碇：隧道式锚碇的锚体后方增加一定数量岩锚的隧道式锚 碇 （万州二桥）
洞身开挖施工示意图
说明
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1 ①
2 ①
5
测设开挖轮廓线；
② 3
③ 4
②③ 6
④⑤ 7
按照分台阶开挖方式，以图中①--③的开 挖顺序进行前锚室洞身开挖。每一台阶开 挖完成后及时进行中空锚杆、架钢拱、挂 网、喷射砼初期支护。
按照分台阶分块开挖方式，以图中①--⑤ 的开挖顺序进行锚塞体及后锚室洞身开挖。 每一台阶开挖完成后及时进行钢筋锚杆、 架钢格栅、挂网、喷射砼初期支护。