悬索桥隧道锚施工.

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中交二航
悬索桥隧道式锚碇施工
覃宗华
2009年10月
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
中交二航
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
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
中交二航
1、隧道式锚碇简述
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
1、隧道锚简述
中交二航
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。 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。
15. 33
15.33
8.69
19
锚室
14.2
10.86 1.67
后锚面图
岩锚布置图
1.67
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
中交二航
2、隧道式锚碇施工
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
2.1 施工特点
中交二航
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 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
4700
1063.68
1067.98 落水洞 1064.19
1040.52 1016.09 B BBCZK10 1018.60 BBCZK12 A F
1068.20
右锚洞
BBCZK12 1057.03 BBCZK14 1073.05 1069.96 1032.76 1041.09 1050.41 1029.72 水流方向 1056.13 1064.39
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
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。
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
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
中交二航
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
2.2 洞室开挖施工 施工方法:
中交二航
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。 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。 前锚室左、右洞室开挖掌子面错开10-15m,避免相互扰动。
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
坝陵河大桥隧道锚结构及施工特点
中交二航
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。
位移值(mm)
-3.00 -6.00 -9.00 -12.00 05/11/22 05/12/24 06/1/25 日期 06/8/5
06/2/26
06/3/30
06/5/1
06/6/2
06/7/4
右锚洞B1断面周边三维位移监测Z方向位移时态曲线
4.00 2.00 0.00 Y1 B2 G B3 Y2
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
出渣运渣方式:
Hale Waihona Puke Baidu
中交二航
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。
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
炮 眼 钻 设
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
钢 拱 架 安 装
100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 -20.00 -40.00 -60.00 -80.00 -100.00 -120.00 06-1-19 06-2-13 06-3-10 06-4-4 06-4-29 06-5-24 06-6-18 06-7-13 06-8-7 日期 06-9-1 拱顶外侧 右拱腰外侧 左墙脚外侧 右墙脚外侧 左拱腰外侧 右拱脚外侧 左底板外侧 右底板外侧 左拱脚外侧 左墙中外侧 右墙中外侧
中交二航
现 场 测 试 分 析
锚碇围岩高密度电法 探测测线平面布置图 HSP声波反射法隧道锚碇开挖面 前方岩溶地质预报测线图
1022.87 1078.62 1044.39 1053.64 截水沟 1080.27 1078.98 镇宁(东) 1064.62 1071.35 1074.87 胜境关(西)
曲 线
应力(Mpa)
SUTONG 坝陵河大桥隧道锚碇左锚洞型钢外侧受力测试曲线图
BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
2)爆破专项研究和设计 请南京解放军工程兵学院爆破专家进行专项洞室爆破方案研究和 设计,分析研究爆破震动效应,拟定合理的爆破参数,确保围岩稳 定。 爆破设计要求采用减震、光面爆破,遵循浅钻孔、弱爆破、短进 尺、多循环、分台阶开挖原则。爆破震速控制在7cm/s,减少对围 岩和已完成结构的扰动。 炸药单耗:上台阶:1.5kg/m3;中、 下台阶:0.55kg/m3。对于Ⅲ级 围岩,周边眼间距E取0.45m, 周边眼抵抗线Wm取0.60m, 相对距离E/W为0.75, 装药集中度q(kg/m) 取0.20。
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
施工措施
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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 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。
1032.46 1039.46 C
边坡顶缘线 1057.33 D 坡脚线 1028.35 1032.42 BBCZK09 E BBCZK11 BBCZK13 1074.33 1069.50
左锚洞
1053.70 3676.7
1063.53 3
变压器
4
1075.16
1022.87 1022.87 桥轴线 1029.65 BCZK16 1025.74 1039.26 BCZK11
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
锚 杆 施 作
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
喷 射 混 凝 土 施

SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
装 渣 卸 渣
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
挖 机 上 下
工棚
1068.98
1016.88 1010.75
破石
1032.32
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
1062.74 1064.75 1041.02
1052.12
1073.46
2、隧道锚施工
3.00 0.00
中交二航
B1 Y2 B2 B3 Y1 B4 G
围 岩 断 面 周 边 三 维 位 移 时 态 曲 线
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
1、隧道锚简述
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隧道式锚碇由锚室结构、锚体 结构及散索鞍支墩结构组成。
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
1、隧道锚简述
中交二航
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)
纵断面图
40
3.58
15
15.33
3.06
岩锚
锚塞
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
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
围岩分析主要成果
中交二航
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; 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。
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; 3)加强掌子面前方围岩的地质超前预报。
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
中交二航
中间岩墙加固技术措施
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
关岭1号隧道中导坑
1045
19.9
岩溶发育区 溶洞
1035
1025
48.8
.9 29
F4-9
1015
61 .1
1005 995 985
泥质灰岩 白云质灰岩
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
左洞
中交二航
洞 室 成 型
右洞
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
2.3 关键施工技术
中交二航
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。
中交二航
开 挖 阶 段 钢 拱 架 应 力 监 测
应力(Mpa)
40.00 20.00 0.00 -20.00 -40.00 -60.00 06-3-1 日期 06-8-28
06-3-21 06-4-10 06-4-30 06-5-20 06-6-9
06-6-29 06-7-19
06-8-8
坝陵河大桥隧道锚碇右锚洞型钢外侧受力测试曲线图
位移值(mm)
-2.00 -4.00 -6.00 06-2-1
06-2-27
06-3-25 06-4-20 06-5-16 06-6-11
06-7-7
06-8-2
日期 06-8-28
左锚洞B4断面周边三维位移监测Z方向位移时态曲线 SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
100.00 80.00 60.00 左拱腰外侧 右拱脚外侧 左底板外侧 右底板外侧 左拱脚外侧 左墙中外侧 右墙中外侧 拱顶外侧 右拱腰外侧 左墙脚外侧 右墙脚外侧
洞身开挖施工示意图 说明 测设开挖轮廓线; 1 ① ② ③ 2 ① ② ③ ④ ⑤ 5 6 7 在洞身开挖完成后进行挂防水 板,施工二次衬砌。 3 4 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。 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。
SUTONG BRIDGE-苏通大桥
2、隧道锚施工
3)群洞效应监测及措施
中交二航
研究隧道锚洞室与关岭1#公路隧道以及周边岩体被探明的大型溶 洞群的相互作用关系,分析施工干扰,采用控制爆破,确定合理的 防范措施。
1085 落水洞
比例尺:1:1000
1075
1065
1055
4.2
+320
+335
溶洞
+371.6
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