隧道锚技术在大型悬索桥中的应用

2021-01-30

中国公路 2021年1期

（山西路桥第一工程有限公司，山西太原 030000）

一、工程介绍

某大桥是双索面索桥，其中主桥的长度1500m，桥北岸施工为隧道锚技术，而锚旋隧道长75m，锚塞体41m，水平方向高度差27m。该工程中锚塞体隧洞的开挖施工为三台阶开挖法，通过有轨矿车实现隧洞出渣；锚塞体隧洞为锚杆与钢结构拱架实现支护；大体积混凝土为水平分层浇筑模式。

二、施工方案设计

（一）洞内管线分布

该隧道洞内管线分布主要包括接风管、排水管、动力线路及高压水管等。其中送风管为软质风管，设于边墙一侧，与之相连的为高压水管和排水管等设备，同时在隧道洞内的另一侧墙设置动力线路和照明线路。

首先，隧道洞内的照明方式以高压汞灯为主，布局方式沿照明线路边墙布置，各高压汞灯间距离控制在8m；其次，送风管的安装需与地面保持一定距离（离地4.5m），而动力线路与地面的距离为4.0m。

（二）隧道洞内排水设计

1.隧道洞外排水

为了控制降雨对隧道施工带来不利影响，有效拦截地表水，应选择隧洞上方设置截水沟，同时基坑内部设置排水沟，控制地表水流入。同时，在基坑内部应建立集水井，通过水泵及时排出积水，建立一套可行的隧洞外部集水与排水系统。

2.隧道洞内排水

沿隧道洞内侧墙设置排水沟，并在隧道洞内前锚室与后锚室端部设置集水井，利用水泵及时地排出积水，建立有效的隧道洞内截水与排水系统。

（三）隧道洞口护拱设计

隧道洞口开挖之前开展超前支护，在超前支护的轮廓外侧建立1.2m护拱。该隧道洞口护拱施工顺序是：选择隧洞洞口的外围位置、超支一榻钢架、建立脚手架、完成支模与混凝土的喷射施工。

（四）隧洞出渣

该隧道洞内集渣与出渣等主要选择挖掘机作业方式，利用有轨矿车实现出渣运输，最后通过自卸卡车运输至指定场所。

三、锚碇隧洞开挖

该隧道工程隧洞开挖选择了“机械+人工+爆破”相融合的施工模式。因为左隧洞与右隧洞之间的距离较短，为了防止彼此影响，隧洞掘进施工必须错开。同时，在隧洞开挖施工中必须严格贯彻“短开挖”“快支护”“爆破规模严格把控”的基本原则，进一步提高隧洞围岩支护强度，防止造成隧洞围岩扰动。该隧洞开挖工程先开左隧洞，选择微台阶开挖施工方式，将前锚室划分成上台阶、中台阶及下台阶，分台阶开挖施工。由于全断面开挖施工方式断面较大，且支护难度系数高，为保证锚塞体与后锚室围岩的安全性和稳定性，需选择上台阶、中台阶及下台阶的分台阶开挖方式，各台阶的长度控制在2.5m～5m。同时，必须注意当爆破开挖结束后应及时完成支护作业。后开右隧洞，同样选择开挖施工方式，主要分为3个微台阶6个部分分次爆破，最后一次性出渣。

四、隧洞洞内支护

（一）超前支护施工

隧洞前锚室和锚塞体的前段应采用超前小导管实现超前支护，其类型是钢花管，规格是φ43mm×3.6mm×3.2m，选择外倾角（9°至11°）的方式打入隧洞围岩，通过环向形式布局拱部，间隔距离是46cm，尾部以焊接的方式连接工钢拱架。

（二）初期支护施工

爆破开挖隧洞成型后，需及时完成聚丙烯纤维网混凝土喷射（厚度是4cm，级别是C35）。然后完成钢支架和钢筋网的有效安装，并实现超前锚杆和小导管的注浆作业。最后依次喷射混凝土，直到混凝土厚度满足设计规定要求，在喷射混凝土强度达标后，方可开始下一轮爆破开挖施工。

此外，前锚室和锚塞体的前段应采用“I12钢拱架+中空注浆锚杆+钢筋网喷射混凝土”的模式实现初期支护施工，混凝土的厚度是30cm。

（三）前锚室和后锚室二次衬砌施工

隧道前锚室与后锚室的二次衬砌施工，选择厚度48cm、级别C35的钢筋混凝土。由于隧道锚是倾斜结构，难以通过隧道台车实现二次衬砌施工，因此选择脚手架实现混凝土的浇注施工。同时，为防止二次衬砌混凝土发生开裂问题，应选用水灰比相对偏低、骨灰比相对较大的混凝土合剂，然后采用一系列的养护措施。在混凝土浇注施工结束后，模板拆除时必须保证内部与外部温度差控制在18℃以内。

1.前锚室

锚塞体施工结束后，紧接着开展前锚室的二次衬砌施工，隧道洞口与前锚面间距离需控制在35m左右，然后将二次衬砌混凝土施工划分为4段完成，各段浇注长度应控制在8.0m左右，各段之间的接缝和隧洞轴线应保证互相垂直，具体施工如图1所示。

2.后锚室

在初期支护施工结束后，需立刻开始后锚室二次衬砌施工。从后锚室方面分析，二次衬砌施工要依次完成复合衬砌钢筋、预埋件的绑扎和安装，由于后锚室的复合衬砌层断面相对比较大，因此需要把混凝土顺着高度方向划分为3层，然后逐层完成混凝土浇注，沿隧洞轴向的各段混凝土浇注长度是8.0m。