巖錨在山區(qū)無(wú)支撐纜索吊裝系統(tǒng)的應(yīng)用

楊永

摘? 要：山區(qū)建設(shè)工程中，多以較大跨徑的鋼管混凝土拱橋梁跨越障礙物，由于受所處地形限制無(wú)法使用大型設(shè)備進(jìn)行施工，故無(wú)支撐纜索吊裝系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于該類橋的施工中。纜索吊裝系統(tǒng)常用的錨碇有：重力式錨、樁錨、隧道錨、巖錨等，其中巖錨工程量最小，施工時(shí)間短，成本低，文章以尖山特大橋新建工程為例介紹其在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：巖錨;山區(qū);支撐纜索吊裝系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TV544? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）26-0162-03

Abstract： In mountain construction projects， most of the long-span concrete-filled steel tubular arch bridges cross obstacles， the constraints of the terrain can not use large-scale equipment for construction， therefore the unsupported cable hoisting system is widely used in the construction of this kind of bridges. The anchorages commonly used in cable hoisting system are gravity anchor， pile anchor， tunnel anchor， rock anchor and so on. Among them， the quantity of rock anchor is the smallest， the construction time is short and the cost is low. This paper takes the new construction project of Jianshan Bridge as an example to introduce its application in this system.

Keywords： rock anchor; mountain area; supporting cable hoisting system

1 工程概況

尖山溝特大橋位于文縣尖山鄉(xiāng)老爺廟村，橋位距離尖山溝下游與洋湯河匯合處約1300m，跨越尖山溝及村道。尖山溝特大橋左線為2×25m組合梁+14×16.8m上承式鋼管混凝土拱橋+5×25m組合梁，右線為5×30m組合梁+14×16.8上承式鋼管混凝土拱橋+4×30m組合梁。

尖山溝特大橋主橋采用計(jì)算跨徑220m的上承式鋼管混凝土變截面桁架拱，拱軸線采用懸鏈線，拱軸線系數(shù)m=1.28，矢高h(yuǎn)=44m，矢跨比f(wàn)=1/5。

橋位地處隴南山地，屬秦嶺山脈西延部分中低山區(qū)的白龍江支流羊湯河右岸支溝尖山溝溝谷及山麓斜坡區(qū)，跨尖山溝，地勢(shì)起伏較大，尖山溝兩岸漫灘及階地較發(fā)育，河面較平坦寬闊，兩岸陡坡區(qū)基巖淺埋或裸露。橋位處兩岸巖層裂隙發(fā)育，山體表面為強(qiáng)風(fēng)化巖層，巖層以板巖為主，鉆孔揭露厚度約1.5-4m，承載力基本容許值為400kPa。 橋位區(qū)內(nèi)地下水按含水介質(zhì)和埋藏條件可分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖溶裂隙水、層狀基巖裂隙水。

2 纜索吊裝系統(tǒng)構(gòu)成

纜索吊裝系統(tǒng)按其工作性質(zhì)一般可分為五個(gè)基本組成部分：主索、工作索、塔架、卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)及錨固裝置。其中工作索包括起重索、牽引索和扣索等。纜索吊裝的工作原理是利用主索承擔(dān)吊重和作為跑車軌道，跑車上的起重裝置和牽引裝置將加工好的節(jié)段吊件吊起、升降、運(yùn)輸和安裝。

橋梁兩側(cè)山勢(shì)陡峻呈U型，場(chǎng)地狹窄，山頂離橋面高差大，經(jīng)對(duì)比分析，確定采用無(wú)支架纜索吊裝方案。

3 錨碇系統(tǒng)的選擇

考慮到地形條件、成本、工期、安全及對(duì)下方主干道路通行的影響，經(jīng)對(duì)比分析，采用工程量相對(duì)較小、成本較低、工期較短、安全風(fēng)險(xiǎn)較低的巖錨作為該系統(tǒng)的錨碇。

4 巖錨設(shè)計(jì)

山體表面為強(qiáng)風(fēng)化巖層，其中風(fēng)化巖體巖芯較完整，適合錨索結(jié)構(gòu)，因而兩岸主錨碇設(shè)計(jì)為錨索分配梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)錨索S1錨固型鋼分配梁F1，在分配梁F1上設(shè)置轉(zhuǎn)向滑輪來(lái)引導(dǎo)牽引索和承重索，通過(guò)錨索S2錨固型鋼分配梁F2，在分配梁F2上設(shè)置錨固梁來(lái)錨固主索。

分配梁F1采用2I32的型鋼焊接而成，F(xiàn)1預(yù)埋在錨碇體內(nèi)，并通過(guò)錨索S1錨固。分配梁F1采用2HN588×300的型鋼焊接而成，F(xiàn)2預(yù)埋在錨碇體內(nèi)，并通過(guò)錨索S2錨固。

5 巖錨計(jì)算

根據(jù)《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》GB50086-2015，4.3.3條：當(dāng)錨固段長(zhǎng)大于8m（巖層）和12m（土層）時(shí)，錨桿極限抗拔承載力的提高極為有限或不再提高。故錨索S1、S2的計(jì)算長(zhǎng)度按8.0m取值。

以S1為例進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋驗(yàn)算：

（1）工藝流程

坡面修整→錨孔測(cè)放→鉆機(jī)就位→巖錨鉆孔→錨索安裝→錨孔注漿→錨索張拉、壓漿、補(bǔ)漿→封錨→拉拔試驗(yàn)。

（2）巖錨鉆孔

a.坡面修整：放樣出開(kāi)挖線，用人工從上而下修坡，并在開(kāi)挖位置上方增設(shè)截水天溝，避免雨水侵蝕，引起塌方。

b.施作錨孔：選用錨固鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，將鉆機(jī)就位于作業(yè)面，然后調(diào)整鉆機(jī)縱、橫向位置。讓鉆桿對(duì)準(zhǔn)巖錨孔位，使用全站儀確定鉆桿的傾角，精確定位后，將鉆機(jī)固定，進(jìn)行鉆孔施工。工藝為：定位→鉆孔→高壓風(fēng)清孔。

錨孔測(cè)放：采用全站儀準(zhǔn)確放樣出各個(gè)孔的位置，錨孔位置偏差不得超過(guò)±20mm，對(duì)測(cè)放并驗(yàn)收合格的錨孔位置進(jìn)行編號(hào)，并用油漆標(biāo)示在現(xiàn)場(chǎng)坡面上。

鉆機(jī)就位：搭設(shè)滿足鉆孔、下錨和注漿施工所需承載能力和穩(wěn)固條件的腳手架，并確保錨孔開(kāi)鉆就位縱橫誤差不得超過(guò)±10mm，高程誤差不得超過(guò)±10mm，鉆孔傾角和方向符合設(shè)計(jì)要求，傾角允許誤差位±1.0°，方位允許誤差±2.0°。

鉆進(jìn)方式：錨孔鉆進(jìn)采用干鉆，以確保錨固工程施工不至于惡化邊坡巖土工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(jié)性能。

鉆進(jìn)過(guò)程：錨索鉆孔施工要加強(qiáng)鉆機(jī)的導(dǎo)向作用，及時(shí)檢測(cè)孔斜誤差，合理采用糾偏措施，確保錨索鉆孔滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)每個(gè)孔的地層變化，鉆進(jìn)狀態(tài)（鉆壓、鉆速）、地下水及一些特殊情況作好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄。如遇塌孔縮孔等不良鉆進(jìn)現(xiàn)象時(shí)，須立即停鉆，及時(shí)進(jìn)行孔道固壁灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.3MPa），待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進(jìn)。

錨孔清理：鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆1～2分鐘。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯，必須清理干凈，在鉆孔完成后，使用高壓風(fēng)（風(fēng)壓0.2～0.4MPa）將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度。如果需處理錨孔內(nèi)部積聚水體，一般采用灌漿封堵二次鉆進(jìn)等方法處理。

錨孔檢驗(yàn)：鉆孔結(jié)束后，須經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下道工序。

（3）錨索體制作及安裝

錨索單根索體在車間生產(chǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)組裝完成，其制作程序?yàn)椋合铝稀幩鳌M裝導(dǎo)向帽及波紋管→驗(yàn)索→存放。

錨索下料長(zhǎng)度應(yīng)按錨索實(shí)際孔深、錨具厚度、張拉設(shè)備長(zhǎng)度、錨索測(cè)力計(jì)厚度和調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的總和考慮，鋼絞線采用砂輪切割機(jī)切割，用鋼卷尺丈量，其誤差在5mm以內(nèi)。

錨束內(nèi)各鋼絞線錨固段長(zhǎng)度應(yīng)一致，否則將影響張拉效果，錨固段頂部安裝導(dǎo)向帽，方便順利下錨。鋼絞線應(yīng)按一定規(guī)律編排并綁扎成束，內(nèi)隔離支架和外對(duì)中支架均采用鋼板加工。對(duì)中隔離支架選用成品塑料隔離架，并固定牢，防止錨索安裝時(shí)滑動(dòng);自由段內(nèi)采用鐵絲綁扎，鋼絞線用注黃油的PVC管包裹。

（4）錨固注漿

錨固段采用M20水泥漿在1～2MPa的壓力下進(jìn)行灌注，漿液的配比經(jīng)試驗(yàn)確定，漿液中應(yīng)摻入一定數(shù)量的膨脹劑和早強(qiáng)劑，其28天的結(jié)石強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)值。

灌漿過(guò)程中，應(yīng)觀察出漿管的排水、排漿情況，當(dāng)排液比重與灌漿比重相同時(shí)，方可進(jìn)行屏漿，屏漿時(shí)間宜為20～30min。

錨固段灌漿長(zhǎng)度應(yīng)符合施工圖紙要求，阻塞器位置應(yīng)準(zhǔn)確，在有壓注漿時(shí)，不得產(chǎn)生滑移和串漿現(xiàn)象。灌漿自下而上一次施灌，進(jìn)漿必須連續(xù)。

（5）墊層施工、分配梁安裝

墊層鋼筋綁扎完成后，測(cè)量準(zhǔn)確放樣出分配梁及波紋管位置，并做好分配梁及波紋管預(yù)埋，波紋管需封堵密實(shí)，防止漏漿。墊層采用C30混凝土澆筑，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送至臨時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)位置，再由料斗吊至巖錨施工區(qū)域，小推車配合，進(jìn)行澆筑。

澆筑完成待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行分配梁安裝，纜索吊分配梁錨索錨固孔的開(kāi)設(shè)位置，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)錨索孔的竣工實(shí)測(cè)進(jìn)行調(diào)整。首先用導(dǎo)鏈和千斤頂將分配梁安放到設(shè)計(jì)位置固定牢靠，分配梁翼緣應(yīng)與墊層混凝土密貼，以避免局部受力，錨索從分配梁張拉預(yù)留孔中穿出，然后安裝工作錨具及夾片。

（6）張拉、鎖定、補(bǔ)漿

待錨固段的固結(jié)灌漿漿液、墊層混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，S1選用150t千斤頂、S2選用300t千斤頂進(jìn)行張拉。

錨索張拉采用整體張拉，張拉前，先進(jìn)行單束預(yù)緊，使錨索各股預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)力均勻，預(yù)緊按照兩邊對(duì)稱均衡張拉的原則，總體預(yù)緊力0.1P（P為設(shè)計(jì)荷載）。

錨索整體張拉程序：預(yù)緊→0.25P→0.5P→0.75P→1.0P→穩(wěn)壓鎖定荷載P'（P為設(shè)計(jì)荷載，P'為鎖定荷載）。除最后一次持續(xù)30min外，其余四次加載持續(xù)時(shí)間均為5min。加荷、卸荷速率應(yīng)緩慢平穩(wěn)。張拉時(shí)，升荷速率每分鐘不宜超過(guò)設(shè)計(jì)荷載的10%;卸荷速率每分鐘不宜超過(guò)設(shè)計(jì)荷載的20%。

錨索張拉鎖定后夾片錯(cuò)牙不應(yīng)大于2mm，否則應(yīng)退錨重新張拉。鎖定后的48h內(nèi)，若錨索應(yīng)力下降到設(shè)計(jì)值以下10%時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

（7）自由段封閉注漿、封錨

補(bǔ)償張拉后，將已配置好的塑料管插入界面預(yù)留孔，由塑料管孔自由端注漿，邊注漿邊提升塑料管，待水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭，并漫出1-2分鐘，證明自由段注漿飽滿，從錨具量起，留出長(zhǎng)5～10cm鋼絞線，其余部分截去，最后對(duì)錨頭采用混凝土進(jìn)行封錨。

（8）拉拔試驗(yàn)

在設(shè)計(jì)孔位的側(cè)面2m位置（與錨碇地質(zhì)條件相近）按照設(shè)計(jì)鉆孔要求和標(biāo)準(zhǔn)鉆設(shè)一根試驗(yàn)孔，按照工藝流程裝束，注漿，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，以驗(yàn)證錨索的錨固力。

7 施工監(jiān)控

成立監(jiān)控小組，安排專人每天巡查巖錨坡面，當(dāng)坡面表面發(fā)現(xiàn)裂縫時(shí)，及時(shí)設(shè)置裂縫觀測(cè)樁，實(shí)時(shí)觀測(cè)裂縫發(fā)展情況和趨勢(shì)。同時(shí)，利用全站儀采用直角坐標(biāo)法定期量測(cè)，分析坡面幾何外觀的變化情況，繪制坡面各觀測(cè)點(diǎn)在施工中的位移變化情況，及時(shí)了解坡面的變形范圍及位移大小。通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，提早發(fā)現(xiàn)安全隱患，并采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。

8 結(jié)束語(yǔ)

本橋采用巖錨作為無(wú)支架纜索吊裝系統(tǒng)錨碇，降低了工程的成本，縮短了工期，減少了對(duì)山體的破壞，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高效的工程施工，為同類條件橋梁施工提供了參考經(jīng)驗(yàn)，施工中需加強(qiáng)對(duì)纜索吊裝系統(tǒng)的監(jiān)控，及對(duì)大風(fēng)天氣的檢測(cè)，以確保施工安全。

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