路橋隧道式錨碇大落差預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工工藝要點(diǎn)

王奎

（煙臺(tái)公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 煙臺(tái) 264000）

0 引言

在現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，懸索橋是最具跨越能力的橋梁類型，在跨越大河以及峽谷等距離較遠(yuǎn)的區(qū)域時(shí)應(yīng)用廣泛，而且懸索橋的傳力路徑十分明確，受力性能良好，運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，如果橋梁的跨度超過(guò)了1 500m，懸索橋依然是唯一選擇。在大跨度懸索橋的施工中，主纜錨固可以采用隧道式錨碇的方式，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于地質(zhì)地形優(yōu)勢(shì)的充分利用，提高施工的質(zhì)量和效率，降低不必要的成本投入，從整體角度保障橋梁工程的施工效果。

1 隧道式錨碇的結(jié)構(gòu)

錨碇結(jié)構(gòu)類型可以分為重力式錨碇和隧道式錨碇，其中，重力式錨碇又可以細(xì)分為直接基礎(chǔ)形式和人工基礎(chǔ)形式，對(duì)于地質(zhì)條件并沒(méi)有很高的要求，可以在平原區(qū)域進(jìn)行建設(shè)，也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的錨碇形式。隧道式錨碇則適用于巖體性能良好的區(qū)域，借助相應(yīng)的錨固系統(tǒng)，向錨板或者錨塞體傳遞拉力，然后通過(guò)其與錨室圍巖的夾持作用，經(jīng)由平面力的方式將應(yīng)力分散到圍巖中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于主纜索股的有效錨固。隧道式錨碇在實(shí)際應(yīng)用中，需要先在堅(jiān)固的圍巖中進(jìn)行隧道開(kāi)挖，然后進(jìn)行混凝土錨塞體的澆筑作業(yè)，通過(guò)錨碇和巖體對(duì)主纜索股的拉力進(jìn)行傳遞。隧道式錨碇本身有著合理的受力結(jié)構(gòu)，能夠?qū)鷰r的穩(wěn)定性充分發(fā)揮出來(lái)，而且開(kāi)挖量小，成本造價(jià)低廉，對(duì)于周邊環(huán)境的干擾較小。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中也需要明確，隧道式錨碇對(duì)于地質(zhì)條件存在一定的要求，在使用前需要先做好巖體強(qiáng)度試驗(yàn)[1]。

隧道式錨碇的結(jié)構(gòu)包括以下方面。

（1）前錨室

前錨室能夠與明洞共同構(gòu)筑起封閉的空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)主纜索的有效保護(hù)，而且在隧道開(kāi)挖初期，可以提供相應(yīng)的施工平臺(tái)，為后期轉(zhuǎn)索營(yíng)造出良好的空間，保證施工作業(yè)的順利完成。在開(kāi)挖初期，為了保證作業(yè)面的穩(wěn)定性，可以采用二次襯砌的作業(yè)方式。一般來(lái)講，主纜會(huì)在前錨室中分散錨固，考慮到主纜構(gòu)件在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)疲勞損傷或者腐蝕破壞的問(wèn)題，在完成前錨室的施工后，需要采取有效的防護(hù)措施來(lái)對(duì)主纜進(jìn)行保護(hù)。

（2）錨塞體

在隧道式錨碇中，錨塞體的主要功能是容納相應(yīng)的錨碇錨固體系，確保主纜的荷載能夠被傳遞到圍巖中，發(fā)揮出傳導(dǎo)作用，因此其也是隧道式錨碇的主要組成部分，必須具備足夠的強(qiáng)度，這樣才能很好地承受主纜帶來(lái)的拉力[2]。

（3）系統(tǒng)支護(hù)

在實(shí)際開(kāi)挖階段，很多時(shí)候都需要采用爆破施工的方式來(lái)提高效率，而這樣必然會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生擾動(dòng)，影響開(kāi)挖面整體的穩(wěn)定性。因此，在隧洞施工過(guò)程中，初期支護(hù)需要做好與開(kāi)挖工作的相互配合，要求在每開(kāi)挖一段距離后，先對(duì)鋼支架進(jìn)行搭設(shè)，做好錨桿、鋼筋網(wǎng)以及噴射混凝土的施工，形成支護(hù)系統(tǒng)。

（4）錨固系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)中所有構(gòu)件都必須采用空間布置的形式，保障構(gòu)件安裝精度和安裝位置準(zhǔn)確，并且需要在施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)筑起具備較高精度的定位系統(tǒng)，保證測(cè)量結(jié)果的精確性。錨固系統(tǒng)傳力的主要方式，是借助預(yù)應(yīng)力配合連接件，將主纜索的應(yīng)力傳遞到錨塊中。從錨固面空間的角度分析，一般都是采用后錨面錨固的方式[3]。

（5）后錨室

后錨室設(shè)置是為后期施工提供作業(yè)空間，本身并不會(huì)承受任何荷載，而且在后期作業(yè)中，可能會(huì)在混凝土錨塞體中，預(yù)留出能夠貫穿到后錨室的人洞。對(duì)照工程的具體情況分析，如果不需要對(duì)錨索進(jìn)行更換，可以對(duì)后錨室進(jìn)行回填，如果采用的是錨索和錨體相互分離式結(jié)構(gòu)，能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力錨固筋進(jìn)行維修，則可以不對(duì)后錨室進(jìn)行填充，為后期預(yù)應(yīng)力筋的更換提供便利[4]。

2 工程概況

某跨河大橋采用雙索面懸索橋結(jié)構(gòu)，主跨的長(zhǎng)度達(dá)到了600m，主纜索股為2×65 根，在河道北岸主纜錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了隧道式錨碇形式，結(jié)合實(shí)際情況，錨塞體的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為60m，錨碇開(kāi)挖的長(zhǎng)度為81m。在橫斷面頂部，采用了圓弧形結(jié)構(gòu)，其中，前錨面與后錨面頂部圓弧的半徑分別為5m 和7m，錨面尺寸則為10m×10m 以及14m×14m，底部和側(cè)壁為直線形結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力管道和壓漿管采用的都是無(wú)縫鋼管，尺寸分別是?114mm×5mm 和?28mm×3mm。結(jié)合工程的實(shí)際情況分析，在對(duì)隧道式錨碇進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有設(shè)置后錨室，這也使得作業(yè)人員必須在完成錨塞體的分層澆筑工作后，于前錨面位置實(shí)施預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉作業(yè)，等到預(yù)應(yīng)力張拉完成后，可以從后錨面進(jìn)行注漿。

3 預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工工藝要點(diǎn)

隧道式錨碇施工中，預(yù)應(yīng)力管道壓漿作業(yè)是非常重要的環(huán)節(jié)，壓漿的密實(shí)度將會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的穩(wěn)定性和耐久性產(chǎn)生直接影響。對(duì)照相應(yīng)的工程資料分析，在隧道式錨碇預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工中，如果不能保證壓漿的密實(shí)度，則可能出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)力損失或者銹蝕的問(wèn)題。而結(jié)合該工程的實(shí)際情況，隧道式錨碇錨塞體的長(zhǎng)度較大（60m），導(dǎo)致了前錨面出漿口和后錨面進(jìn)漿孔的高度落差達(dá)到了38m，加上沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)的后錨室，在施工過(guò)程中只能采用單一的壓漿形式，這種情況下，如果盲目地采用傳統(tǒng)的壓漿施工工藝，會(huì)對(duì)壓漿的密實(shí)度產(chǎn)生直接影響，而且施工難度相對(duì)較大[5]。

3.1 施工參數(shù)確定

結(jié)合該工程預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工的難點(diǎn)，在正式施工前，為了能夠最大限度地保證施工效果，需要做好必要的工藝試驗(yàn)，確定最佳施工參數(shù)，嚴(yán)格依照科學(xué)的參數(shù)信息，開(kāi)展相應(yīng)的施工作業(yè)。對(duì)照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，依照1∶1的比例，設(shè)計(jì)相應(yīng)的壓漿試驗(yàn)，以9m 為標(biāo)準(zhǔn)，逐步接長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力管道，同時(shí)，在對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行實(shí)際安裝的過(guò)程中，需要以1m 為間隔，做好管道定位工作，確保管道整體順直，能夠保持與錨塞體鋼絞線角度的一致性。壓漿管道的安裝需要和預(yù)應(yīng)力管道的安裝保持同步[6]。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線需要在隧道外，依照設(shè)計(jì)要求的長(zhǎng)度開(kāi)展下料操作，然后從前錨面朝著后錨面進(jìn)行穿束，前錨面預(yù)應(yīng)力管道端口需要使用鋼板做好封堵工作，在焊接口位置，設(shè)置6個(gè)加勁板來(lái)保證加固效果。完成預(yù)應(yīng)力管道以及預(yù)應(yīng)力筋的安裝后，需要在前錨面設(shè)置好相應(yīng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)（10t級(jí)），對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行拉直，確保其不會(huì)與預(yù)應(yīng)力管道的內(nèi)壁產(chǎn)生碰撞。

在試驗(yàn)中，工作人員必須切實(shí)做好壓力的調(diào)節(jié)和控制，確保壓漿的壓力數(shù)值為0.8MPa，在壓漿試驗(yàn)結(jié)束48h 后，將預(yù)應(yīng)力管道均勻分割成4 段，檢查斷面壓漿的密實(shí)度。結(jié)果顯示，壓漿的密實(shí)度能夠滿足工程實(shí)踐的需求[7]。

3.2 管道安裝

一方面，在針對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行安裝的過(guò)程中，需要采用法蘭盤連接的形式，法蘭盤本身的厚度為1cm。為了能夠最大限度地保障壓漿密實(shí)度，避免出現(xiàn)漏漿問(wèn)題，要求將預(yù)應(yīng)力管道和法蘭盤牢固焊接在一起，焊縫的高度不能低于8mm。另外，應(yīng)該在法蘭盤連接的接縫位置，安裝相應(yīng)的橡膠墊圈，做好密封處理，以最大限度地保障連接的緊密性，避免出現(xiàn)接頭漏漿問(wèn)題。處理完成后需要進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)無(wú)誤后才能繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的施工操作。另一方面，在針對(duì)預(yù)應(yīng)力壓漿管進(jìn)行安裝施工的過(guò)程中，采用的是外徑為27mm 的無(wú)縫鋼管，使用絲扣套筒對(duì)接頭進(jìn)行處理，同樣要求連接緊密，確保不存在漏漿的問(wèn)題[8]。

3.3 錨具安裝

錨具和鋼絞線的安裝應(yīng)該同步進(jìn)行，對(duì)于工程技術(shù)人員而言，在完成預(yù)應(yīng)力管道和壓漿管的安裝施工后，需要對(duì)其進(jìn)行全面檢驗(yàn)，確認(rèn)不存在任何問(wèn)題和隱患之后，可以實(shí)施鋼絞線穿束工作。結(jié)合該工程的實(shí)際情況分析，在預(yù)應(yīng)力管道中，需要穿入的預(yù)應(yīng)力鋼絞線數(shù)量為19 根，要求鋼絞線具備較高強(qiáng)度和低松弛性，這樣在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的過(guò)程中，才不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的拉伸變形。鋼絞線穿束完成后，需要在后錨面位置，對(duì)錨具進(jìn)行安裝，錨具的接頭應(yīng)該焊接到預(yù)應(yīng)力管道接頭上，保證焊接的牢固性。

3.4 鋼束張拉調(diào)直

預(yù)應(yīng)力鋼束和錨具安裝結(jié)束后，為了避免鋼束和預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)壁或者彎曲位置發(fā)生碰撞，對(duì)壓漿的效果產(chǎn)生負(fù)面影響，需要對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行張拉和調(diào)直作業(yè)，在實(shí)際操作中，可以使用卷?yè)P(yáng)機(jī)先對(duì)鋼束進(jìn)行調(diào)直操作[9]，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，具體的張拉數(shù)值可以參考上述壓漿試驗(yàn)確定的數(shù)據(jù)，在張拉的過(guò)程中需要對(duì)張拉力進(jìn)行嚴(yán)格控制，逐步增加，以免張拉力過(guò)大出現(xiàn)鋼絞線斷裂的情況。

3.5 管道壓漿

上述所有工作結(jié)束后，都需要做好檢查驗(yàn)收，確認(rèn)無(wú)誤后，才能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道的壓漿作業(yè)。結(jié)合該工程的實(shí)際情況分析，因?yàn)檫M(jìn)漿口和出漿口的落差較大，壓漿施工作業(yè)中對(duì)于施工工藝和施工設(shè)備有著非常嚴(yán)格的要求。為了保障施工的質(zhì)量和效果，最大限度地避免質(zhì)量隱患，在該工程中，引入了BGM型智能壓漿機(jī)，構(gòu)筑起了相應(yīng)的智能化預(yù)應(yīng)力管道壓漿系統(tǒng)，選擇的壓漿料強(qiáng)度為50MPa，要求壓漿料拌和的時(shí)間在90s以上，從開(kāi)始調(diào)制到壓入管道中，前后間隔時(shí)間最多不能超過(guò)45min，需要從后錨面設(shè)置的進(jìn)漿管進(jìn)漿，前錨面出漿。等到前錨面流出的漿液變濃后，可以將出漿孔封閉，維持壓漿機(jī)壓力為0.5MPa，保持3min左右[10]。

3.6 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

對(duì)照具體的施工情況分析，在引入智能壓漿技術(shù)的情況下，隧道式錨碇的施工質(zhì)量和施工效率得到了有效保障，能夠滿足工程設(shè)計(jì)施工方案的要求，而且施工成本相比傳統(tǒng)壓漿施工工藝更低，整體施工效果良好。對(duì)智能壓漿技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，其主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：

（1）借助智能壓漿設(shè)備以及相應(yīng)的工藝控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)部壓力以及漿液流量的有效調(diào)節(jié)，確保壓漿管內(nèi)部的空氣能夠通過(guò)出漿口全部排出，將管道內(nèi)可能存在的殘余物質(zhì)帶出，保證了管道內(nèi)部的清潔度，確保了后續(xù)漿液的密實(shí)度。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)于灌漿壓力的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)和控制。智能壓漿設(shè)備可以幫助工程技術(shù)人員解決大落差下隧道式錨碇施工中存在的灌漿壓力不足問(wèn)題，在設(shè)置灌漿壓力的過(guò)程中，需要參照相關(guān)規(guī)范要求的出漿口的最低壓力值。等到灌漿結(jié)束并將出漿口關(guān)閉后，需要將管道內(nèi)部的壓力保持在0.5MPa以上，穩(wěn)壓時(shí)間不低于3min。

（3）可以對(duì)預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)部的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)管道內(nèi)部漿液的體積和充盈程度進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，明確返漿流量，確保壓漿的效果；可以對(duì)壓漿的過(guò)程進(jìn)行規(guī)范，利用相應(yīng)的智能化程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)壓漿過(guò)程的有效控制，不會(huì)受到人為因素的影響，在壓漿過(guò)程中，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)灌漿壓力、灌漿流量、充盈程度以及穩(wěn)壓時(shí)間等指標(biāo)，最大限度地保障壓漿效果[11]。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在懸索橋施工中，隧道式錨碇有著較為廣泛的應(yīng)用，但其本身的受力機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于施工管理工作要求較高，需要技術(shù)人員做好深入研究和有效管理。面對(duì)較大的落差，在隧道式錨碇預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工中，需要借助相應(yīng)的壓漿試驗(yàn)，確定好施工參數(shù)，然后引入智能化壓漿設(shè)備，對(duì)大落差預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工中存在的難點(diǎn)進(jìn)行解決，保證隧道式錨碇預(yù)應(yīng)力施工的整體質(zhì)量。