悬索桥复合式隧道锚碇施工工法[详细]

悬索桥复合式隧道锚碇施工工法

1．前言

悬索桥是特大跨径桥梁中最主要的桥梁型式,一般来说其经济跨径为500m以上,适用于宽阔的海湾、水深流急的江河和大跨度的山区山谷、峡谷等。

锚碇是悬索桥的主要承重结构,要抵抗来自主缆的拉力,并传递给地基基础。锚碇按结构形式可分为重力式锚碇和隧道式锚碇。重力式锚碇依靠其巨大自重来抵抗主缆的垂直拉力,一般要求地基具有较大的承载力,水平分力则由锚碇与地基间的摩擦力或嵌固力来抵抗；隧道式锚碇则是将主缆中的拉力直接传递给周围的基岩,只适合在基岩坚实完整的地区。为了在地质条件较差的桥位处也能采用隧道式锚碇,近年来在我国悬索桥设计中,出现了一种在隧道式锚碇的锚体后方增加一定数量岩锚的隧道式锚碇,这些附加的岩锚进一步将主缆的拉力传递给更深层的基岩,分担了主缆部分拉力,从而提高了在地质条件较差的桥位处隧道式锚碇的锚固能力,扩大了隧道式锚碇的应用范围。这种在锚体后方增加岩锚的隧道式锚碇,称之为复合式隧道锚碇。复合式隧道锚碇是一种新型的悬索桥锚固方式,由于其结构型式的变化,使这种锚碇的施工过程更加复杂化,出现了许多新的施工工艺、技术和方法。

《一种隧道式锚碇洞室的开挖爆破方法》获国家发明专利、《悬索桥复合式隧道锚碇施工技术》获20__年度XX省XX市科学技术进步二等奖及XX省科技三等奖、中国路桥集团科技进步二等奖、20__年第三届西安丝绸之路国际科技论坛优秀论文,《减少斜式隧道锚超挖》获20__年全国“金圣杯”QC成果发表赛二等奖、《确保锚塞体混凝土不产生裂缝》获20__年全国“玉柴杯”QC成果发表赛一等奖及20__年“全国优秀质量管理小组”奖、《提高悬索桥预应力锚固系统形成精度》获20__年“全国工程建设优秀质量管理小组”奖、万州二桥获20__年度国家优质工程银质奖。

2．工法特点

2.1工法使用功能简介

隧道式锚碇相对于重力式锚碇有巨大的经济效益,主要适用于地质情况良好的地方。复合式隧道锚由于岩锚存在分担了主缆部分拉力,能适用于基岩情况较差的地

方,能克服不良地质的影响。

2.2施工方法上的特点

2.2.1地质条件较差的隧道锚开挖选用微台阶开挖法,整个开挖均采用光面爆破,非电毫秒差控制爆破技术,能够很好地控制开挖断面尺寸。

2.2.2洞口软弱围岩地段及洞身岩溶强发育地段,采用超前锚杆加固拱部软弱岩体,能确保围岩稳定和施工安全。

2.2.3初期支护伴随着锚碇开挖的进度进行,开挖一段支护一段。

2.2.4洞室二衬施工在初衬完工后进行,采用支架法施工。

2.2.5岩锚采用拉压分散型锚索,能有效提高抗拔力。

2.2.6预应力系统安装是隧道式锚碇施工中精度要求最高的一项工作,大体积混凝土施工是其中难度较大的一道工序。

3．适用范围

本工法适用于岩体整体稳定性好的山区悬索桥隧道式锚碇,尤其是地质条件较差的复合式隧道锚碇的施工。

4．工艺原理

4.1复合式隧道锚碇的工作原理

悬索桥复合式隧道锚碇的锚体嵌入基岩内,锚体后方增加一定数量的岩锚,将主缆中的拉力传递给锚体周边围岩和锚后更深层岩体,从而提高了在地质情况较差的桥位处隧道式锚碇的锚固能力。

复合式隧道锚的传力途径为:

→周边围岩

主缆索股→调节拉杆→锚固连接→锚体―

→岩锚→更深层岩体

4.2预应力锚固系统的构造

预应力锚固系统包括岩锚、定位钢支架、锚塞体预应力锚固体系。锚塞体预应力锚固系统由拉杆、索股锚固连接器和P型预应力锚等组成,锚塞体预应力锚固体系通过联结器和岩锚连接,如图4.2所示。

图4.2 锚固系统示意图

4.2.1岩锚施工

1、岩锚概念

岩锚,即岩土锚固,是一种将受拉锚杆埋入地层,利用锚杆周边岩体强度,进而加固岩面或者使结构物在岩面上牢固生根的技术。将岩锚应用于隧道式锚碇中是一种创新。

2、岩锚的分类

预应力岩锚的锚固方式按锚杆周边灌浆体和岩体的传力形式可分为:受拉型、受压型、拉压分散型,如图4.2.1所示。

拉力型锚索

压力型锚索

拉压分散性锚索

图4.2.1 岩锚的锚固方式

1)受拉型岩锚锚索周围灌浆体处于受拉状态,整个锚固段的应力分布很不均匀,锚固段顶部应力最大,其峰值剪应力可达到平均剪应力的4～8倍,向下逐步减小,因而拉伸裂缝和剥离现象首先出现在顶端。

2)在受压型岩锚中,荷载是通过承载板传递压应力,在这种情况下,水泥砂浆体处在受压状态,但锚固段内的应力分布仍不均匀,承载板处压应力最大,向上逐步减小。

3)将以上两种锚固型式的缺点进行改进,发展成拉压分散型锚索,或称为复合型岩锚锚索。在这种岩锚锚索结构中,锚固段受力最为均匀,当锚索承受荷载后,在锚固段拉应力依靠锚索和水泥砂浆体之间的粘结分段传递,压应力由承载板分段向水泥砂浆体传递,并将荷载传递给周围的岩体。复合型岩锚使荷载分散作用于整个锚固段长度上,而不是集中作用于其上部或下部,因此改善了锚固段的受力状态,使应力分布趋向均匀,并使最大应力值显著减小。这样在使用荷载条件下,可以防止岩锚中水泥砂浆体和周围岩体内产生裂缝或发生剥离现象。研究表明,就岩锚发生塑性滑移前的抗拔能力而言,采用压力型岩锚比拉力型岩锚可提高21.5%,而采用拉压分散型岩锚,则可使抗拔能力提高57.0%。

4.2.2锚塞体定位钢支架安装

锚塞体定位钢支架主要用于准确定位各根预应力管道的空间位置,同时又作为劲性骨架加固锚体。为保证预应力管道空间位置的精确性,其安装精度要求也较高。

4.2.3锚塞体预应力锚固体系施工

锚塞体预应力体系是整个悬索桥的生命线,精度要求十分严格,必须采用三维空间坐标精确逐个定位,并进行认真的检查核对。

4.3锚塞体混凝土浇筑

4.3.1锚塞体大体积混凝土需采取温控措施

一般单个锚塞体的混凝土方量都比较大,故应采取严格的温控措施以防止混凝土温度裂缝的产生。

4.3.2需对混凝土收缩进行补偿

隧道锚的锚塞体要求与周围基岩紧密结合,以便将悬索桥主缆的巨大拉力传递到基岩,为了防止混凝土收缩使锚体与基岩产生分离,在隧道锚碇内锚体混凝土施工时,应在混凝土中掺入适量的膨胀剂,对混凝土收缩进行补偿,增强锚体混凝土与周围基岩的紧密联系。

4.3.3混凝土抗渗要求高

为防止预应力体系受到腐蚀,锚塞体混凝土对抗渗有特殊要求。

4.4隧道锚碇中的防水

为减少洞内积水和空气湿度,使索股及锚具在大桥使用周期内不发生锈蚀、锚体周边围岩不被软化,对洞身内地质条件较差、岩层裂隙发育部位进行围岩压浆施工。

5．施工工艺流程及操作要求

5.1施工工序

隧道锚碇开挖→初期支护→围岩压浆→二衬支护→岩锚施工→锚塞体预应力体系安装→锚塞体混凝土施工→锚固体系成型。

5.2隧道锚碇的开挖

5.2.1开挖方案

1、洞口段开挖

在进行隧道锚施工时,洞口段施工是一项很关键的工作；因为岩体的表面岩层存在着不同程度的风化,使洞口段的围岩很不稳定,大断面的开挖容易出现冒顶或塌方。通常锚碇洞口段采用短段掘进、紧随支撑和尽快衬砌的施工方法。在洞口段开挖前,首先要做好洞口上方露天边坡和洞口周围的排水工程；如果在雨季施工还应搭设遮雨棚,以免地表水进入锚碇,影响洞身的掘进；同时还应做好洞内排水的准备工作。

短段挖掘衬砌法的优点是在地表围岩条件差的情况下,能够安全地进行开挖作业。这种方法就是把洞口段分成若干短段先掘后砌,每个短段的长度根据表面围岩的稳定情况定为2～4m。每开挖一个短段后,应及时进行初期支护；随着掘进工作向前推进,最靠近洞口处的几个短段,应尽快进行永久支护施工。通常情况下,洞口段的支护应进入稳定围岩中5m以上,具体长度视围岩情况而定。

2、洞身开挖

锚碇洞身开挖施工程序:测量放线→超前锚杆施工→炮眼布置→钻孔爆破→出渣→钻孔安装锚杆→架设钢拱架→安装钢筋网→喷射混凝土→下一轮爆破施工。

隧道锚洞身开挖施工在地质条件较好位置采用上拱部全断面超前掘进,下部10～20°斜面分层掘进方案；在地质条件较差位置采用微台阶开挖法,根据地质情况分三个或多个台阶进行,前一台阶超前后一台阶3～4.5m。锚碇开挖如图 5.2.1-1、5.2.1-2所示。

图5.2.1-1 锚碇分层掘进开挖示意图

侧面图立面图

②

③

图5.2.1-2 锚碇分台阶开挖示意图

在洞口软弱围岩地段及洞身岩溶强发育地段,在开挖前施工超前锚杆用于加固拱部软弱岩体,确保围岩稳定和施工安全。超前锚杆布置如图5.2.1-3所示。在局部地质条件极易坍塌处先布设压浆小导管,压浆待岩体稍稳固后再开挖,开挖一段、支护一段、封闭一段；开挖施工程序采用“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的基本工艺。

立面图

A-A剖面

1、超前锚杆一般用于Ⅲ类围岩地段，特别适用于洞口软弱

围岩地段及洞身岩溶强发育地段拱部加固。

2、超前锚杆与衬砌中线平行以8～15°仰角打入拱部围岩，

环向间距不小于0.4m，前后两排锚杆搭接长度不小于1.0m，锚杆

尾端焊接于钢拱架或系统锚杆的尾端。

图5.2.1-3 超前锚杆布置示意图

5.2.2钻爆施工

锚碇开挖爆破均采用光面爆破法,非电毫秒差控制爆破技术。根据断面大小、围岩性质和施工条件等确定掏槽眼、辅助眼和周边眼的布置形式和间距、总炮孔数目和装药量。为取得良好的掏槽爆破效果,在装药掏槽眼间设置空眼,空眼和装药眼间隔布置,眼距为(1～2)d(d为空眼直径),以3～7个炮眼为一组,按药眼与空眼距离,由近及远依次起爆,结合雷管段别时间间隔,确定依次起爆延期时间:孔深2m时,取50～75ms,孔深4～5m时,取75～110ms；第一次起爆炮孔线装药密度为0.55～0.8kg/m,而后依次起爆的炮孔,线装药密度逐渐增加,但不超过 1.2kg/m,；根据岩性和裂隙发育程度,辅助眼间距取0.4～0.8m,周边眼间距取0.4～0.8m；为在地质条件较差位置取得良好的爆破效果,保证开挖断面尺寸,在开挖轮廓线布置一排不装药的周边眼,间距取0.4～0.7m。

5.2.3出渣

出渣采用无轨运输,采用卷扬机拖拉轮式翻斗车出渣,装渣采用人工。

5.2.4通风排烟

起爆后,采用压入式通风排烟15min,作业人员方可进入工作面。

5.3锚碇的初期支护

锚碇每开挖完成一段后,首先进行锚杆的布孔、钻孔、压浆和杆体安装,接着架设钢支架,然后进行钢支架后部的钢筋网安装,最后进行喷射混凝土施工。钢支架通常为钢拱架,锚杆孔垂直于围岩面,喷射混凝土通常采用干喷法,一般进行数次喷射才能完成。由于锚碇的开挖顺序为先上拱、后侧墙、最后为仰拱,因此初期支护的施工顺序也与开挖顺序一样。

5.3.1锚杆施工

锚杆孔垂直于围岩面,锚杆和钢支架焊接牢固,锚杆后端的垫板紧贴围岩并焊接在锚杆上,钻好锚杆孔后,应及时进行注浆,防止局部围岩因地质较差与地下渗水较多,从而导致岩层坍落,堵塞锚杆孔,每一个锚杆孔的注浆必须饱满,这样才能达到设计要求,才能保证锚杆与围岩之间的粘结力。对于注浆作业必须注意以下几点:注浆开始或中途停止超过30min时,应用水或水泥浆润滑注浆管及其管路；往锚杆孔中注浆时,注浆管应插至距孔底50～100mm处,随着砂浆的注入,将注浆管缓慢匀速拔出；锚杆孔注浆饱满后,随即迅速将锚杆插入,锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%；锚杆杆体插入后,若锚杆孔内无砂浆流出,则应将锚杆拔出重新注浆。

5.3.2钢支架安装

隧道锚碇内的钢支架的安装分三次进行,第一次安装上拱部的钢支架,第二次安装侧墙部的钢支架,最后安装仰拱的钢支架。

钢支架的测量定位,应利用前面已架立好的钢支架起拱线来控制。在钢支架的架立过程中,一定要注意连接钢板的紧贴性,固定螺帽与螺栓之间的联接一定要紧密,以便保证钢支架在同一断面内。

5.3.3喷射混凝土的施工

1、锚碇初期支护的喷射混凝土施工通常采用干喷法。喷射混凝土施工对于整个锚碇初期支护的施工质量有很大的影响,因此必须重视这一工序的施工要求:首先在

进行拌料时,必须严格按实验室提供的配合比进行材料的称量与配合,水泥与速凝剂称量的误差均为±2%；砂与碎石称量的误差均为±3%；砂的含水率控制在5%～7%；干混合料每次的存放时间不应超过20min。

2、在喷射混凝土时,一定要保证喷头处的水压为0.15 MPa～0.20MPa；喷头与受喷岩面要保持垂直,并要注意保持0.60m～1.00m的喷射距离。喷射作业开始时,应先送风,后开机,再给料；结束时,应待料喷完后,再关风。向喷射机供料时应连续均匀,机器正常运转时,料斗内应保持足够的存料；喷射机的工作风压,应满足喷头处的压力在0.1 MPa左右。

3、施工时要注意减少喷射混凝土的回弹率,节约成本,侧墙段的回弹率不应大于15%,拱部不应大于25%。

5.4围岩压浆

锚碇开挖至设计洞底断面后,对锚碇内渗水情况进行量化的记录,以确定是否需要进行围岩压浆处理。

围岩压浆前首先进行试压。试压时在锚碇中选择几个典型部位进行。试压前,确定试压各项参数,具体设计参数包括:压浆孔深、压浆孔径、压浆孔距、压浆压力、压浆稳压时间、压浆材料和水灰比等。

压浆孔方向应垂直于岩面,为防止粉尘堵塞岩石的缝隙,造成压浆时浆液不畅,应采用真空倒吸法或高压水冲洗法进行清孔。成孔后进行压浆,注浆时压力值通常为1～4MPa,压浆压力值达4MPa后稳压几分钟(具体数据要根据试验结果来确定) 直至注满为止。

压浆后应检查压浆效果,具体检查方法可以采用取芯法或压水试验法,对局部存在压浆效果不好的部位再进行补压,直到洞室渗水降到最低限度且不再出现明水为止。

5.5岩锚施工

5.5.1施工准备

在隧道锚中锚体后端围岩的掌子面开挖完成后,将岩锚面采用喷射混凝土进行封闭。在岩锚孔开钻施工前,先搭设好钻机工作平台,同时应设置一定数量的固定点,作为岩锚施工定位网使用,以便精确地控制岩锚孔的成孔。

5.5.2岩锚孔放样

将岩锚前端面上的上拱部圆心定为三维坐标系的基点,计算出每个岩锚孔分别在岩锚前端、岩锚面处、岩锚后端的三维坐标以及相应的竖向、水平倾角等数据,列出各岩锚孔的相对三维坐标及角度参数表。采用全站仪用三维坐标法对各岩锚孔进行放样,在开钻前将各个岩锚孔的准确位置标记在岩锚面上。为了便于岩锚孔的放样与监测,将隧道锚岩锚前端面的每个岩锚孔,从上游至下游、从仰拱至顶拱依次进行编号。

5.5.3岩锚孔成孔

1、钻机的定位

采用适合在隧道锚中施工的钻机,将钻机就位至工作平台上,然后调整钻机纵、横向位置。让钻杆对准岩锚孔位,使用全站仪确定钻杆的倾角,精确定位后,将钻机固定。为了控制岩锚钻孔的角度,可根据钻孔的角度用木条制成带有垂球的三角板,将三角板靠在钻杆上,调整钻杆角度,当垂球的吊线与三角尺直角边重合时,即可开始钻孔作业。也可将钻机安放在或靠在按照岩锚孔设计角度制作的样架上施工,使得钻孔施工有较高的精度。

2、钻孔

钻孔位置确定以后,则可进行钻孔施工,岩锚孔钻得是否顺直,角度是否正确,是岩锚施工的关键。

3、清孔

当钻孔达到设计深度后,应及时用洁净高压水冲洗孔道,并用掏渣筒将钻渣彻底掏取干净。在锚索安装前应再次清孔,用软管伸入孔底,将孔内积水抽除干净,并检测钻孔深度。

5.5.4锚索的制作及安放

1、锚索的制作

岩锚锚索的制作按锚索结构图在专门的制索平台上进行。钢绞线下料时宜用砂轮切割,以免损伤钢材降低抗拉强度；锚索自由段应进行防腐处理,并套上塑料管等,使其与灌浆体隔离开。锚固段要保证锚索本身与灌浆体(砂浆或净浆)紧密的锚固在一起,如采用无粘结钢绞线,在锚固段内要将外包PE套按设计要求长度将其剥去。

2、锚索的安放

锚索安放时应能保证进浆和回浆管路畅通,避免锚索扭转；保证锚索在孔中位于对中位置,锚索较长时应设置对中支架。穿索时注意保护好各截面承载体、内支撑环和钢绞线未剥离的PE外套。钢绞线锚索应与灌浆管同时插入。穿索完成后,利用定位钢筋,将锚垫板、螺旋筋、灌浆管和排气管等全部就位并固定。

5.5.5岩锚的压浆与张拉

1、岩锚的压浆

锚索应位于锚孔中央,岩锚锚索放置就位后应及时进行压浆施工。在压浆过程中采用一次压浆法,停止压浆的标准是排气管出浓浆并稳压5min。水泥浆中掺入减水剂以减小泌水率,同时掺入膨胀剂以抵制水泥浆体的干缩,确保水泥浆体与孔道紧密形成一个整体。

2、岩锚张拉

当岩锚孔中压浆浆体的强度达设计张拉强度后,即可进行岩锚的张拉施工。复合型岩锚的张拉通常分级进行,每级持荷时间5min以上,中间过程不卸载。

5.6锚塞体大体积混凝土施工

5.6.1锚塞体内预应力锚固体系安装

1、定位钢支架安装

锚碇定位钢支架是正确锚固悬索桥主缆的重要构件,锚塞体定位钢支架主要用于准确定位各根预应力管道的空间位置,同时又作为劲性骨架加固锚体。为保证预应力管道空间位置的精确性,其安装精度要求也较高。

为保证预应力管道空间位置的精确性,利用全站仪采用三维坐标法测控每根预应力管道的空间坐标。

由于锚塞体混凝土体积庞大需进行分层浇筑,因此,为了施工的方便,定位钢支架亦分层进行施工,待下一层混凝土浇筑结束后,再进行上一层的定位钢支架的施工,依次循环进行。

2、预应力锚固体系安装

通常锚塞体内要设置与主缆索股相同根数的预应力锚束。在专门的制索平台上进行预应力束制作。

利用全站仪采用三维坐标法测控每根预应力管道的空间坐标,并以前锚面作为控制面,通过精确计算各根管道中心坐标位置,设置精度测量网点,确保每根预应力管道中心位置在允许的误差范围内。

为实现桥梁运行过程中的锚固体系单根钢绞线可换,锚塞体预应力管道采用蜂窝管,钢绞线张拉锚固后进行孔道防腐施工。

图5.6.1-1 预应力管道加工图5.6.1-2 预应力管道安装

5.6.2锚塞体大体积混凝土施工

1、合理选材、优化混凝土配合比设计

为了防止水化热温度过高使锚体混凝土内外温度差应力过大,造成危害性开裂,施工中采用水化热、水泥细度及C3S含量、含碱量低的水泥,水泥使用温度不超过50℃,对于普通硅酸盐水泥需经水化热试验比较后才选用；采用“双高掺” 技术,即在混凝土中掺加粉煤灰和减水剂,使用粉煤灰作为外掺剂代替部分水泥可将水泥用量减少到一个较低的水平,降低水化热,又提高了混凝土的和易性、可泵性；掺加缓凝减水剂可延长混凝土的缓凝时间,延缓水化热峰值出现的时间,有利于减小混凝土的最高温升；混凝土骨料级配也是影响混凝土强度和可泵性的关键因素,应适当加大骨料直径,采用1～3cm的碎石和中砂,含砂率可采用43～45％；为了保证锚体与围岩紧密结合在一起,减少锚体混凝土因收缩等因素影响其与围岩的紧密结合,掺加膨胀剂补偿混凝土收缩,并可提高混凝土的强度和抗渗能力。

2、分层混凝土浇筑

由于锚体混凝土的方量较大,属大体积混凝土施工,为解决好大体积混凝土由于温度应力引起的开裂,保证锚体混凝土的施工质量,单个锚体的混凝土浇筑采用水平

分层进行施工。分层厚度根据混凝土生产能力、温度和应力控制要求计算决定。每层混凝土的施工周期根据现场温度测控数据确定,一般不超过7d。

混凝土浇筑之前,对模板、钢筋及预埋件进行检查。模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净；模板的缝隙应填塞密实,模板内部应涂刷脱模剂；必须埋好冷却管。混凝土按斜向分层布料捣固成形,有序振捣,避免欠振,分层厚度小于50cm。为保证下层混凝土初凝前覆盖上层混凝土,混凝土初凝时间应为18～22h。

混凝土振捣的密实标志为混凝土停止下沉,不再冒气泡,表面呈现平坦、泛浆。

混凝土浇筑完成后,即在混凝土面层插入钢筋,以加强上下层混凝土的连接。

3、降低混凝土入仓温度

降低混凝土入仓温度使之符合温控要求。对混凝土原材料采取预冷措施:骨料设置遮阳棚,对碎石进行淋水降温；不使用新出厂的水泥,通常使用出厂14d后的常温水泥；拌和水采用冷却水,冷却水可通过冷却塔制作,也可在施工现场设置化冰池,采用冰屑制冷却水的方法获得。

4、通过冷却水散热

由于锚塞体是在岩洞中施工,施工时受四周基岩的约束,使锚体向四周的散热条件很差,已浇筑混凝土在锚体中产生的水化热量大部分只能由底部向洞口方向传递。为了降低大体积混凝土施工时每层混凝土中心温度,防止混凝土因中心温度过高,内表温差过大等而造成温度裂缝,在每层混凝土中设置冷却水管。冷却水管常用直径25～40mm、壁厚1.2～2.0mm的电焊钢管,按蛇形布置,水平间距1.0m,竖向间距0.8～1.2m,冷却管距混凝土边缘为0.5～1.0m,距混凝土下表面0.5m,距混凝土顶面不大于1.0m,每根冷却水管长度不超过150m。冷却水管进出水口应集中布置,以利于统一管理。冷却管安装前对水管质量进行检查,使用设计要求的接头类型接长水管,安装完毕后通水检查。

冷却管在被混凝土铺盖之后即进行微小流量通水,以免管道被堵塞,在混凝土初凝之后加大流量,每一管圈通水流量0.9～2.0m3/h,冷却水与混凝土内部温差限制在20℃以内。为了使冷却水温度均衡,使管道中流出的水和返回的水温差不超过10℃,利用转换装置,每天更换一次通水方向,力求均匀冷却。通水冷却过程分二期进行,混凝土浇筑后即通水进行一期冷却,使混凝土内部最高温度和内外温差均在允许范围

之内；上一层混凝土浇筑时对下层已浇混凝土进行二期通水冷却,以降低层间温差。冷却完毕后冷却管内压入水泥砂浆封堵。

5、加强混凝土养护

为防止锚塞体混凝土内外温差过大,混凝土浇筑完成,终凝后即要覆盖麻袋、草垫等物进行保温,并将冷却水管出口置于表面养生。针对不同的气温条件,采取不同的温控措施。夏季炎热时以降温散热为主,冬季气温较低时注意混凝土的保温措施,可用草袋将洞口封闭,减少洞内气温与混凝土内部的温差,混凝土表面覆盖土工布等保温材料,同时加强通冷却水,通过这种内散外保的方法使混凝土整体上均匀降温。

6、大体积混凝土监测

锚碇大体积混凝土施工时,对混凝土内部最高温度、相邻两层及相邻两块之间的温差,必须进行监测。为了能及时掌握混凝土内部温度变化,在混凝土内部埋设测温计、测缝计和应变计等测温元件,从而掌握温度场变化,正确指导施工。

1)温度监测

温控线布设:在每层混凝土中间及两边各埋设一根温控线,用以观测混凝土内部温度变化值,每隔二层在混凝土表面下20cm处埋设一根温控线,以便随时掌握混凝土表面温度变化情况,温控线埋设后立即检查其工作状态是否正常,并在温控线埋设位置设明显标志以免被碰损坏。

温度监测要求:温度监测包括气温、混凝土原材料温度、混凝土拌合物温度、混凝土内部温度、冷却水温度等。混凝土温度监测频率见表5.6.2所示。

表5.6.2 混凝土监测频率表

在锚塞体混凝土层中部布置一组五向应变计及无应力计,用以监测在温度和化学作用下发生的混凝土应变,并通过应变计附近的无应力计观测混凝土的非应力应变,从而求得混凝土的应力应变。

7、冬季施工的安排

冬季施工是指根据当地多年气温资料,室外日平均气温连续5d 稳定低于5℃时混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土及砌体工程的施工。在这种情况下进行大体积混凝土施工,制定冬季施工措施如下:混凝土在抗压强度达不到40%前不可受冻,施工中将对新浇混凝土搭设保温棚,进行蒸汽养护,直到混凝土达到抗冻强度为止。混凝土的运输时间应尽量缩短,运输工具应有保温措施。用于拌制混凝土的各项材料的温度,均应满足混凝土拌和后所需温度。

5.7锚固体系形成 5.7.1预应力束张拉

锚下砼强度达到设计要求张拉强度和龄期时可进行锚体预应力钢束张拉。 1、张拉设备安装

1)安装限位板和千斤顶,使千斤顶止口对准限位板。

2)安装工具锚,与前端工作锚具对正,使孔位排列一致,防止钢绞线在千斤顶内发生交叉。

2、预应力束张拉

1)为方便施工,取后锚面一端进行张拉。

2)张拉过程分级进行,张拉程序为0→con σ%15→con σ%100→持荷2min 锚固,持荷2min 后压力表读数下降的,需要补充张力,使压力表读数回到con σ%100后再进行锚固。

3)记录每一级张拉应力和对应的伸长量。

4)按双控原则张拉,引伸量允许误差不超过±6%且无断丝。 5.7.2预应力管道防腐

可换式锚固体系预应力管道一般采用压注油脂防腐,对于预应力管道长度较长、压注油脂困难的,可采用压注石蜡方案代替。

1、压注油脂防腐 1)注油前准备工作

对前锚端多余钢绞线用砂轮机进行切除,然后装上夹片防松装置及保护罩,在保

护罩安装前用丙酮将装铜垫圈的沟槽及铜垫圈擦拭干净,再在沟槽内均匀涂上密封胶,放置约10min后将钢垫圈装人沟槽并压平,然后在铜垫圈外端面及内侧再涂上一些密封胶,装上保护罩,注意保护罩上的观测管应处于高位。对后锚面保护罩的安装相同于前锚面的保护罩安装,但注意应使注油口位置处于低位。

在连接器与锚垫板的缝隙间用环氧树脂涂抹填塞,灌油前检查保护罩、密封垫圈、锚垫板之间贴合密实性。用注油泵进行灌油。

2)注油操作工艺

待环氧树脂固结后,即可进行灌注油脂施工,注油在后锚端进行,此时前锚保护罩的观测端盖需打开排气,连接好注油泵、注油管、贮油桶、出油孔透明管。注油前先将注油泵内的空气排空,待注油管管口出油后再将其接到后锚端保护罩的进油口球阀上,注油泵从下到上灌注油脂,直到油脂从上锚头保护罩的出油孔透明管可见到油脂完全盖过钢绞线头。油脂灌注到离保护罩透明管出口时即停,防止油脂溢出污染环境。关掉注油截止阀,关闭保护罩上进油球阀,拆除注油管,并拧上前锚端观测管的端盖,用螺堵将出油口堵上,完成该束注油施工。

2、压注石蜡防腐

1)压注前准备工作

拆除后锚室防护罩,用带油水分离器的空压机从前锚面注入压缩空气,对管道进行吹干和清理。

2)注蜡操作工艺

加热防护蜡到可灌注的液态,并控制温度不超过100℃。

把螺杆泵出浆管连接到后锚面保护罩注浆连接管上,打开保护罩的阀门。前后锚面管路连接如图5.7.2。

图5.7.2-1 后锚面注蜡连接示意图

通过活接头,把压浆软管连接到后锚面保护罩的带阀注蜡口, 启动螺杆泵,开始压注,调整变频器控制压注压力不超过1.5MPa。压注需连续进行、不得间断,直到前锚面通知出浆口冒出防护蜡后停机。取下前锚面球阀部件,装上M27带密封件螺钉,扭紧密封后,后锚面继续缓慢加压至规定的压力值(建议0.6MPa以内) 持荷2分钟后停机, 关闭后锚面进浆口阀门。

图5.7.2-2 前锚面注蜡连接示意图

检查前后锚面各密封位置是否有泄漏,并连续观察3d。

5.8锚碇洞室的二次衬砌施工

锚碇所处地段围岩地质条件较差时,设计通常在锚碇洞室的初期支护与二次衬砌之间加设EV A复合型防水板。二次衬砌施工的工序为:搭设支架→初期支护基面

处理→铺设EV A复合型防水板→绑扎钢筋→立模板→二次衬砌混凝土浇筑。

5.8.1搭设施工支架

初期支护施工完毕后,搭设二次衬砌施工支架的作为模板支撑系统和施工平台,施工支架留出一条施工便道方便人员、材料进出。

5.8.2初期支护基面处理

初期支护通常采用锚网喷射混凝土结合钢支架的结构,其表面粗糙、凹凸不平。为保证防水层质量,铺设防水层前必须对锚网喷射混凝土表面进行严格的检查处理,使之符合防水层铺装要求,处理后的基面应达到支护稳定、平整、圆顺、牢固、无混凝土松动现象。对于锚网喷射混凝土的基面,其平整度按照规范要求为D/L≤1/6～1/10,不符合要求的局部应采用水泥砂浆进行抹平处理(L—锚喷混凝土相邻两凸面间的距离；D—相邻两凸面间凹进去的深度)。

5.8.3EV A复合式防水板铺设

EV A复合式防水板的铺设方法:在锚碇内拱顶部位正确标出纵向中心线,从拱顶中轴线开始依次向两边侧墙及底板延伸下垂铺设,铺设时力求平整,根据该复合型防水层铺设固定工艺要求,需在初期支护表面布设水泥钉或射钉。为防止铺设时损坏防水层,水泥钉或射钉布设部位需对应设置凹槽；防水板预留绳一般按每平方m4个设置,固定点布置间距应按拱顶及两侧边墙分别设置；防水板之间的焊接,可采用自动爬行塑料热合机进行施工。

5.8.4洞室二次衬砌的混凝土浇筑

洞室二次衬砌采用抗渗混凝土,混凝土浇筑顺序为:仰拱、侧墙、顶拱。

洞室二次衬砌混凝土浇筑应尽量减少施工缝；各混凝土施工缝应与防水层的接头部分错开；混凝土施工缝处应设有橡胶止水带,止水带埋设于二次衬砌混凝土中部,新旧混凝土各一半；在某些特殊地段,如渗水比较多、孔隙较发育的地段,二次衬砌的施工缝应该错开；浇筑混凝土过程中尽量对称浇筑,以便使模板、支架受力均匀。

初期支护与二次衬砌之间的空隙采用压浆填实。

5.9劳动力组织(见表5.9)

表5.9 劳动力组织情况表

本工法无需特别说明的材料,采用的机具设备见表6。

表6 机具设备表

7.1质量检验标准

7.1.1《公路隧道施工技术规范》(JTG F60－2009)

7.1.2《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1－2004)

7.1.3《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041－2000)

7.1.4《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086－2001)

7.2质量保证措施

7.2.1锚碇爆破施工必须严格检查和控制炮眼布置及炸药用量,记录围岩地质情况和爆破效果,作为下一轮爆破施工中调整爆破设计参数的依据,使锚碇开挖断面尺寸与设计断面尺寸误差满足规范要求。

7.2.2喷射作业要分段分片进行,每段高度不超过2m,同一分段内,喷射顺序自下而上成环进行。混凝土喷射时,喷头与受喷面应保持垂直,距离0.6～1.0m为宜。喷射混凝土终凝2h后,即喷水养护,养护时间不少于7d,气温低于5℃时,不得喷水养护。

7.2.3锚塞体大体积混凝土施工必须严格按照设计的温控方案执行,浇筑混凝土时注意对各种监测元件的保护,防止损坏,以便后期各种监测数据的获取,指导施工。