大跨度索道橋地錨錨索施工工藝

來洪彬　趙大明

摘 要：文章結合汶馬高速C15合同段獅子坪索道橋，介紹同一結構形式橋梁中地錨錨索施工相關技術及其應用。

關鍵詞：索道橋錨索；施工工序；極限張拉；位移；破壞性分析

中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）18-0147-03

索道橋作為一種半永久橋，主要是施工用橋、常用橋的作用，且施工較快，工程造價不高，適用于山高陡坡、水深湍急的江河上架設，用途較為獨特，在西南多山地區的民間交通較為適用，索道橋主要受力部位為錨碇部位。此篇文章只討論地錨結構形式，通過鋼索錨入兩岸的山體，憑借基巖錨固力，承受鋼索拉力，稱之地錨。

1 工程概況

獅子坪水庫臨時索道橋位于G317線九架棚隧道橫洞出口右側約200 m位置，橫跨雜谷腦河，橋梁凈徑跨353 m。經跨左右岸地錨分別設置錨索74根，其中左岸鉆孔深度為25 m，錨固段長度為12 m，右岸鉆孔深度為32～35 m，根據實際地址情況在此范圍內調整，錨固段長度為12 m。橋位施工平面圖，如圖1所示。

1.1 橋梁組成部分

錨碇、橋臺、連接調整構件、承重結構、橋面系。

1.2 主要設計參數

橋面凈寬：4.5 m+2×0.75 m，單向行駛。

設計荷載：單車60 t或掛車80 t，限一輛車行駛。

設計行車速度：15 km/h。

使用年限：5年。

2 錨索施工方法及工序

2.1 施工工序

地錨錨索施工時，在開挖邊坡搭設鋼管架子，用馬道板形成平臺，進行鉆孔、穿束、注漿等項目的施工。施工流程圖，如圖2所示。

2.2 鉆 孔

錨索鉆孔主要根據錨索所需孔徑、孔深，確定鉆孔設備。本標段錨索鉆孔孔徑為Φ150 mm，錨索鉆孔孔深為25 m、35 m兩種，鉆孔設備采用履帶式潛孔鉆。

2.2.1 施工注意事項

潛孔鉆架設完成后，用羅盤調整方位角、傾角，直至滿足設計要求，開鉆前將鉆桿端部對準孔位，將緊固件緊牢后，再復核一遍鉆孔孔口位置、方位角和傾角，確認無誤后，將所有緊固件再緊一遍，安上沖擊器和鉆頭，接上風管，即可開始鉆孔作業。

鉆孔每鉆進5 m測斜一次，并根據測斜情況及時糾偏，鉆孔完畢再進行一次全孔測斜，并在鉆孔驗收前將資料提交有關部門。

待鉆孔技術之后，將鉆桿的鉆頭拔出，選擇1根聚乙烯管，二次核實孔深，選擇高壓風進行清孔，將聚乙烯管拔出，再用編織麻袋將孔口塞好。

在鉆孔過程中，對于錨固段的始末兩端，需采集好巖粉，在錨固段，如果發現出水和落鉆問題，向監理人員、設計人員及時報告，共同設計處理措施，保證錨固段的巖層穩定。如果孔深符合設計孔深，但仍處于斷層、破碎帶的軟弱巖層，必須將孔深延長，持續鉆進之后，直到監理人員認為合理為止。鉆孔過程中必須記錄每一鉆進的尺寸、鉆進速度等數據和巖粉的狀況。所有錨索孔在鉆孔結束并驗收合格后，在鉆孔旁邊標注編號，以防止錨索裝錯孔位。

2.2.2 特殊情況的處理

①滲水問題：在吹孔過程中，如果吹出大顆粒，但無粉塵，則表示孔內存在滲水，孔壁貼附有巖粉。如果孔深已充足，需注入清水，并選擇高壓風洗孔，再清洗孔壁。如果孔深不充分，為避免鉆桿堵塞，必須停止鉆進，將鉆桿拔出，待洗孔之后在鉆進。如果孔內滲水量較大，吹出碎石、泥漿，若沖擊器工作，可繼續鉆進。若沖擊器不能工作，可選擇壓力注漿方式，堵水之后再行鉆進。

②坍孔問題：在鉆孔過程中，若遭遇風化巖層，或巖體破碎帶，極易出現坍孔，一般為孔中有巖粉夾帶無光澤、非擊碎石塊，必須停止鉆進。將鉆具拔出，并壓漿固壁。在注漿之前，選擇高壓風、清水，洗出孔內的泥漿，注漿壓力選擇0.4 MPa漿液，作為水泥玻璃雙液注漿，待1 h后，再重新鉆進。

2.3 錨索的選用與制作

錨索材料為6×37+FCΦ52的鋼絲繩，要求在全長范圍內不得出現毛刺、斷絲等有損鋼絲繩強度的缺陷。

錨索切割采用砂輪切割機下料。

絲繩錨固段的清洗步驟：將錨固段全長范圍內的鋼絲繩股與股分離開，去除中間麻芯，并將其上及靠近錨固段1～2m范圍內的鋼絲繩表面的油泥徹底清洗干凈，以提高插編段鋼絲繩與砼的粘結咬合力，使得錨固效果達到最佳。

錨索組裝：將鋼絲繩順直平放在鋼管支架上，順直安裝好灌漿管，先安裝靠近自由端的束線環，如圖3所示。再安裝隔離架，依次間隔安裝，束線環與束線環的間距、隔離架與隔離架的間距均為60 cm，錨索末端與導向帽相連，導向帽端部設置鋼制承載體，鋼絲繩通過擠壓套固定在鋼制承載體上。

2.4 錨索安裝

對于鉆孔，重新通風檢查。對于掉塊與塌孔，必須清理干凈，禁止欠深。對于孔內積水，選擇高壓風吹干凈。

將組成錨索體的對中支架、灌漿管路、鉛絲等材料準備好待用，并對灌漿管路進行暢通檢查，更換、修復損壞的配件。

在錨索安裝過程中，選擇人工安裝方式，在推送過程中，注意用力均勻一致。

2.5 錨索灌漿

鋼絲繩錨索注漿方式采用孔底返漿法灌漿。

2.5.1 制 漿

攪拌機的轉速不低于1 000 r/min，水泥采用強度等級為P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥，可摻入適量膨脹劑，水灰比為1：0.45，錨固段水泥砂漿強度等級為M35。

2.5.2 錨索孔注漿

灌注前，先壓入壓縮空氣檢查管道暢通情況，然后將孔口阻塞器封閉開始進行灌漿；灌漿壓力控制在0.2～0.4 MPa之間，排出的漿液濃度與灌漿的漿液濃度相同。

錨索結構圖，如圖4所示。

2.6 錨索張拉

試驗索張拉采用設置反力架的形式進行，反力架支點距離錨索孔口不小于5 m。主索在注漿完成后不張拉，待與橋面系主索連接后一并張拉，本處主要論述試驗索的張拉程序。

試驗索每岸各進行2處，兩處均做非破壞性試驗以驗證是否達到設計拉力。此處不做破壞性試驗的原因為試驗索與其他錨索橫向距離較近，如做破壞性試驗會導致巖層的破壞將影響其他錨索的持力結構。加荷采用分級加載的方式進行，每級荷載為120 kN。每級荷載施加完畢后立即測讀變形量，連續兩次測讀的變形量小于0.1 mm時，可以施加下一級荷載。直至錨索張拉力達到1 050 kN時，停止加載。

2.7 錨索極限張拉位移淺析

2.7.1 錨索/砂漿界面應力的形成

張開移位，在圍巖約束下的砂漿柱，發生徑向位移，除指向外，徑向位移增加了內壓力P1，即徑向壓應力，導致砂漿中產生周向拉應力。如果周向拉應力超過砂漿抗拉強度，且存在收縮裂縫，則切向應力幾乎為零。若張開位移出現進一步擴展，使徑向逐漸向外傳播，再擴展至巖層、漿界面。處于這個階段，砂漿處于完全開裂狀態，切向應力下降至零。在P1完全轉移到砂漿/巖石界面的地方，壓應力P2產生了，如圖5所示。

2.7.2 破壞性分析

當砂漿被壓碎或徑向位移超過界面的粗糙齒，張開位置受到抑制，此時的張開位移為極限張開位移μmax，它是錨索/砂漿界面壓應力P1：徑向位移μ的函數，如圖5所示：

對于粗糙錨，在拉拔過程中，錨索、砂漿的界面壓應力為P1，和錨固強度增加直到砂漿達到其強度，并且當錨索滑過砂漿時，張開位移停止。在錨索被拉拔時，砂漿齒與錨索接觸的范圍減少，作用于單個齒上的應力增加，終于導致破壞。如果砂漿被剪切，在該處錨固強度將達到最大值，此時張開位移停止。假想的破壞形式，如圖6所示。

3 結 語

地錨錨索作為巖體支護和增強材料廣泛地應用于水利及交通工程中。錨固強度和摩擦錨桿的作用機理較為相似，錨固強度，是因界面摩擦力、粘結力產生，摩擦力和圍巖作用張開位移、界面壓應力緊密相關。而界面壓應力是因張開位移作用產生。因此，如果能夠明確兩者關系，有助于進一步了解錨索錨固強度的力學機理。

參考文獻：

[1] 范宇潔.巖體錨固時錨索與水泥砂漿界面間的張開位移與界面應力 的探討[J].水利電力科技，1996，（2）.