巖錨在山區無支撐纜索吊裝系統的應用

楊永

摘? 要：山區建設工程中，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法使用大型設備進行施工，故無支撐纜索吊裝系統被廣泛應用于該類橋的施工中。纜索吊裝系統常用的錨碇有：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中的應用。

關鍵詞：巖錨;山區;支撐纜索吊裝系統

中圖分類號：TV544? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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m=1.28，矢高h=44m，矢跨比f=1/5。

橋位地處隴南山地，屬秦嶺山脈西延部分中低山區的白龍江支流羊湯河右岸支溝尖山溝溝谷及山麓斜坡區，跨尖山溝，地勢起伏較大，尖山溝兩岸漫灘及階地較發育，河面較平坦寬闊，兩岸陡坡區基巖淺埋或裸露。橋位處兩岸巖層裂隙發育，山體表面為強風化巖層，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。 橋位區內地下水按含水介質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 纜索吊裝系統構成

纜索吊裝系統按其工作性質一般可分為五個基本組成部分：主索、工作索、塔架、卷揚機系統及錨固裝置。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段吊件吊起、升降、運輸和安裝。

橋梁兩側山勢陡峻呈U型，場地狹窄，山頂離橋面高差大，經對比分析，確定采用無支架纜索吊裝方案。

3 錨碇系統的選擇

考慮到地形條件、成本、工期、安全及對下方主干道路通行的影響，經對比分析，采用工程量相對較小、成本較低、工期較短、安全風險較低的巖錨作為該系統的錨碇。

4 巖錨設計

山體表面為強風化巖層，其中風化巖體巖芯較完整，適合錨索結構，因而兩岸主錨碇設計為錨索分配梁結構，通過錨索S1錨固型鋼分配梁F1，在分配梁F1上設置轉向滑輪來引導牽引索和承重索，通過錨索S2錨固型鋼分配梁F2，在分配梁F2上設置錨固梁來錨固主索。

分配梁F1采用2I32的型鋼焊接而成，F1預埋在錨碇體內，并通過錨索S1錨固。分配梁F1采用2HN588×300的型鋼焊接而成，F2預埋在錨碇體內，并通過錨索S2錨固。

5 巖錨計算

根據《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》GB50086-2015，4.3.3條：當錨固段長大于8m（巖層）和12m（土層）時，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的計算長度按8.0m取值。

以S1為例進行預應力筋驗算：

（1）工藝流程

坡面修整→錨孔測放→鉆機就位→巖錨鉆孔→錨索安裝→錨孔注漿→錨索張拉、壓漿、補漿→封錨→拉拔試驗。

（2）巖錨鉆孔

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

b.施作錨孔：選用錨固鉆機進行鉆進施工，將鉆機就位于作業面，然后調整鉆機縱、橫向位置。讓鉆桿對準巖錨孔位，使用全站儀確定鉆桿的傾角，精確定位后，將鉆機固定，進行鉆孔施工。工藝為：定位→鉆孔→高壓風清孔。

錨孔測放：采用全站儀準確放樣出各個孔的位置，錨孔位置偏差不得超過±20mm，對測放并驗收合格的錨孔位置進行編號，并用油漆標示在現場坡面上。

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

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

鉆進過程：錨索鉆孔施工要加強鉆機的導向作用，及時檢測孔斜誤差，合理采用糾偏措施，確保錨索鉆孔滿足設計及規范要求。鉆進過程中對每個孔的地層變化，鉆進狀態（鉆壓、鉆速）、地下水及一些特殊情況作好現場施工記錄。如遇塌孔縮孔等不良鉆進現象時，須立即停鉆，及時進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。

錨孔清理：鉆進達到設計深度后，不能立即停鉆，要求穩鉆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（風壓0.2～0.4MPa）將孔內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強度。如果需處理錨孔內部積聚水體，一般采用灌漿封堵二次鉆進等方法處理。

錨孔檢驗：鉆孔結束后，須經監理工程師檢驗合格后，方可進行下道工序。

（3）錨索體制作及安裝

錨索單根索體在車間生產，施工現場組裝完成，其制作程序為：下料→編索→組裝導向帽及波紋管→驗索→存放。

錨索下料長度應按錨索實際孔深、錨具厚度、張拉設備長度、錨索測力計厚度和調節長度的總和考慮，鋼絞線采用砂輪切割機切割，用鋼卷尺丈量，其誤差在5mm以內。

錨束內各鋼絞線錨固段長度應一致，否則將影響張拉效果，錨固段頂部安裝導向帽，方便順利下錨。鋼絞線應按一定規律編排并綁扎成束，內隔離支架和外對中支架均采用鋼板加工。對中隔離支架選用成品塑料隔離架，并固定牢，防止錨索安裝時滑動;自由段內采用鐵絲綁扎，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的壓力下進行灌注，漿液的配比經試驗確定，漿液中應摻入一定數量的膨脹劑和早強劑，其28天的結石強度應不低于設計值。

灌漿過程中，應觀察出漿管的排水、排漿情況，當排液比重與灌漿比重相同時，方可進行屏漿，屏漿時間宜為20～30min。

錨固段灌漿長度應符合施工圖紙要求，阻塞器位置應準確，在有壓注漿時，不得產生滑移和串漿現象。灌漿自下而上一次施灌，進漿必須連續。

（5）墊層施工、分配梁安裝

墊層鋼筋綁扎完成后，測量準確放樣出分配梁及波紋管位置，并做好分配梁及波紋管預埋，波紋管需封堵密實，防止漏漿。墊層采用C30混凝土澆筑，混凝土運輸車運送至臨時卷揚機位置，再由料斗吊至巖錨施工區域，小推車配合，進行澆筑。

澆筑完成待混凝土強度達到設計要求后進行分配梁安裝，纜索吊分配梁錨索錨固孔的開設位置，應結合現場錨索孔的竣工實測進行調整。首先用導鏈和千斤頂將分配梁安放到設計位置固定牢靠，分配梁翼緣應與墊層混凝土密貼，以避免局部受力，錨索從分配梁張拉預留孔中穿出，然后安裝工作錨具及夾片。

（6）張拉、鎖定、補漿

待錨固段的固結灌漿漿液、墊層混凝土達到設計強度時，S1選用150t千斤頂、S2選用300t千斤頂進行張拉。

錨索張拉采用整體張拉，張拉前，先進行單束預緊，使錨索各股預應力鋼絞線的應力均勻，預緊按照兩邊對稱均衡張拉的原則，總體預緊力0.1P（P為設計荷載）。

錨索整體張拉程序：預緊→0.25P→0.5P→0.75P→1.0P→穩壓鎖定荷載P'（P為設計荷載，P'為鎖定荷載）。除最后一次持續30min外，其余四次加載持續時間均為5min。加荷、卸荷速率應緩慢平穩。張拉時，升荷速率每分鐘不宜超過設計荷載的10%;卸荷速率每分鐘不宜超過設計荷載的20%。

錨索張拉鎖定后夾片錯牙不應大于2mm，否則應退錨重新張拉。鎖定后的48h內，若錨索應力下降到設計值以下10%時應進行補償張拉。

（7）自由段封閉注漿、封錨

補償張拉后，將已配置好的塑料管插入界面預留孔，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5～10cm鋼絞線，其余部分截去，最后對錨頭采用混凝土進行封錨。

（8）拉拔試驗

在設計孔位的側面2m位置（與錨碇地質條件相近）按照設計鉆孔要求和標準鉆設一根試驗孔，按照工藝流程裝束，注漿，進行拉拔試驗，以驗證錨索的錨固力。

7 施工監控

成立監控小組，安排專人每天巡查巖錨坡面，當坡面表面發現裂縫時，及時設置裂縫觀測樁，實時觀測裂縫發展情況和趨勢。同時，利用全站儀采用直角坐標法定期量測，分析坡面幾何外觀的變化情況，繪制坡面各觀測點在施工中的位移變化情況，及時了解坡面的變形范圍及位移大小。通過觀測數據的對比分析，提早發現安全隱患，并采取相應補救措施。

8 結束語

本橋采用巖錨作為無支架纜索吊裝系統錨碇，降低了工程的成本，縮短了工期，減少了對山體的破壞，實現了優質高效的工程施工，為同類條件橋梁施工提供了參考經驗，施工中需加強對纜索吊裝系統的監控，及對大風天氣的檢測，以確保施工安全。

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