汪丹兵/ WANG Dan-bing

（中鐵大橋局武漢橋梁特種技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430205）

1 工程概況

武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋?yàn)槿目鐟宜鳂?，主纜跨徑布置為225m+2×850m+225m。南錨碇采用重力式錨碇基礎(chǔ)，圓形地下連續(xù)墻支護(hù)方案，地下連續(xù)墻外徑68.0m，墻厚1.5m，平均深31m（嵌入基巖深度平均為6.98m），底板厚6.0m，填芯厚5.5m，頂板厚14.5m，錨體高17.94m。南錨碇結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 南錨碇結(jié)構(gòu)布置圖

底板為圓形板狀鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂面面積2827.4m2，厚6m，采用C30 微膨脹混凝土，數(shù)量約1.9 萬m3。錨固系統(tǒng)采用型鋼錨固體系，采用雙股錨和單股錨相結(jié)合，錨桿均為焊接H 形鋼制桿件，錨桿上端伸出錨體混凝土外，與主纜絲股相連，下端與錨梁連接，錨梁則埋在錨體混凝土的后端。傳力方式是主纜通過錨桿將力傳給錨梁，再通過錨梁承壓將力傳給錨體。錨固系統(tǒng)錨梁、錨桿重量1 205t。

南錨碇臨近長(zhǎng)江，透水層厚，入硬巖深度大，施工難度大；錨碇底板、填芯、頂板混凝土方量超大，屬于大體積混凝土施工，同時(shí)穿插安裝主纜錨固系統(tǒng)，施工組織困難。

2 總體施工方案

地連墻施工采用液壓銑槽機(jī)和沖擊鉆機(jī)配合進(jìn)行成槽施工?；娱_挖采用分層分區(qū)垂直取土法，內(nèi)襯施工采用逆作法。由下至上施工底板、填芯、頂板、錨體。大體積混凝土施工采用全斷面、分層澆筑與斜面推進(jìn)、分層澆筑相結(jié)合的方法，從基坑一側(cè)邊緣開始澆筑，逐層向基坑的另一側(cè)推進(jìn)。混凝土由自建1 臺(tái)HZS180 型攪拌站供料，2 臺(tái)HBT-80C 型拖泵停放在攪拌站出料口直接進(jìn)行水平運(yùn)輸和垂直輸送，HGD-16 型布料機(jī)布料。主纜錨固系統(tǒng)工廠制作，隨填芯、頂板砼施工，逐步安裝錨固系統(tǒng)定位架、錨固系統(tǒng)錨梁、錨桿。

3 錨碇結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 地下連續(xù)墻施工

地連墻常見接頭及成槽設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)如表1?？紤]成槽設(shè)備的適用性、技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性要求，南錨連續(xù)墻施工精度及抗?jié)B性能要求高、厚度大、基巖較硬、入巖深度達(dá)6.98m，采用銑槽機(jī)、沖擊鉆機(jī)相結(jié)合用于成槽施工。同時(shí)，工程毗鄰長(zhǎng)江大堤，地連墻穿越雜填土層、砂黏土層和巖層，墻體作為土體開挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)，接頭受力及抗?jié)B要求相對(duì)較高，根據(jù)所選用的銑槽機(jī)進(jìn)行成槽施工情況，槽段接頭形式采用銑接頭，不需增加施工設(shè)備，施工方法簡(jiǎn)單快速、接頭受力及抗?jié)B效果好。

表1 地連墻常見接頭及成槽設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)

地連墻劃分48 個(gè)槽段，Ⅰ、Ⅱ期槽段各24個(gè)，交錯(cuò)布置，Ⅰ期槽段長(zhǎng)6.405m，Ⅱ期槽段長(zhǎng)2.8m。地連墻成槽采用沖銑結(jié)合法施工，采用6 臺(tái)CZ-6 型沖擊鉆機(jī)配合1 臺(tái)德國寶峨BC-32型液壓銑槽機(jī)進(jìn)行成槽施工。對(duì)于覆蓋層的粉土、粉質(zhì)黏土等采用純銑法進(jìn)行施工。進(jìn)入較硬基巖后，采用“沖銑法”成槽工藝，先用普通沖擊鉆機(jī)沖孔，然后用液壓銑進(jìn)行銑削修孔成槽，達(dá)到快速優(yōu)質(zhì)成槽。此工藝解決了液壓銑槽機(jī)銑削巖層較慢的技術(shù)難題，同時(shí)沖擊鉆機(jī)鉆孔資源多、成本低，與液壓銑槽機(jī)配合施工，加快了成槽速度，降低了施工成本。Ⅰ、Ⅱ期槽沖銑法沖擊鉆孔位布置見圖2。

圖2 沖銑法沖擊鉆孔位布置圖

槽段連接采用銑接法，即在Ⅱ期槽成槽施工時(shí)，銑掉兩側(cè)Ⅰ期槽端頭的部分混凝土形成鋸齒形搭接。環(huán)形Ⅰ、Ⅱ期槽孔在防滲墻軸線方向的搭接長(zhǎng)度為25cm。

Ⅱ期槽施工需銑掉I期槽兩端的接頭混凝土，兩端砼強(qiáng)度較高，一旦形成偏斜將很難處理，所以開孔時(shí)銑頭的導(dǎo)向定位十分重要。開孔時(shí)銑輪宜采取大扭矩低轉(zhuǎn)速，銑削至一定深度，導(dǎo)向穩(wěn)定以后再加快銑削速度，避免因開孔過快形成偏斜給下面的施工增加難度。為了保證Ⅱ期槽開孔位置準(zhǔn)確，導(dǎo)向穩(wěn)定，采用接頭板定位的施工工藝，即在I 期槽澆筑砼前，在孔口接頭位置下設(shè)長(zhǎng)6m 的導(dǎo)向板，砼澆筑完畢一段時(shí)間（由混凝土初凝時(shí)間確定，由現(xiàn)場(chǎng)混凝土試驗(yàn)確定）后將導(dǎo)向板拔出，預(yù)留出Ⅱ期槽孔的準(zhǔn)確位置，起到良好的導(dǎo)向作用。

為確保在Ⅱ期槽施工過程中不會(huì)銑削到Ⅰ期槽段的鋼筋籠，Ⅰ期槽段的鋼筋籠到Ⅱ期槽的邊緣必須預(yù)留出足夠的空隙，并確保Ⅰ期槽段的鋼筋籠在吊放過程及澆筑混凝土?xí)r保持在正確的位置。工程采用在I 期槽鋼筋籠兩側(cè)每隔3m安裝長(zhǎng)30cm，直徑315mm的PVC 管（壁厚δ=6.5mm)作為一個(gè)固定鋼筋籠位置裝置。PVC 管定位裝置在Ⅱ期槽施工時(shí)可以輕易地被雙輪銑切除，不會(huì)損傷槽段的完整性。

槽段的接縫處理：Ⅱ期槽清孔換漿結(jié)束前，采用特制鋼刷鉆頭自上而下分段刷洗Ⅰ期槽端頭的砼孔壁，防止槽段接頭處滯留沉渣或局部夾泥，避免接頭滲水。

3.2 底板大體積混凝土施工

底板超大體積混凝土施工，澆筑后水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱，使混凝土內(nèi)部溫度升高，與外界形成較大的溫差，從而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性問題。通常大體積混凝土采取內(nèi)部布設(shè)大量冷卻管，在內(nèi)部通循環(huán)水，冷卻降低混凝土內(nèi)部溫度方式。本工程采用微膨脹混凝土關(guān)鍵技術(shù)，利用微膨脹劑使混凝土在后期產(chǎn)生一定的膨脹，以補(bǔ)償收縮，提高大體積混凝土的抗裂性，通過配合比設(shè)計(jì)、溫控計(jì)算、溫控措施等技術(shù)，取消內(nèi)部布設(shè)冷卻管。

3.2.1 施工方案

底板分2 層澆筑，每層3m，第一次澆筑10 054m3，第二次澆筑8 482m3。底板頂面面積2 827m2，在澆筑層頂面均勻布設(shè)4 臺(tái)HGD-16型布料桿布料?；炷翝仓r(shí)下落落差大于2m則采用串筒配合下料。布料桿采用穩(wěn)固的型鋼支架支撐?；由疃瘸^20m，拖泵泵管利用內(nèi)襯平臺(tái)，“Z”字型安裝至基坑底部，接到布料機(jī)上。

3.2.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

試拌和新拌混凝土性能的各項(xiàng)試驗(yàn)以及試件的力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 底板微膨脹C30大體積混凝土試配結(jié)果

經(jīng)過水化熱試驗(yàn)以及溫控計(jì)算，單摻粉煤灰40%水化熱過高，不能滿足要求，采取粉煤灰、礦粉“雙摻”技術(shù)，極大的降低混凝土水化熱，粉煤灰摻量35%，礦粉摻量為15%，復(fù)合摻合料占膠凝材料總量的50%，1 天、3 天、7 天水泥水化熱值分別為187kJ/kg、246kJ/kg、272kJ/kg，絕熱溫升29.3℃，滿足要求，確定配合比水泥∶粉煤灰∶礦粉∶砂∶石∶水∶膨脹劑∶外加劑=177∶124∶52∶722∶1128∶27∶3.8。

3.2.3 溫控計(jì)算

錨碇底板最大平面尺寸為?60m，澆筑高度為6.0m，取1/2 進(jìn)行網(wǎng)格剖分計(jì)算。混凝土澆筑后，在7 天左右達(dá)到峰值，約1 天后溫度開始下降，初期降溫速度較快，以后降溫速率逐漸減慢，至15～20 天后降溫平緩。由于混凝土分二次澆筑，下層混凝土的溫度隨著上層混凝土的澆筑會(huì)出現(xiàn)一定程度的反彈。

底板混凝土底部處于基礎(chǔ)約束區(qū)，拉應(yīng)力最大，且拉應(yīng)力隨齡期增長(zhǎng)而增大，約14 天左右達(dá)到最大值3.07MPa。底板混凝土內(nèi)部主拉應(yīng)力均小于同強(qiáng)度等級(jí)混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度，混凝土抗裂安全系數(shù)K≥1.2，在采取有效的溫控措施，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量后，可以防止混凝土有害溫度裂縫的產(chǎn)生。

3.2.4 溫度監(jiān)測(cè)

底板第一層砼澆筑最高溫出現(xiàn)于澆筑后第5天達(dá)到最高溫54.9℃。第二層砼澆筑最高溫出現(xiàn)于澆筑后第7 天達(dá)到最高溫54.7℃。各測(cè)控點(diǎn)均出現(xiàn)升溫-降溫-穩(wěn)定的過程，其中通過實(shí)際溫控測(cè)量，與仿真計(jì)算結(jié)果有一定出入，最高溫高于仿真計(jì)算值，出現(xiàn)最高溫時(shí)間提前。測(cè)點(diǎn)溫升均未超入模溫度50℃，溫差未超25℃，底板表面未出現(xiàn)明顯裂紋。

3.2.5 溫控措施

1）控制混凝土入模溫度，混凝土在室外溫度較低時(shí)澆注。水泥使用前充分冷卻，確保水泥溫度≤40℃；搭設(shè)遮陽棚，堆高骨料、底層取料、用水噴淋粗骨料；氣溫超過25℃，采用拌和水加冰措施；混凝土輸送管外用草袋遮陽，并灑水降溫。

2）采取混凝土初凝前二次振搗有效減少混凝土因沉陷收縮產(chǎn)生的早期裂縫。

3）進(jìn)行二次抹面防止混凝土在硬化過程中表面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，在初凝以后、終凝之前，用泥刀壓光平整，使少量終凝前出現(xiàn)的失水沉降等塑性收縮裂紋得到消除。

4）混凝土分層施工時(shí)，各相鄰層混凝土灌注間隙時(shí)間控制在4～7 天，養(yǎng)生時(shí)防風(fēng)、保溫、保濕、防止太陽直射，以減小冷縮、干縮對(duì)結(jié)構(gòu)造成損傷。

3.3 錨固系統(tǒng)安裝施工

錨固系統(tǒng)由后錨梁和前錨桿組成。錨桿分單束股錨桿和雙束股錨桿，每一根主纜對(duì)應(yīng)的錨體上一端共布置錨桿66 根，其中，單束錨桿18 根，雙束錨桿48 根。后錨梁采用“][”截面，由2 片分離的“[”形梁通過綴板、加勁肋等連接而成。上、下錨桿之間及錨桿與后錨梁之間的連接均采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。錨固系統(tǒng)采用定位架定位支撐。錨固系統(tǒng)作為懸索橋的關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)，安裝精度要求極高，需對(duì)錨固系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)、定位架安裝、錨固系統(tǒng)錨梁吊裝定位、錨桿定位等進(jìn)行研究，解決安裝精度難題。

3.3.1 錨固系統(tǒng)安裝定位測(cè)量技術(shù)

錨固系統(tǒng)定位測(cè)量主要內(nèi)容有錨桿定位架預(yù)埋件安裝、定位架安裝、后錨梁安裝、錨桿安裝測(cè)量等。施工前根據(jù)設(shè)計(jì)文件，認(rèn)真計(jì)算各結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)特別是后錨梁截面中心、錨桿中心的三維坐標(biāo)，用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)控制測(cè)量定位。

為了確保錨體以及系部結(jié)構(gòu)的幾何形狀平面位置以及高程滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，施工采用萊卡TS30 全站儀、精密水準(zhǔn)儀。采用全站儀“三維坐標(biāo)法”的測(cè)控方法，即將全站儀架設(shè)在測(cè)站上，應(yīng)用全站儀測(cè)量程序，一測(cè)站即可測(cè)得一點(diǎn)的平面位置，又可測(cè)得其高程來進(jìn)行測(cè)量。同樣采用全站儀“三維坐標(biāo)法”，在橋中線上測(cè)量一點(diǎn)，儀器架設(shè)在橋中心線上，后視3#主塔進(jìn)行相對(duì)測(cè)量。

3.3.2 錨桿定位架安裝定位

錨桿定位架由前支架、連接桿、后支架3 部分組成。通過平行于錨體前錨面的4 個(gè)斷面上的橫向連接桿定位錨桿上下方向位置，通過橫桿上焊接角鋼位控制錨桿左右位置。錨梁倚靠在錨桿后支架上，下部通過支撐牛腿固定位置。定位架安裝采用現(xiàn)場(chǎng)汽車起重機(jī)分單元、桿件吊裝。主要采用1 臺(tái)70t 汽車起重機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)2 臺(tái)塔機(jī)安裝，零星桿件安裝采用5t 倒鏈配合塔機(jī)安裝。定位支架安裝采用絕對(duì)控制法和相對(duì)控制法相結(jié)合的方法進(jìn)行。

1）定位架預(yù)埋件安裝采用絕對(duì)定位控制，即采用全站儀控制預(yù)埋件的空間位置，主要控制橫、縱橋向位置偏差及高程偏差。

2）安裝定位架桁架時(shí)采用絕對(duì)定位控制，全站儀控制桁架的空間位置，保證桁架安裝滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

3）前、后支架橫梁連接桿最底部桿件和中間一根桿件采用絕對(duì)定位控制，使用全站儀控制橫梁連接桿的空間位置（主要是高程），再次校正前、后支架位置。

4）前、后支架橫梁連接桿大部分桿件采用相對(duì)定位控制，以絕對(duì)定位控制的橫梁連接桿為基準(zhǔn)，采用直尺控制其余桿件的安裝。

5）安裝過程中想相互校正橫梁連接桿的空間位置，并在錨桿安裝前進(jìn)行全部桿件位置及定位架位置的復(fù)核精確測(cè)量。

3.3.3 錨固系統(tǒng)安裝

錨固系統(tǒng)安裝根據(jù)錨梁、錨桿重量選擇起重設(shè)備，構(gòu)件微調(diào)采用倒鏈輔助進(jìn)行。

1）錨梁定位控制安裝 錨梁較長(zhǎng)、較重，同時(shí)安裝時(shí)錨梁軸線與水平面呈54°夾角，采取220t 汽車起重機(jī)和50t 汽車起重機(jī)雙機(jī)抬吊，空中翻轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)角度（或略大于設(shè)計(jì)角度），然后由主吊獨(dú)立吊裝至設(shè)計(jì)位置。全站儀對(duì)錨梁支撐牛腿頂面坐標(biāo)進(jìn)行精確空間位置定位，精度滿足設(shè)計(jì)要求后吊裝錨梁。錨梁就位后，橫向通過固定在定位架上的2 根5t 倒鏈調(diào)節(jié)，通過在定位架后支架設(shè)置鋼楔塊抄墊出錨梁空間偏角，測(cè)量控制錨梁上下口絕對(duì)空間坐標(biāo)，并通過錨桿接頭坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求后鎖定錨梁。

2）錨桿定位控制 錨桿定位結(jié)合定位架一起進(jìn)行，控制定位架支撐橫桿的高程初步定位錨桿，同時(shí)通過定位架平聯(lián)上設(shè)置移動(dòng)圓鋼精確調(diào)整錨桿前端部高程，并在平聯(lián)上焊接定位角鋼，保證錨桿的空間位置，并復(fù)核測(cè)量錨梁錨桿接頭位置空間坐標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，錨桿安裝完成后進(jìn)行絕對(duì)空間位置測(cè)量，滿足要求后鎖定。

3.3.4 高強(qiáng)螺栓施工控制

高強(qiáng)螺栓經(jīng)檢驗(yàn)合格后使用，根據(jù)其扭矩系數(shù)校驗(yàn)扭矩扳手，扳手班前校驗(yàn)、班后復(fù)核，保證了高強(qiáng)螺栓的施工質(zhì)量。每個(gè)接頭施擰完成后，通過校驗(yàn)扳手檢驗(yàn)。

4 結(jié)語

鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋南錨碇地連墻施工所用沖銑法成槽施工技術(shù)，適用于墻體入巖深度較大、巖石強(qiáng)度較高的地連墻施工，銑接頭作為一種可靠的地連墻新型接頭方式，具有較好整體性和防水功能，解決了臨近長(zhǎng)江施工基坑防滲難題。該施工方法施工工效高，適用范圍廣，對(duì)類似工程的施工具有一定指導(dǎo)意義。底板大體積混凝土采取微膨脹混凝土，粉煤灰、礦粉“雙摻”技術(shù)及溫控措施，有效降低了水泥用量，解決了砼裂縫問題，同時(shí)取消冷卻管設(shè)置。錨固系統(tǒng)通過采用錨固系統(tǒng)定位安裝技術(shù)，定位架、錨桿、錨梁安裝精度均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，優(yōu)質(zhì)、安全、高效地完成了錨固系統(tǒng)施工。南錨碇于2011 年5 月開始地連墻施工，2013 年1 月完成錨室側(cè)墻，基坑未發(fā)生明顯滲水，錨體外觀無明顯裂紋，做到了內(nèi)實(shí)外美，全橋于2017 年獲評(píng)國家優(yōu)質(zhì)工程，取得了顯著的社會(huì)效益。