1 工程概况
1.1工程结构
万州长江二桥主桥为580m单跨悬索桥，加劲梁采用钢桁架结构形式，引桥为40m预应力混凝土T形简支梁，桥跨布置形式为7×40m简支T梁+580m悬索桥+7×40m简支T梁，全桥长1141.46m。总体布置如图1所示。
图1 万州长江二桥总体布置图
万州长江二桥锚碇采用复合式隧道锚碇。锚洞洞室整体为一喇叭形状，断面从洞口到洞底由小变大，尺寸各不相同，洞室最大断面为高15.3m，宽14.2m，锚洞的前锚面上、下游里程桩号均为DK0+078.00m；标高均为163.49m；锚洞洞轴线与水平面的夹角为300，上游锚洞斜长为64.4 m，下游锚洞斜长为67.92 m，开挖总方量11060 m3。单个锚碇锚塞体长19 m，混凝土2734.0 m3，为C30防渗、微膨胀混凝土，抗渗等级S12；岩锚采用HVM、YM15-12拉压分散型锚索，单个锚洞28束岩锚每个岩锚孔径为16cm,孔深20m，每个岩锚的锚固张拉力为1700KN；锚塞预应力索采用φ15.24 mm预应力钢绞线、HVM15-12P锚，单个锚洞91束。复合式隧道锚碇结构示意图如图2所示。
1.2地质、水文
万州长江二桥北岸锚碇位于枇杷坪小区，地形为缓倾的河谷斜坡，自然坡度15°～25°。依据地表地质测绘和钻孔揭示，桥位区中风化和微新岩体内裂隙不发育，多为风化裂隙，长江边厚层砂岩岩体较完整，卸荷裂隙相对不发育，风化厚度小。北岸锚洞洞室围岩主要有粉质粘土夹碎石，孤石表土覆盖层粘土岩，砂质粘土岩，泥质粉砂岩，在施工中也可遇到少量的长石砂岩，锚洞围岩属于软岩类（Ⅲ类围岩）。
长江一般6～10月为洪水期，7、8两月水量最大，洪峰出现的机会也最多。属山区河流稳定地段，河道较为顺直，河床两岸基岩裸露，沙卵石河床。多年平均流量为1373m3/s，年平均经流量为4335亿m3。三峡水库第二期蓄水水位为150.1米，第三期水库蓄水水位为175.0米，也即是说，此时复合式隧道锚碇有3/4沉泡在水位之下。
图2 复合式隧道锚碇结构示意图
2 复合式隧道锚碇防水必要性和措施
2.1防水的必要性
锚碇是悬索桥的重要部位，是全桥整体安全的关键所在，而防水工作的好坏将直接影响到大桥的使用寿命和结构安全。防水工作必要性主要体现在以下几个方面：
①锚碇有3/4将在水中沉泡：锚碇洞室的大部分和锚体全部均位于三峡工程正常水位＋175m以下，其中锚体最低点高程为+147.09m，洞室最底点高程为+158.75m，洞口地面高程（实际）约为+181.1m；
②锚碇围岩主要由粘土岩组成：粘土岩具有遇水变软的特性，防水施工有效保证锚体周边围岩不被软化，使锚体混凝土与围岩紧密结合是施工工艺控制的关键环节；
③锚碇实际开挖后，上下游的强中风化岩层岩体破碎，裂缝发育，上、下游都存在一定的渗水，尤其下游锚洞渗水严重；
④减少洞内积水和洞内空气湿度，保障索股及锚具在大桥养护周期内不发生锈蚀。
2.2防水的措施
针对上述防水的必要性，复合式隧道式锚碇的防水主要设计了三层防护层：一是围岩压浆，二是EVA防水板，三是二次衬砌的抗渗砼（由内至外）。 具体示意图见图3所示。
1、围岩压浆施工控制技术：①压浆孔深度：3.0米；②压浆孔间距：2.0米，呈梅花型布置；③压浆设备： BW—150型高压注浆泵；④压浆压力：2～3.0Mpa;⑤压浆材料：42.5#普通硅酸盐水泥；⑥压浆水灰比：0.45～0.5；⑦质量标准：以浆体压力及进浆量作为标准。
2、EVA防水板施工控制技术：①布置在二衬与初次支护之间，并保证其平整度，对于喷射砼基面，其平整度按规范要求：D/L≤1/6～1/10 ；②采用“无钉铺设EVA复合式防水层”并实施全封闭的EVA防水板的防水系统； ③控制好EVA防水板的焊接及焊接速度，焊接的温度需控制在280～300°C，焊接速度控制在15～20 cm /分钟；④做好保护工作。
3、二次衬砌抗渗砼的施工要点主要在于混凝土配合比的设计及浇注，混凝土浇注的施工控制技术为在各个施工缝处一定要设置止水带。
图3 复合式隧道锚碇防水结构示意图
3 复合式隧道锚碇防水施工
3.1围岩压浆施工
上、下游锚洞洞室地质情况较好，洞室只对仰拱及侧墙以上1m范围进行围岩压浆，下游锚塞体渗水及冒顶严重，对整个锚塞体实行围岩压浆。布孔方式一般为2m×2m间距梅花状布置，孔深3m，止浆段长度为60cm，具体根根地质情况确定孔深和间距，一般情况下采用水泥砂浆作为止浆段，渗水严重部位采用复合高效堵水锚固剂作止浆段。压浆孔布置示意图如图4所示。压浆顺序由低处向高处进行，出浆口同时作为进浆口，一次性完成压浆施工。
图4 压浆孔布置示意图
3.1.1施工准备
①工作平台：锚塞体部位的钻孔压浆必须搭设施工平台，利用锚体定位钢支架，在定位钢支架上用型钢焊接出水平骨架，上铺4cm厚的木板作为施工平台；
②测量定位：测量定出各压浆孔具体位置，并在特殊地质处做好标记；
③成孔：利用液压潜孔钻成孔，钻杆方向尽量与岩面垂直，孔径50mm，在止浆段范围内人工开凿到100mm的孔径，采用真空倒吸法，利用真空压浆机将粉尘吸出以清洁压浆孔；
④埋设压浆花管：成孔后，在每个孔内布设一根压浆花管。压浆花管外露50cm，并留有连接用的丝扣安装止浆阀门，出浆孔加工好后用防水胶布缠好，压浆管底口用防水胶布堵死，防止底部碎石进入堵塞压浆管，影响压浆质量，压浆花管结构示意图如图5所示。
⑤止浆段：压浆管安装好后制作止浆段，除渗水较大部位采用遇水膨胀和迅速凝固特性的复合高效堵水锚固剂作为止浆段外，其余均直接采用水泥砂浆作为止浆段。
图5 压浆花管结构示意图
3.1.2压浆
具体压浆工序为：用丝口将球形开关与压浆花管阀门连接，打开当前压浆管附近的所有压浆管的阀门以便在压浆过程中观测串浆情况，在串浆孔位进行标记，并关闭串浆孔处压浆管的阀门。继续压浆，直到压力表读数达到要求的压力时，稳压2分钟，观察到无进浆可能的情况下，压浆机停止压浆，先关闭注浆管阀门，再关闭球形阀门，最后拧开连接丝扣，拆下压浆管，进行下一个孔道的压浆。在压浆过程中，必须注意：如果所压孔道处岩体完整性较好，浆液在岩体内扩散很少甚至不渗透，此时压力表读数上升很快，没有稳压时间，在来不及关闭压浆机的情况下，浆液会从球形阀门与注浆管连接丝扣处向外喷射，所以在压浆时，可以用麻袋将连接处裹住，防止喷射的浆液伤人及污染初衬面。
3.1.3效果检验
压浆结束以后，采用了单点压水试验对压浆效果进行检查。在稳定的压力下，每4min测读一次压入水流量，连续四次读数以后，压水试验结束，在过程中记录各个参数，取最终值作为计算值，压水试验显示压浆效果良好。
3.2复合型EVA防水板安装
复合型EVA“无钉铺设防水层”是洞室防水的第二道防线，是洞室防水工程的关键。
3.2.1施工准备
①工作平台：搭设满堂支架，支架平台支立在底板上，中间留出轨道通道，支架靠自身刚度稳定，不与侧墙和顶拱连接，留出足够空间以便于防水层安装，底板防水层安装待侧墙和顶拱砼浇筑完成、支架拆除后进行。
②对喷射砼基面进行检查：喷射砼基面平整度超过规范值的,用人工找平和水泥砂浆作抹平相结合进行处理。
3.2.2防水膜铺设方法
用全站仪在拱顶、拱腰、侧墙等相关位置标出纵向中心线，根据中心线分划出各固定点位置，固定点在拱顶按50cm间距、侧墙100cm间距、底拱150cm间距布置。安装遵循从顶拱中轴线向两边下垂铺设的原则进行，环向接缝留在底板位置（离侧墙＞30cm）搭接宽度＞10cm，与锚塞体衔接的部位伸入锚塞体1.0m。
3.2.3防水板焊接施工
各幅防水膜之间搭接宽度不小于100mm，搭接缝采用双焊缝，中间留出空腔用于充气检查，单条焊缝有效焊接宽度不小于10mm。防水板焊接时控制焊接温度在280～300℃之间，焊接速度15～20cm/min，并及时调整以取得最佳效果。每完成两条焊缝后，及时进行充气检查，对达不到要求的焊缝进行补焊。
3.2.4防水层的施工保护措施
针对防水层极易损坏的特点，防水层施工后，采取以下措施进行保护：
①在进行钢筋绑扎、焊接、模板安装时，在施工部位及其附近采取措施防止损伤防水层，焊接钢筋时在周围用石棉水泥板进行遮挡，以免溅出火花烧坏防水层；
②在底板防水层铺设后及时进行底板二衬砼浇筑；
③进行二衬砼施工时，振捣棒不得直接接触防水层以免造成损坏；
④施工操作人员上岗前经过严格的培训，待熟练掌握后方可进行施工工作，焊机等主要施工机械由专人负责维修、保养与保管，施工过程中加强对现场各种施工人员防水层保护意识教育，不得穿带钉子的鞋在防水层上走动。
3.2.5防水层破损的检查与修补
对焊接的防水层进行充气检查，检查出有破损处做出明显的记号，并及时进行修补。对破损部位修补的补丁外缘离破损孔边缘不小于7cm，补丁剪成圆角形式。补后用真空检查法检查修补符合要求方可进入下道工序的施工。
3.3二次衬砌砼施工
二次衬砌考虑防水，砼按防渗进行设计。防渗等级为S12，防水标准按水工部门标准定为二级。
3.3.1二次衬砌砼配合比设计
为降低二次衬砌砼的收缩应力，有效避免和减少二衬模筑防水砼开裂现象的发生，提高锚碇结构的整体防水效果，进行二次衬砌砼配合比设计时，加入了杜拉纤维，起一定的补偿收缩作用。二次衬砌砼配合比如表1所示。
表1 二次衬砌砼配合比及特性
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混凝土的材料组成（Kg）
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水泥
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碎石
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砂子
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水
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减水剂
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粉煤灰
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膨胀剂
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杜拉纤维
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306
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1090
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786
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155
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3.67
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78
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37
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1.2
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混凝土相关特性
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混凝土的膨胀率：
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万分之三——万分之五
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混凝土的强度：
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按C30设计，>38.2Mpa,（实测28天强度55.8Mpa）
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混凝土的初凝时间：
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8小时
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混凝土的终凝时间：
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10小时
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混凝土的塌落度：
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18cm
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混凝土的抗渗参数：
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>S12 （抗渗指标确定在试验过程中进行）
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减水剂：
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江韵TMS
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膨胀剂：
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VEA-H
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3.3.2工作平台搭设
充分利用铺设EVA防水板的支架，对支架各纵、横、竖向钢管间距进行加密，中间通道上设剪刀撑加固即可。
3.3.3混凝土施工
二次衬砌模筑防水砼必须连续浇筑，减少纵、横向施工接缝，以减少防水薄弱部位。对于二次衬砌的施工，考虑砼的流动性，结合斜式隧道锚衬砌的特点，侧墙与顶拱部分按水平分层进行浇筑，共分六层，每层高度约为4.6m，侧墙与顶拱结合部位的水平施工缝留在两者衔接部位20cm左右、侧墙水平施工缝留在高出底板表面30cm以上的墙体上。底板砼浇筑待侧墙与顶拱施工完成并将支架拆除后再进行。
二次衬砌使用万能钢模板，用[20作龙骨，为避免损伤防水层，模板利用支架进行固定。支架与模板连接部位用调节顶托，将模板和支架连接成一个整体。
侧墙模板支立时，注意对伸出底板防水膜进行保护，支架、模板和型钢底端用垫板扩大，减少对EVA防水板的破坏。
为减少人工振捣时振动棒对防水层的影响，在模板外侧设有1.1kw的附着振捣器。混凝土表面平坦、泛浆且不再有气泡产生时，附着振捣器再振捣混凝土的时间不能超过60秒。
混凝土终凝且强度达到2.5Mpa时进行施工缝凿毛，并用高压水冲洗干净。混凝土浇筑前24小时开始对接合处进行洒水湿润，在施工缝上铺一层2～3㎝同标号水泥砂浆后再浇筑混凝土。
3.3.4施工缝的防水处理
二次衬砌施工过程中，各砼施工缝与防水层的接头部位严格错开。施工接缝处埋设规格为400×φ40×12（㎜）的遇水膨胀橡胶止水带。止水带中间空心圆环与施工缝的中心线重合，且只在侧墙中间位置设置一处接缝，用专用的扁钢固定牢固。
4 结论
由于采用上述三层防水结构的施工，万州长江二桥复合式隧道锚碇达到了水工部门定的二级防水标准。有效的防止湿度过大而引起的主缆锈蚀，有效的控制了隧道锚内的湿度，同时也保证锚碇周边围岩与锚塞体混凝土的咬和性。