CN104213509A - 一种缆索吊装锚索式锚碇施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缆索吊装锚索式锚碇施工方法，在确定的锚碇区域内，先开挖表土露出新鲜岩层面，将岩层面凿成高度不小于2m的垂直面并冲洗干净，然后紧贴岩层面浇筑强度满足要求的矩形锚碇体；再在锚碇体和岩体上钻孔；清孔后，在每个锚孔内放入锚索，及时进行孔内注浆；浇注砂浆强度达到设计值时，再预张紧锚索；锚索预紧后，在锚碇体正面通过露出的锚索安装分配锚梁，分配锚梁上再通过座拉板固定安装滑轮座，再通过滑轮座安装主索、扣索和工作索；缆索***安装到位后，即可进行吊装。本发明可以大大简化吊装施工过程，更好的保障施工安全，节约工期及成本。

Description

一种缆索吊装锚索式锚碇施工方法

技术领域

本发明涉及拱桥预应力锚索施工技术改进，具体指一种缆索吊装锚索式锚碇施工方法，属于桥梁施工技术领域。

背景技术

预应力锚索施工技术在桥梁工程中已广泛应用，其中使用预应力锚索结构作为缆索吊的锚索式锚碇成功的工程经验证明预应力锚索技术运用于大型起重设施的锚碇结构是安全可靠的。然而该项技术在实际应用时受地形地质条件限制，锚碇位置基岩埋深较深时不宜采用。不同基岩条件，需要现场的锚固力试验数据，需要专门的机具进行施工等一系列因素要求，选用锚索式主锚碇需要根据具体情况具体研究。塔架通常是缆索***的重要受力结构部分，而吊扣一体的缆索吊塔架构造及受力更为复杂，施工中安全风险很大，需要专业设计。

桥梁有相当一部分是在山区特别是峡谷河谷地形条件下修建。桥梁两岸可能有需要连接的公路，也可能直接连接隧道。如果有公路存在，在预应力锚索施工时，按常规布置吊装索塔不仅将挤占现有公路的行车宽度，同时也将大大压缩施工操作空间，起吊时将严重影响社会交通车辆安全。而选用常规的重力式或地垅式主锚碇等构造形式，岩石开挖工程量大，施工时必然要中断道路通行。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种缆索吊装锚索式锚碇施工方法，本方法专门针对V形峡谷河谷地形而设计，可以大大简化吊装施工过程，更好的保障施工安全，节约工期及成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

缆索吊装锚索式锚碇施工方法，本方法适用于V形峡谷之间修建拱桥，峡谷夹角小于90度；具体步骤如下：

1）锚碇位置确定：在每组拱肋两岸山体上分别确定锚碇施工位置，锚碇用于安装包括吊装主索在内的缆索两端，锚碇高度保证主索吊装拱肋至索跨跨中时主索最低点位于拱顶之上；

2）锚碇体砼施工：在确定的锚碇区域内，先开挖表土露出新鲜岩层面，将岩层面凿成高度不小于2m的垂直面并冲洗干净，然后紧贴岩层面浇筑强度满足要求的矩形锚碇体，锚碇体中心与其对应的拱肋中心正对；

3）钻孔、清孔：锚碇体养护达到设计强度后，在锚碇体砼外斜向下3-8°（优选5°）均匀地钻若干锚孔至设计深度，成孔后反复用高压风吹孔，清洗孔壁上残留物及水体，以增强岩体的粘结能力；

4）锚索安装：锚孔清孔后，立即在每个锚孔内放入锚索，及时进行孔内注浆，使锚索与锚孔固接为一体；锚索露出一定长度，用于后续分配锚梁安装；

5）浇注砂浆强度达到设计值100%以上时，开始逐索张拉锚索使锚索得以预张紧；锚索预紧后，在锚碇体正面通过露出的锚索安装分配锚梁，分配锚梁上再通过座拉板固定安装滑轮座，所述滑轮座由主索滑轮座、扣索滑轮座和工作索滑轮座构成，主索滑轮座位于分配锚梁正中；扣索滑轮座有两组对称设于主索滑轮座两侧并位于分配锚梁两端，工作索滑轮座位于主索滑轮座和内侧扣索滑轮座之间；

6）缆索***的安装：在每组拱肋两岸的锚碇体上分别通过对应的滑轮座安装主索、扣索和工作索；

7）拱肋的吊装：缆索***安装到位后，即可将待吊装的拱肋段通过吊索悬吊于主索上，再牵引至安装位置即可；其中扣索用于将已经安装到位的拱肋拉吊。

进一步地，所述锚孔由锚碇体上的锚孔和岩体上的锚孔两部分形成，其中岩体上的锚孔深度不低于20米；靠近表层的锚索上套装有钢管形成自由段，钢管长度大于锚碇体厚度，自由段不进行浇注；其余锚索构成锚固段，浇注只在锚固段上进行。

每个锚孔内的锚索由6～10根∅15.24mm高强度低松驰钢绞线编制而成。

更进一步地，锚固段通过扩张定位环和收缩定位环绑扎形成波纹形，波长取1m；当锚索张拉时采用波纹形式的各根钢绞线有伸直趋势，对周围浆体产生挤压，可产生对锚索锚固非常有利的摩擦效应。

所述第4）步锚孔注浆采用一次孔底法施工，浆液为M40水泥浆，采用普通水泥制浆，水灰比0.38-0.4，膨胀剂10%，灌注压力为0.4Mpa～0.6Mpa。

本发明桥梁上部结构安装施工根据V形峡谷两岸陡峭的地形、良好的地质条件、完整的山体结构等有利因素，将缆索锚固于两岸山体上相当于现有塔架索鞍的适当高程位置，采用预应力锚索锚固主锚碇及分配锚梁，分配锚梁上再设置滑轮座等构造使其能悬挂缆索体系。由于采取无塔设计与预应力索式主锚碇技术，使吊装施工过程大为简化，扣挂后定位精确，能更好的保障施工安全，节约工期及成本。采用锚索式主锚碇开挖工程量小，对公路通行干扰最小。

附图说明

图1-本发明缆索吊装***总体布置图。

图2-本发明缆索吊装***总体布置俯视图。

图3-本发明缆索吊装***锚碇构造图。

图4-本发明缆索吊装***锚碇构造端面图。

图5-本发明预应力锚索构造图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明缆索吊装锚索式锚碇施工方法适用于V形峡谷、河谷地形地质条件下修建拱桥，峡谷夹角小于90度；施工时既可以采用有塔施工方法，也可以采用无塔施工方法，无塔施工具体实施步骤如下：

1）锚碇位置确定：在每组拱肋两岸山体1上分别确定锚碇施工位置，锚碇用于安装包括吊装主索在内的缆索两端，锚碇高度保证主索吊装拱肋至索跨跨中时主索最低点位于拱顶之上；根据桥面宽度不同，拱肋数量也不同，通常为2-3组。假设拱肋为N个，那么两岸山体上就要分别设置N个锚碇。锚碇位置确定时，除了高度和左右位置外，还需要考虑该位置的岩层结构等，以保证岩体能够承受吊装***的拉力。在保证结构强度的前提下，位置可以适当移动一些。

2）锚碇体砼施工：在确定的锚碇区域内，先开挖表土露出新鲜岩层面，将岩层面凿成高度不小于2m的垂直面2并冲洗干净，然后紧贴岩层面浇筑强度满足要求的矩形锚碇体3，锚碇体3中心与其对应的拱肋中心正对；同时注意锚下钢筋网及索套管的精确预埋和定位；

实施例中锚碇体为高2m、厚1m、长6 m的 C30砼。

3）钻孔、清孔：锚碇体3养护达到设计强度后，在锚碇体砼外斜向下3-8°（优选5°）均匀地钻若干锚孔至设计深度。成孔后反复用高压风吹孔，清洗孔壁上残留物及水体，以增强岩体的粘结能力。

除了锚碇体上的锚孔外，还包括岩体上的锚孔，其中岩体上的锚孔深度不低于20米，即锚索锚入基岩中的深度大于20米，以确保有效锚固端嵌入中弱风化岩层，保证强度。

锚孔大小既要考虑到锚索直径，又要考虑到注浆量，实际直径90mm，采用潜孔钻干钻法风动施工。

4）锚索安装：锚孔清孔后，立即在每个锚孔内放入锚索4，及时进行孔内注浆，使锚索与锚孔固接为一体；锚索4露出一定长度，用于后续分配锚梁安装。

锚孔注浆采用一次孔底法施工，浆液为M40水泥浆，采用普通水泥制浆，水灰比0.38-0.4，膨胀剂10%，灌注压力为0.4Mpa～0.6Mpa。

每个锚孔内的锚索由6～10根∅15.24mm高强度低松驰钢绞线编制而成。锚索编制前，要对每根钢绞线严格检查，不得使用有死弯、机械损伤及严重锈蚀、电烧伤等造成强度降低的材料。

5）浇注砂浆强度达到设计值100%以上时，开始逐索张拉锚索使锚索得以预张紧。张拉主要设备为YC250穿心千斤顶，使用前经有资质的单位标定。实际设计中预应力筋张拉设计强度为σ_con=0.43%f_ptk= 800Mpa，即锚碇体两侧的锚索设计张拉力为67.2T，中部锚索设计张拉力为112吨。张拉程序为：0→初应力→σ_con持荷5min锚固。

锚具破坏就意味着锚索失效，关系到工程的安全，使用时应对锚具妥善保护，为防止锚固端夹片松脱，采取工作锚板前使用压板紧贴夹片等保护措施。

锚索4预紧后，在锚碇体3正面通过露出的锚索安装分配锚梁5，分配锚梁5上再通过座拉板固定安装滑轮座6，座拉板与分配锚梁间采用高强螺栓进行连接。所述滑轮座由主索滑轮座、扣索滑轮座和工作索滑轮座构成，主索滑轮座位于分配锚梁正中；扣索滑轮座有两组对称设于主索滑轮座两侧并位于分配锚梁两端，工作索滑轮座位于主索滑轮座和内侧扣索滑轮座之间。

本发明同岸的锚碇分离设计，每个锚碇设计2×3索钢铰线锚索来固定型钢分配锚梁，其中中间2×1锚索为10φ15.24㎜钢铰线，两侧分别为2×1锚索为6φ15.24㎜钢铰线；锚索采用标准抗拉强度Ryb＝1860Mpa、Ey＝1.95×10⁵Mpa、松弛率满足Ⅱ级要求的φ15.24㎜高强度低松弛钢绞线。

图3和图4为本发明缆索吊装***锚碇构造图。

6）缆索***的安装：在每组拱肋两岸的锚碇体上分别通过对应的滑轮座安装主索7、扣索8和工作索9，锚固整个索道***。

缆索吊***制作和安装完毕后要进行每组缆索吊试吊，试吊采用钢筋配重，以最大吊装重量的120%吨位进行试吊（如拱肋最大节段总重22.6吨，那么试吊重量就是27吨）。在整个吊装过程中对锚碇以及缆索各***部件进行检查，对未正常运行的部件进行调试，确保在吊装期间正常运行。

7）拱肋的吊装：缆索***安装到位后，即可将待吊装的拱肋段通过吊索悬吊于主索上，再牵引至安装位置即可；其中扣索用于将已经安装到位的拱肋拉吊。

本发明靠近表层的锚索4上套装有钢管10形成自由段，钢管长度大于锚碇体厚度，自由段不进行浇注；其余锚索构成锚固段，浇注只在锚固段上进行。同时锚固段通过扩张定位环11和收缩定位环12绑扎形成波纹形，波长取1m。当锚索张拉时采用波纹形式的各根钢绞线有伸直趋势，对周围浆体产生挤压，可产生对锚索锚固非常有利的摩擦效应。图5为预应力锚索构造图。

本发明经过对缆索***总体布置的调整，增大悬索跨度，并提升高度，采取在原缆索索鞍位置后直接锚固方式，将锚碇通过预应力锚索锚固于基岩中，形成了无塔锚索式缆索吊装***。图1和图2为本发明缆索吊装锚索式锚碇***总体布置图。

锚索式主锚碇受力情况比较复杂，与常规岩石锚固索承受静荷载相比，有动荷载作用于锚头处，因此需要足够的安全储备，确保锚固安全。在设计分配锚梁上座拉板和锚固滑轮的位置时，要注意使缆索吊机传递来的荷载方向与锚索轴线尽量保持一致，分配锚梁与锚体砼构造要有效传递剪力，确保锚索轴线受拉。

本发明吊装受力通过锚碇（尺寸、结构）、锚索（长度、粗细、结构）、缆索等来保证，要求岩锚体系在使用过程中不能出现松动和变形。实际操作时，在各要素确定后要进行锚索最大拉力计算和锚索安全系数验算。本发明在使用过程中，缆索吊机工作正常，主索垂度与设计计算结果基本吻合，岩锚体系在使用过程中未出现松动和变形，表明本发明缆索吊机锚索式主锚碇设计思路和计算方法经受了实践的检验，为拱桥顺利施工提供了保障。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.缆索吊装锚索式锚碇施工方法，其特征在于：本方法适用于V形峡谷之间修建拱桥，峡谷夹角小于90度；具体步骤如下：

1）锚碇位置确定：在每组拱肋两岸山体上分别确定锚碇施工位置，锚碇用于安装包括吊装主索在内的缆索两端，锚碇高度保证主索吊装拱肋至索跨跨中时主索最低点位于拱顶之上；

2）锚碇体砼施工：在确定的锚碇区域内，先开挖表土露出新鲜岩层面，将岩层面凿成高度不小于2m的垂直面并冲洗干净，然后紧贴岩层面浇筑强度满足要求的矩形锚碇体，锚碇体中心与其对应的拱肋中心正对；

3）钻孔、清孔：锚碇体养护达到设计强度后，在锚碇体砼外斜向下3-8°均匀地钻若干锚孔至设计深度，成孔后反复用高压风吹孔，清洗孔壁上残留物及水体，以增强岩体的粘结能力；

4）锚索安装：锚孔清孔后，立即在每个锚孔内放入锚索，及时进行孔内注浆，使锚索与锚孔固接为一体；锚索露出一定长度，用于后续分配锚梁安装；

5）浇注砂浆强度达到设计值100%以上时，开始逐索张拉锚索使锚索得以预张紧；锚索预紧后，在锚碇体正面通过露出的锚索安装分配锚梁，分配锚梁上再通过座拉板固定安装滑轮座，所述滑轮座由主索滑轮座、扣索滑轮座和工作索滑轮座构成，主索滑轮座位于分配锚梁正中；扣索滑轮座有两组对称设于主索滑轮座两侧并位于分配锚梁两端，工作索滑轮座位于主索滑轮座和内侧扣索滑轮座之间；

6）缆索***的安装：在每组拱肋两岸的锚碇体上分别通过对应的滑轮座安装主索、扣索和工作索；

7）拱肋的吊装：缆索***安装到位后，即可将待吊装的拱肋段通过吊索悬吊于主索上，再牵引至安装位置即可；其中扣索用于将已经安装到位的拱肋拉吊。

2.根据权利要求1所述的缆索吊装锚索式锚碇施工方法，其特征在于，所述锚孔由锚碇体上的锚孔和岩体上的锚孔两部分形成，其中岩体上的锚孔深度不低于20米；靠近表层的锚索上套装有钢管形成自由段，钢管长度大于锚碇体厚度，自由段不进行浇注；其余锚索构成锚固段，浇注只在锚固段上进行。

3.根据权利要求2所述的缆索吊装锚索式锚碇施工方法，其特征在于，每个锚孔内的锚索由6～10根∅15.24mm高强度低松驰钢绞线编制而成。

4.根据权利要求3所述的缆索吊装锚索式锚碇施工方法，其特征在于，锚固段通过扩张定位环和收缩定位环绑扎形成波纹形，波长取1m；当锚索张拉时采用波纹形式的各根钢绞线有伸直趋势，对周围浆体产生挤压，可产生对锚索锚固非常有利的摩擦效应。

5.根据权利要求1所述的缆索吊装锚索式锚碇施工方法，其特征在于，所述第4）步锚孔注浆采用一次孔底法施工，浆液为M40水泥浆，采用普通水泥制浆，水灰比0.38-0.4，膨胀剂10%，灌注压力为0.4Mpa～0.6Mpa。