CN108867376A - 永临结合型后锚***及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永临结合型后锚***，其包括引桥下部结构墩台，其包括承台和永久结构桩基；竖向预应力索，其穿过承台并锚固于承台的顶面；斜拉扣挂锚索，其倾斜穿过承台并锚固于承台的A侧，并对应与缆索吊装***或斜拉扣挂***连接；斜向预应力索，其相对于斜拉扣挂锚索平行或接***行设置，斜向预应力索穿过承台并锚固于承台的B侧；A侧与B侧为承台相对的两侧，斜向预应力索产生的索力适于与平衡斜拉扣挂锚索的索力相平衡。该技术方案一方面充分利用已有结构墩或台，降低工程造价，另一方面结构受力明确、施工方便。

Description

永临结合型后锚***及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种后锚***及其施工方法，尤其是一种永临结合型后锚***及其施工方法。

背景技术

随着我国公路建设事业的迅猛发展，作为公路建设重要组成部分的桥梁建设得到蓬勃发展。特别是西部大开发建设的欣欣向荣，道路需跨越山间峡谷、江、河，此时一般选择采用桥梁形式跨越，而桥梁的结构形式往往是悬索桥、斜拉桥，尤其以拱桥诸多。

拱桥施工的重点及难点在于主拱圈施工。目前山区拱桥主拱圈施工中最常用方法主要有：劲性骨架法、缆索吊装法、转体施工法、悬臂拼装法、悬臂浇筑法等，而诸多的施工方法均离不开缆索吊装***或斜拉扣挂***，此两大***中核心部分均在于后锚部分。

目前，作为永久结构(如悬索桥)锚碇，主要有重力式锚碇、隧道式锚碇及复合式锚碇。不管是作为临时结构的缆索吊装***或斜拉扣挂***的后锚，锚碇的主要作用都是用来承载和平衡缆索的巨大拉拔力，确保整个体系的安全稳定。

重力式锚碇是目前采用最常见的锚碇形式之一。由于重力式锚碇体积庞大，且承受巨大的水平荷载，因此要求其下方地基具有较高的竖向承载力及较大的水平摩擦系数。对于岩溶地区而言，岩石强度虽高但分布溶洞，且溶洞多为空洞或填充粘土，不能满足锚碇的承载力要求。另一方面，由于溶洞的存在，地下水往往很丰富，给锚碇施工和耐久性带来较大的影响。

与重力式锚碇相比，隧道锚碇造价低廉，譬如永久结构悬索桥锚碇，建于2000年的重庆鹅公岩长江大桥，隧道式锚碇比重力式锚碇节约1500万元左右。由于隧道锚能够与围岩一起作用共同承载主缆巨大的拉力，避免了对原地表的大规模开挖，在保护环境方面的优点是重力锚不可替代的。虽然隧道式锚碇在节约造价、环境保护方面较重力式锚碇具有明显的优点，但隧道式锚碇的实际工程应用却很少，究其原因是由于大跨度悬索桥的缆索力较大(单缆索达数万吨)，对于桥位锚碇处的岩石质量较高，而且由于锚塞体尺寸较大，开挖支护的难度较大。但是对于临时机构的后锚***，需要平衡的索力相对永久结构桥梁后锚而言要小很多，当然开挖的工程量及支护难度要小很多，因此根据现场实际地形，充分发挥隧道锚的优势，设计隧道式临时锚碇是完全可能的。

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装***或斜拉扣挂***的锚碇的成功工程经验证明，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，需要现场的锚固力实验数据，需要专门的机具进行施工等一系列因素要求，选用锚索式锚碇需要根据具体情况具体研究。

西部山区地质复杂，常见软岩地基，其强度低，承载力不足，而且在应力长期作用下，容易发生蠕变现象，同时软岩地基与混凝土胶结面的摩擦系数低，尤其是遇水就会发生软化现象，使得胶结面微观结构体系变得松散，从而降低胶结面的内聚力和内摩擦角，进而导致胶结面的强度降低。为了提高锚碇的抗滑稳定性，势必需要增加锚碇规模，确保锚碇基础有足够的抗滑力，但同时也增加了工程造价。作为临时结构的后锚***，若由于软岩地基诸多不利的地质条件，往往采取加大埋深，选择风化程度更低的岩层作为持力层，或者辅以桩、沉井、地下连续墙基础等措施，如此必然增大了工程量，以及材料消耗，使造价大幅上升。因此，传统的锚碇结构设计已经满足不了合理、经济、安全的临时结构锚碇设计理念。

如此，可发现重力式锚碇，通常采用混凝土浇筑形成大体积的锚体，依靠自重和地基之间的摩擦力来抵抗***的拉拔力，其土石方开挖量大、混凝土施工量多、对生态环境影响大，且在施工过程中常常会出现不稳定的坡体或者不同的地层结构，从而导致整个锚碇出现不确定性的变形，引起锚碇不稳定的现象，在山区桥梁建设中使用往往造成施工困难，而且不利于降低工程造价。

隧道式锚碇的受力状态与常规的支护锚杆相似，但其实际尺寸及实际荷载要大得多，影响其稳定性的因素也更多更复杂，且对围岩的要求也更高。隧道锚受力后可能的破坏模式主要有：山体整体变形失稳破坏、围岩剪切破坏、围岩与锚碇混凝土胶结面剪切破坏及锚索断裂滑出等。因隧道式锚碇所涉及的技术问题多，施工难度大，故阻碍了其大规模发展。

重力锚(隧道锚)+锚索的复合式锚碇，锚索的耐久性难以保证。岩体与钢筋混凝土板复合式锚碇钻孔较多，施工工序复杂。

综上所述，作为目前临时结构的后锚***，不仅浪费大量的人力、物力和财力，更主要的是上述形式锚碇的施工均会给陡峭的边坡带来扰动，且同时面临平衡索角度不宜调整，使得平衡索容易弯折，工程质量控制难度大、施工工期长、安全风险大、受力不明确且较复杂、造价高等一些列难题。

发明内容

本发明提供一种永临结合型后锚***，旨在一方面充分利用已有结构墩或台，降低工程造价，另一方面结构受力明确、施工方便。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种永临结合型后锚***，其包括：

-引桥下部结构墩台，其包括永久承台和承接于所述永久承台底部的永久结构桩基；

-竖向预应力索，其由下而上穿过所述永久承台，并锚固于所述永久承台的顶面；

-斜拉扣挂锚索，其倾斜穿过所述永久承台并锚固于所述永久承台的A侧，并对应与缆索吊装***或斜拉扣挂***连接；

-斜向预应力索，其相对于所述斜拉扣挂锚索平行或接***行设置，所述斜向预应力索穿过所述永久承台并锚固于所述永久承台的B侧；

所述A侧与所述B侧为所述永久承台相对的两侧，所述斜向预应力索产生的索力适于平衡与所述斜拉扣挂锚索的索力相平衡。

优选地，上述的永临结合型后锚***，其中所述永久承台的底部呈台阶状。

优选地，上述的永临结合型后锚***，其中所述竖向预应力索与所述永久承台一体成型连接一体，所述永久承台施工同时，所述竖向预应力索预埋安装于所述永久承台。

优选地，上述的永临结合型后锚***，其中所述斜拉扣挂锚索和/或所述斜向预应力索对应与所述永久承台一体成型连接一体，所述永久承台施工同时，所述斜拉扣挂锚索和/或所述斜向预应力索预埋安装于所述永久承台。

优选地，上述的永临结合型后锚***，其中所述斜拉扣挂锚索呈平行的双层结构设置，每层结构设有多条所述斜拉扣挂锚索。

优选地，上述的永临结合型后锚***，其中所述缆索吊装***或斜拉扣挂***包括扣索***和锚索***，以及塔架，所述扣索***和所述锚索***均与所述塔架连接。

与现有技术相比，本发明技术优势为：该技术方案结构简单，设计巧妙，布局合理，充分利用了已有结构墩或台，降低了工程造价，并大大减少了施工量，节约了施工周期，同时，该技术方案结构受力明确、施工方便。

本发明另外一个目的在于，还提供了一种基于该永临结合型后锚***的施工方法。

一种永临结合型后锚***的施工方法，其包括如下步骤：

S1：进行永久承台的开挖，并将永久承台前端开挖成台阶形；

S2：基底原位摩擦试验，获取摩擦系数μ；

S3：永久承台钢筋的绑扎、冷却水管及预埋管埋设、立模板、浇筑混凝土并养护；

S4：施作竖向预应力索和斜向预应力索；

S5：张拉竖向预应力索；

S6：根据斜拉扣挂锚索施工进度分批次张拉斜向预应力索。

优选地，上述的永临结合型后锚***的施工方法，其步骤S1中所述永久承台尺寸是在原有永久结构尺寸的基础上根据斜拉扣挂***计算得到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是本发明实施例结构透视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1和图2所示，一种永临结合型后锚***，其包括：

-引桥下部结构墩台，其包括永久承台1和承接于所述永久承台1底部的永久结构桩基2；

-竖向预应力索3，其由下而上穿过所述承台1，并锚固于所述承台1的顶面；竖向预应力索3是待永久承台1施工完成，现行采用钻孔设备将预应力孔钻好，然后将钢绞线自永久承台顶经过永久承台穿至事先钻好的孔洞内，并将锚固段加以灌浆，待强度满足要求后，在永久承台顶张拉竖向预应力索3。

-斜拉扣挂锚索4，其倾斜穿过所述永久承台1并锚固于所述永久承台的A侧10，并对应与缆索吊装***或斜拉扣挂***连接；

-斜向预应力索5，其相对于所述斜拉扣挂锚索平行或接***行设置，所述斜向预应力索5穿过所述永久承台1并锚固于所述永久承台1的B侧11；

所述A侧10与所述B侧11为所述永久承台1相对的两侧，所述斜向预应力索5适于平衡所述斜拉扣挂锚索4。

该技术方案充分利用了引桥下部结构墩台(也叫桥墩、桥台)，施工过程中，只需将原有结构墩台尺寸稍微加大。此外，该技术方案通过设置竖向预应力索3来代替一般的配重，在保证安全系数的前提下使后锚更经济。

其中所述永久承台1的底部呈台阶状，一方面尽量做到承台尺寸最小化，另一方面增加了整个结构的抗滑移能力。

其中所述竖向预应力索3与所述永久承台1一体成型连接一体，所述永久承台1施工同时，所述竖向预应力索3预埋安装于所述永久承台1。具体地，在施作永久承台时，提前预埋好预应力管道，然后将所述竖向预应力索3预埋安装于所述永久承台1。

其中所述斜拉扣挂锚索4和/或所述斜向预应力索5对应与所述永久承台1一体成型连接一体，所述永久承台1施工同时，所述斜拉扣挂锚索4和/或所述斜向预应力索5预埋安装于所述永久承台1。

其中所述斜拉扣挂锚索4呈平行的双层结构设置，每层结构设有多条所述斜拉扣挂锚索。

该技术方案结构简单，设计巧妙，布局合理，充分利用了已有结构墩或台，降低了工程造价，并大大减少了施工量，节约了施工周期，同时，该技术方案结构受力明确、施工方便。

另外，本发明还提供了一种永临结合型后锚***的施工方法，其包括如下步骤：

S1：进行永久承台的开挖，并将永久承台前端开挖成台阶形；

S2：基底原位摩擦试验，获取摩擦系数μ；

S3：永久承台钢筋的绑扎、冷却水管及预埋管埋设、立模板、浇筑混凝土并养护；

S4：施作竖向预应力索和斜向预应力索；

S5：张拉竖向预应力索；

S6：根据斜拉扣挂锚索施工进度分批次张拉斜向预应力索。

其步骤S1中所述永久承台尺寸是在原有永久结构尺寸的基础上根据斜拉扣挂***计算得到。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种永临结合型后锚***，其特征在于，包括：

-引桥下部结构墩台，其包括永久承台和承接于所述永久承台底部的永久结构桩基；

-竖向预应力索，其由下而上穿过所述永久承台，并锚固于所述永久承台的顶面；

-斜拉扣挂锚索，其倾斜穿过所述永久承台并锚固于所述永久承台的A侧，并对应与缆索吊装***或斜拉扣挂***连接；

-斜向预应力索，其相对于所述斜拉扣挂锚索平行或接***行设置，所述斜向预应力索穿过所述永久承台并锚固于所述永久承台的B侧；

所述A侧与所述B侧为所述永久承台相对的两侧，所述斜向预应力索产生的索力适于与平衡所述斜拉扣挂锚索的索力相平衡。

2.根据权利要求1所述的永临结合型后锚***，其特征在于：所述永久承台的底部呈台阶状。

3.根据权利要求1所述的永临结合型后锚***，其特征在于：所述竖向预应力索与所述永久承台一体成型连接一体，所述永久承台施工同时，所述竖向预应力索预埋安装于所述永久承台。

4.根据权利要求1所述的永临结合型后锚***，其特征在于：所述斜拉扣挂锚索和/或所述斜向预应力索对应与所述永久承台一体成型连接一体，所述永久承台施工同时，所述斜拉扣挂锚索和/或所述斜向预应力索预埋安装于所述永久承台。

5.根据权利要求1所述的永临结合型后锚***，其特征在于：所述斜拉扣挂锚索呈平行的双层结构设置，每层结构设有多条所述斜拉扣挂锚索。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的永临结合型后锚***，其特征在于：所述缆索吊装***或斜拉扣挂***包括扣索***和锚索***，以及塔架，所述扣索***和所述锚索***均与所述塔架连接。

7.一种永临结合型后锚***的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：进行永久承台的开挖，并将永久承台前端开挖成台阶形；

S2：基底原位摩擦试验，获取摩擦系数μ；

S3：永久承台钢筋的绑扎、冷却水管及预埋管埋设、立模板、浇筑混凝土并养护；

S4：施作竖向预应力索和斜向预应力索；

S5：张拉竖向预应力索；

S6：根据斜拉扣挂锚索施工进度分批次张拉斜向预应力索。

8.根据权利要求7所述的永临结合型后锚***的施工方法，其特征在于，步骤S1中所述永久承台尺寸是在原有永久结构尺寸的基础上根据斜拉扣挂***计算得到。