CN102352601A - 隧道式复合锚碇 - Google Patents

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谭邦明
曹发辉
庄卫林
蒋劲松
朱栓来
陶齐宇
宋扬
黎志忠
石成
黄麟
张新
王凌云
卢小峰
孙安洪
余翔
王崇汉
李劲松
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Sichuan Department of Transportation Highway Planning Prospecting and Design Research Institute
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Abstract

隧道式复合锚碇，能有效地解决岩石质量较差桥位隧道式锚碇的强度和流变问题，而且隧道成洞的安全性易得到保障。它包括隧道、锚塞体(21)和前锚室(22)，锚塞体(21)由充填灌注于隧道里段的混凝土形成，前锚室(22)内设置支墩(23)，主缆(10)经支墩(23)顶部的散索鞍散开后锚固于锚塞体(21)前锚面。所述隧道在其拱顶段和两侧边墙段间隔布设由基岩表面穿入围岩内的锚杆(31)，并由基岩表面向内依次设置初期支护构造和二次衬砌(35)；沿隧道轴向分布设置穿过锚塞体(21)和隧道内端面进入深层岩体的预应力锚索(24)，预应力锚索(24)的两端分别与锚塞体(21)前锚面、深层岩体锚固连接。

Description

隧道式复合锚碇
技术领域
本发明涉及桥梁工程，特别涉及一种适用于山区大跨悬索桥的隧道式锚碇构造。
背景技术
现代悬索桥主要由锚碇、索塔、缆索系统、加劲梁等四大构件组成。锚碇作为将缆力传递给地基的重要构件，一般分为重力式锚碇和隧道式锚碇两类。重力式锚碇依靠锚碇自重平衡主缆的巨大拉力，而隧道式锚碇充分利用锚碇与周围岩体的共同作用来锚固主缆。
与重力式锚碇相比，隧道锚造价低廉，如建于1931年的美国乔治华盛顿桥，重力式锚碇需混凝土10.7万m3，隧道式锚碇仅需2.2万m3，2000年建成的重庆鹅公岩长江大桥，隧道式锚碇比重力式锚碇节约1500万元人民币。由于隧道锚处于地表以下，避免了对原地表的大开挖，在保护环境方面的优点是重力式锚碇不可替代的。
虽然隧道式锚碇在节省造价、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，究其原因是由于为大跨悬索桥的缆力较大(单缆达数万吨)，对桥位锚碇处的岩石质量要求较高，而且由于锚塞体尺寸较大，开挖支护的难度较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道式复合锚碇，能有效地解决岩石质量较差桥位隧道式锚碇的强度和流变问题，而且隧道成洞的安全性易得到保障。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的隧道式复合锚碇，包括隧道、锚塞体和前锚室，锚塞体由充填灌注于隧道里段的混凝土形成，前锚室内设置支墩，主缆经支墩顶部的散索鞍散开后锚固于锚塞体前锚面，其特征是：所述隧道在其拱顶段和两侧边墙段间隔布设由基岩表面穿入围岩内的锚杆，并由基岩表面向内依次设置初期支护构造和二次衬砌；沿隧道轴向分布设置穿过锚塞体和隧道内端面进入深层岩体的预应力锚索，预应力锚索的两端分别与锚塞体前锚面、深层岩体锚固连接。
本发明的有益效果是，采用初期支护构造与锚杆联合对开挖断面进行及时支护，既保证了在软质岩中大断面开挖的成洞安全，又通过控制围岩松动圈的发展满足锚碇在成桥后的受力要求；预应力锚索与锚塞体形成组合结构，以调动深层岩体的强度，提高了锚碇承载力，预应力锚索的主动张拉可降低锚塞体与围岩接触面在长期荷载下的应力水平，解决了岩石质量较差桥位修建隧道锚的流变问题；与重力式锚碇相比较，可大幅度地降低工程造价。
附图说明
本说明书包括如下三幅附图：
图1是本发明隧道式复合锚碇的立面结构示意图；
图2是本发明隧道式复合锚碇中隧道的横断面结构示意图；
图3是本发明隧道式复合锚碇应用实例的构造图。
图中示出构件、部位名称及所对应的标记：主缆10、锚塞体21、前锚室22、支墩23、预应力锚索24、锚杆31、喷射混凝土层32、全环钢架33、锁脚锚杆34、二次衬砌35。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的隧道式复合锚碇包括隧道、锚塞体21和前锚室22，锚塞体21由充填灌注于隧道里段的混凝土形成，前锚室22内设置支墩23，主缆10经支墩23顶部的散索鞍散开后锚固于锚塞体21前锚面。所述隧道在其拱顶段和两侧边墙段间隔布设由基岩表面穿入围岩内的锚杆31，并由基岩表面向内依次设置初期支护构造和二次衬砌35。锚杆31在锚塞体21段可采用分段自进式锚杆，在前锚室22段可采用水泥砂浆药包锚杆。初期支护构造与分布于隧道围岩内的锚杆31联合对开挖断面进行及时支护，既保证了在软质岩中大断面开挖的成洞安全，又通过控制围岩松动圈的发展满足锚碇在成桥后的受力要求。参照图2，所述初期支护构造通常由覆盖隧道基岩的喷射混凝土层32和埋设于其内的全环钢架33构成，全环钢架33在其拱顶段与边墙段的连接部位处设置锁脚锚杆34。
参照图1，沿隧道轴向分布设置穿过锚塞体21和隧道内端面进入深层岩体的预应力锚索24，预应力锚索24的两端分别与锚塞体21前锚面、深层岩体锚固连接。即采用锚固于锚塞体21前锚面的预应力锚索24与锚塞体21形成组合结构，可调动深层岩体的强度，以提高锚碇承载力。预应力锚索24的主动张拉，可降低锚塞体21与围岩接触面在长期荷载下的应力水平，有效地解决了岩石质量较差桥位修建隧道锚的流变问题。
本申请人成功地将本发明的隧道式复合锚碇应用于国家高速公路网成渝环线南溪长江大桥的设计与建造中。参照图3，该桥北岸采用重力式锚碇，南岸采用本发明的隧道式复合锚碇。南岸隧道式复合锚碇的混凝土体积为16690m3，而北岸采用重力式锚碇体积为76627m3。南岸隧道式复合锚碇造价为2917万元，与北岸重力式锚碇造价7456万元相比，节省约造价4539万元。
以上所述只是用图解说明本发明隧道式复合锚碇的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (3)

1.隧道式复合锚碇，包括隧道、锚塞体(21)和前锚室(22)，锚塞体(21)由充填灌注于隧道里段的混凝土形成，前锚室(22)内设置支墩(23)，主缆(10)经支墩(23)顶部的散索鞍散开后锚固于锚塞体(21)前锚面，其特征是：所述隧道在其拱顶段和两侧边墙段间隔布设由基岩表面穿入围岩内的锚杆(31)，并由基岩表面向内依次设置初期支护构造和二次衬砌(35)；沿隧道轴向分布设置穿过锚塞体(21)和隧道内端面进入深层岩体的预应力锚索(24)，预应力锚索(24)的两端分别与锚塞体(21)前锚面、深层岩体锚固连接。
2.如权利要求1所述的隧道式复合锚碇，其特征是：所述初期支护构造由覆盖隧道基岩的喷射混凝土层(32)和埋设于其内的全环钢架(33)构成，全环钢架(33)在其拱顶段与边墙段的连接部位处设置锁脚锚杆(34)。
3.如权利要求1或2所述的隧道式复合锚碇，其特征是：所述锚杆(31)在锚塞体(21)段采用分段自进式锚杆，在前锚室(22)段采用水泥砂浆药包锚杆。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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