CN111350530A - 一种隧道锚锚碇 - Google Patents
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Abstract
一种隧道锚锚碇，包括隧道体、前锚室、锚塞体、散索鞍支墩，其结构特点是，还包括桩基群，所述桩基群包括多个桩基，所述隧道体包括隧道底板，多个所述桩基的顶部与所述隧道底板固定连接。隧道锚的桩基群嵌固于地基中，将原隧道锚对地基的拉剪要求转变为桩基群对地基侧向水平抗力的要求，而主缆拉力大部分由桩基群本身的弯剪强度提供；由于地基抗压强度远大于抗剪强度，因此大大降低了锚碇对地基地质条件的要求，解决了传统隧道锚在软岩、或强风化及以上硬岩、或较破碎硬岩等地质基岩条件较差地区应用的技术问题，提高了悬索桥在较差地质条件下的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种隧道锚锚碇。
背景技术
悬索桥具有重量轻、用料省等优点，尤其地锚式悬索桥可以最大限度地发挥地基承载力，成本可控。从世界范围看，地锚式悬索桥在公路、市政桥梁选型中已成为一种潮流和趋势。地锚主要有岩锚、隧道锚和重力锚三类形式，岩锚对地层要求最高，隧道锚次之，重力锚要求最低。重力锚是目前应用最多的地锚形式。岩锚除对地质条件要求高外，对地形地貌条件也要求高，其适用面较窄，实践中较少采用。相对于重力锚，隧道锚能较好地利用锚址区的地质条件，具有环境扰动小（仅为重力锚的20%～25%）、工程量少（仅为重力锚的20%～25%)、投资低（仅为重力锚的30%～35%）的特点，在保护自然环境和提高工程建设效率等方面具有明显优势。但隧道锚对地质环境的要求较高，在国内外已建的悬索桥隧道锚工程中，隧道锚多应用于埋设深、岩体坚硬、节理较少和围岩整体性完好的地质环境中。
隧道锚的主体部分一般包括：鞍室、混凝土锚体、系统锚杆、锚固系统、后锚室、散鞍基础等结构，由散鞍基础直接承受由主缆作用于散鞍的压力，并传递到地基。此外还有门洞、步梯、防排水构造、检修通道等附属设施，不参与结构的受力。现有研究表明，隧道锚破坏形式为锚碇携带周边一定范围岩体变形破坏，破坏区形状类似一个倒塞体状，锚碇-围岩破裂类型是拉剪复合型破坏。然而岩土拉剪强度往往较低，抗剪强度约为抗压强度的10%～40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%～16%。从隧道锚的受力机理来看，也同样说明了其对地质条件的要求较高。这对隧道锚的工程应用形成了制约。大多数悬索桥的地锚形式往往由于地质条件难以达到隧道锚要求而选择重力锚，一方面造成较大的环境影响，在城市严格的建设环境要求下，常常导致被迫更换桥型方案；另一方面降低了工程经济性，甚至导致工程投资增加10%以上。因此，要进一步推广悬索桥的应用，必须同时解决悬索桥锚碇结构的经济性和对地基条件要求高的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种隧道锚锚碇，该隧道锚锚碇解决了在软岩、或强风化及以上硬岩、或较破碎硬岩等地质基岩条件较差地区应用的技术问题，提高了悬索桥在较差地质条件下的适用性。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种隧道锚锚碇，包括隧道体、前锚室、锚塞体、散索鞍支墩，其结构特点是，还包括桩基群，所述桩基群包括多个桩基，所述隧道体包括隧道底板，多个所述桩基的顶部与所述隧道底板固定连接。
隧道锚的桩基群嵌固于地基中，将原隧道锚对地基的拉剪要求转变为桩基群对地基侧向水平抗力的要求，而主缆拉力大部分由桩基群本身的弯剪强度提供；由于地基抗压强度远大于抗剪强度，因此大大降低了锚碇对地基地质条件的要求，解决了传统隧道锚在软岩、或强风化及以上硬岩、或较破碎硬岩等地质基岩条件较差地区应用的技术问题，提高了悬索桥在较差地质条件下的适用性。
进一步的，所述隧道体还包括初期支护构造、二次衬砌，由隧道体外侧围岩向内依次设有所述初期支护构造、二次衬砌。
进一步的，所述前锚室位于所述隧道体的洞口处，所述锚塞体位于隧道体的里部，所述前锚室与所述锚塞体的内锚面相连。
进一步的，所述初期支护构造包括锚杆、喷射混凝土层，所述锚杆的一端固定连接所述喷射混凝土层，另一端锚固于隧道体外侧围岩中。
进一步的，所述散索鞍支墩设在所述前锚室，所述散索鞍支墩与所述二次衬砌固定相连。
进一步的，还包括主缆，所述主缆由所述隧道体的洞口处进入所述前锚室，通过所述散索鞍支墩转向散索后锚固与所述锚塞体内。
进一步的，所述隧道体采用喷锚暗挖法或盾构法施工而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明提供的隧道锚的桩基群锚固于地基中，将原隧道锚对地基的拉剪要求转变为群桩对地基侧向水平抗力的要求，而主缆拉力大部分由桩基群本身的弯剪强度提供；由于地基抗压强度远大于抗剪强度，因此大大降低了锚碇对地基地质条件的要求，解决了传统隧道锚在软岩、或强风化及以上硬岩、或较破碎硬岩等地质基岩条件较差地区应用的技术问题，提高了悬索桥在较差地质条件下的适用性。
2）本发明提供的隧道锚桩基群结构，还能避免锚碇在较差地质条件下由不均匀沉降带来的病害，提高锚碇的稳定性和耐久性。
3）本发明能避免锚碇在较差地质条件下由不均匀沉降带来的病害，提高锚碇的稳定性和耐久性。相比同等条件下以往使用的重力锚，开挖量和工程量降低20%以上，减少了对环境的影响，降低了工程投资，可以进一步推动悬索桥在城市和景区的应用。
附图说明
图1是本发明的立面结构示意图；
图2是本发明的横断面结构示意图。
在图中
1-前锚室；2-锚塞体；3-散索鞍支墩；4- 桩基；5-隧道底板；6-二次衬砌；7-锚杆；8-喷射混凝土层；9-主缆；10-地面线；11-洞口。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
一种隧道锚锚碇，如图1所示，包括隧道体、前锚室1、锚塞体2、散索鞍支墩3、桩基群，所述桩基群包括多个桩基4，多个所述桩基4嵌固于地基中，所述隧道体包括隧道底板5，所述桩基4的顶部与所述隧道底板5固定连接。所述隧道体采用喷锚暗挖法或盾构法施工而成。隧道底板5与桩基4顶部固定连接，需满足桥梁承台与桩基的连接构造要求，使得桩基群共同受力，主缆拉力荷载大部分通过锚塞体和隧道底板传递给各个桩基。多个所述桩基4的尺寸、深度、间距等可根据不同的工程项目要求和实际地形条件进行调整。
结合图2，所述隧道体外侧围岩向内依次设有所述初期支护构造、二次衬砌6。所述初期支护构造包括锚杆7、喷射混凝土层8，所述锚杆7的一端固定连接所述喷射混凝土层8，另一端锚固于隧道体外侧围岩中。
所述前锚室1位于所述隧道体的洞口11处，所述锚塞体2位于隧道体的里部，所述前锚室1与所述锚塞体2的内锚面相连。所述散索鞍支墩3设在所述前锚室1，所述散索鞍支墩3与所述二次衬砌6固定相连。
主缆9由所述隧道体的洞口11处进入所述前锚室1，通过所述散索鞍支墩3转向散索后锚固与所述锚塞体2内。主缆1拉力荷载大部分通过锚塞体5和隧道底板9传递给桩基4，桩基4靠自身弯剪强度抵抗，桩基4因嵌固于地基中，其水平不平衡力由地基水平抗力抵抗。主缆1拉力荷载还有小部分通过隧道体直接传递给隧道外侧围岩，该部分荷载的传递机理与传统隧道锚相同，主要靠隧道锚与围岩界面的拉剪力抵抗。
隧道锚的桩基群锚固于地基中，将原隧道锚对地基的拉剪要求转变为桩基群对地基侧向水平抗力的要求，而主缆拉力大部分由桩基群本身的弯剪强度提供；由于地基抗压强度远大于抗剪强度，因此大大降低了锚碇对地基地质条件的要求，解决了传统隧道锚在软岩、或强风化及以上硬岩、或较破碎硬岩等地质基岩条件较差地区应用的技术问题，成功降低隧道锚对地基条件的要求，扩大了隧道锚的应用范围，提高了悬索桥的经济性。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种隧道锚锚碇，包括隧道体、前锚室（1）、锚塞体（2）、散索鞍支墩（3），其特征在于，还包括桩基群，所述桩基群包括多个桩基（4），所述隧道体包括隧道底板（5），多个所述桩基（4）的顶部与所述隧道底板（5）固定连接。
2.根据权利要求1所述的隧道锚锚碇，其特征在于，所述隧道体还包括初期支护构造、二次衬砌（6），由隧道体外侧围岩向内依次设有所述初期支护构造、二次衬砌（6）。
3.根据权利要求1所述的隧道锚锚碇，其特征在于，所述前锚室（1）位于所述隧道体的洞口处，所述锚塞体（2）位于隧道体的里部，所述前锚室（1）与所述锚塞体（2）的内锚面相连。
4.根据权利要求2所述的隧道锚锚碇，其特征在于，所述初期支护构造包括锚杆（7）、喷射混凝土层（8），所述锚杆（7）的一端固定连接所述喷射混凝土层（8），另一端锚固于隧道体外侧围岩中。
5.根据权利要求1所述的隧道锚锚碇，其特征在于，所述散索鞍支墩（3）设在所述前锚室（1），所述散索鞍支墩（3）与所述二次衬砌（6）固定相连。
6.根据权利要求1~5所述的隧道锚锚碇，其特征在于，还包括主缆（9），所述主缆（9）由所述隧道体的洞口处进入所述前锚室（1），通过所述散索鞍支墩（3）转向散索后锚固与所述锚塞体（2）内。
7.根据权利要求1~5所述的隧道锚锚碇，其特征在于，所述隧道体采用喷锚暗挖法或盾构法施工而成。
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