CN111501549A - 一种群锚式隧道锚及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种群锚式隧道锚及施工方法，涉及桥梁工程技术领域。本申请提供的一种群锚式隧道锚包括：前锚室、主缆和若干个小尺寸隧道锚，其中，前锚室布置在山体的洞口处；主缆设于所述前锚室内，所述主缆通过散索鞍分散成多根主缆钢绞线；所述小尺寸隧道锚与所述主缆钢绞线之间通过刚性的锚固转换构件连接。本申请提供的群锚式隧道锚带来的有益效果包括：通过锚固转换构件连接主缆与小尺寸隧道锚，确保多个小尺寸隧道锚能够协同受力，从而能够均匀分担主缆的巨大拉力，而无须加长锚塞体长度，整体结构稳定，使用寿命长。

Description

一种群锚式隧道锚及施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种群锚式隧道锚及施工方法。

背景技术

我国经济及科学技术的不断发展，以及交通需求的日益增加，我国桥梁建设正进入黄金时期。对于需要建设特大跨径桥梁以供通行的地区，可以选择架设一座悬索桥，悬索桥又名吊桥，是一种以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。悬索桥通常由主缆、加劲梁、桥塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成。主缆是悬索桥的主要承重构件。除承受自身恒载外，主缆本身又通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面)的恒载。除此之外，主缆还承担一部分横向风载，并将它直接传递到桥塔顶部。

相关技术中，悬索桥主缆锚碇有重力式和隧道式两种，其中，隧道式锚碇通过锚碇自重和锚碇隧道围岩共同承担主缆强大的锚固力,其地形地貌适于隧道的设计和施工,隧道纵断面形式为喇叭形变截面形式,隧道口断面较小,锚塞体断面很大,以形成锚塞效应，增强锚碇的承载力以分担主缆巨大的压力。悬索桥采用的隧道锚，通常为单根主缆对应一个隧道锚，出于对岩体稳定性、施工安全性、经济性的考虑，单个开挖断面不宜过大，目前锚塞体的最大开挖断面宽度不超过20m，如此一来，就难以形成锚塞效应。通常，会采取加长锚塞体长度的方式解决这一问题。

但是，由于隧道锚竖向倾角大，开挖及出碴均十分困难，加长隧道锚将会增加施工风险及工程造价。不仅如此，锚塞体须为前小后大的楔形体方能形成锚塞效应，当锚塞体长度过长时，受前锚面锚固尺寸要求限制，前锚面尺寸不能太小，受后锚面开挖断面宽度限制，后锚面尺寸也不能太大，因此难以形成前小后大的楔形体，进而难以形成锚塞体夹持效应，导致锚碇承载力大大降低。综上所述，现有技术中通过加长锚塞体长度的方式缓解悬索桥主缆承受的拉力，存在诸多难点。

发明内容

本申请实施例提供一种群锚式隧道锚及施工方法，以解决现有技术中悬索桥主缆承受的拉力过大的技术问题。

第一方面，提供了一种群锚式隧道锚，其包括：

前锚室，其布置在山体的洞口处；

主缆，其设于所述前锚室内，所述主缆通过散索鞍分散成多根主缆钢绞线；

若干个小尺寸隧道锚，所述小尺寸隧道锚与所述主缆钢绞线之间通过刚性的锚固转换构件连接。

一些实施例中，所述锚固转换构件采用钢筋混凝土浇筑，其内埋设有第一钢绞线，所述第一钢绞线的一端与所述主缆钢绞线相连，另一端锚固于所述锚固转换构件的尾端。

一些实施例中，每个所述小尺寸隧道锚内均设有多根第二钢绞线，所述第二钢绞线的一端锚固于所述小尺寸隧道锚的尾端，另一端锚固于所述锚固转换构件的顶端。

一些实施例中，所述小尺寸隧道锚为楔形的钢筋混凝土结构，其靠近所述前锚室的一端的尺寸小于远离所述前锚室的一端的尺寸。

第二方面，提供了一种群锚式隧道锚施工方法，包括以下步骤：

开挖洞口、前锚室、锚固转换构件的锚洞及若干个小尺寸隧道锚的锚洞；

架设第一钢绞线和第二钢绞线，浇筑小尺寸隧道锚和锚固转换构件，张拉第二钢绞线、第一钢绞线；

在前锚室中安装散索鞍、架设主缆，并通过散索鞍将所述主缆分散成多根主缆钢绞线，连接主缆钢绞线和锚固转换构件；

对洞口进行混凝土施工。

一些实施例中，架设第一钢绞线和第二钢绞线的具体方法为：在锚固转换构件的锚洞内架设若干第一钢绞线，将第二钢绞线的一端架设于小尺寸隧道锚的锚洞内，另一端架设于锚固转换构件的锚洞内。

一些实施例中，连接主缆钢绞线和锚固转换构件的具体方法为：

将每根主缆钢绞线和对应的第一钢绞线进行连接。

一些实施例中，所述架设第一钢绞线的具体方法为：

将第一钢绞线的锚固端置于所述锚固转换构件的锚洞内远离所述前锚室的一端，将张拉端置于所述锚固转换构件靠近所述前锚室的一端。

一些实施例中，开挖洞口、前锚室、锚固转换构件的锚洞及若干小尺寸隧道锚的锚洞的具体方法为：

采用控制爆破法开挖洞口、前锚室、锚固转换构件的锚洞，开挖的同时进行初期支护施工和监控量测，并根据所述监控量测的结果适时进行前锚室衬砌及锚固转换构件衬砌的施工；

采用控制爆破法开挖若干小尺寸隧道锚的锚洞，开挖的同时进行初期支护施工，并根据地质情况对相邻的小尺寸隧道锚之间的岩体进行加固。

一些实施例中，开挖小尺寸隧道锚的锚洞之后，浇筑小尺寸隧道锚之前，还包括步骤：设置预应力管道，所述预应力管道用于架设第二钢绞线。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：通过锚固转换构件连接主缆与小尺寸隧道锚，确保多个小尺寸隧道锚能够协同受力，从而能够均匀分担主缆的巨大拉力，而无须加长锚塞体长度，整体结构稳定，使用寿命长。

本申请实施例提供了一种群锚式隧道锚，由于设置多个小尺寸隧道锚，并将主缆通过散索鞍分散成多根主缆钢绞线，能够通过多个小尺寸隧道锚承担多根主缆钢绞线的压力；同时，采取刚性的锚固转换构件连接小尺寸隧道锚与主缆钢绞线，确保每个小尺寸隧道锚都能够协同受力。因此，能够将主缆的巨大压力均匀分散至每个小尺寸隧道锚，使得隧道锚的整体结构更稳定，延长了隧道锚的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的群锚式隧道锚立面图；

图2为本申请实施例提供的群锚式隧道锚平面图；

图3为本申请实施例提供的锚固连接构件断面布置图；

图4为本申请实施例提供的小尺寸隧道锚前端断面布置图；

图5为本申请实施例提供的小尺寸隧道锚后端断面布置图。

其中，1-洞口；2-前锚室；3-散索鞍；41-前锚室衬砌；42-锚固转换构件衬砌；5-锚固转换构件；6-小尺寸隧道锚；7-第二钢绞线；8-主缆钢绞线；9-第一钢绞线；10-主缆；11-山体。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种群锚式隧道锚，其能解决悬索桥主缆承受的拉力过大的技术问题。

图1是本申请实施例提供的群锚式隧道锚立面图，本实施例提供的群锚式隧道锚包括：前锚室2、主缆10和若干个小尺寸隧道锚6，其中，前锚室2布置在山体11的洞口1处；主缆10设于所述前锚室2内，且主缆10通过散索鞍3分散成多根主缆钢绞线8；小尺寸隧道锚6与主缆钢绞线8之间通过刚性的锚固转换构件5连接。

参见图1和图2所示，本实施例提供的群锚式隧道锚的工作原理为：设置多个小尺寸隧道锚6，并将主缆10通过散索鞍3分散成多根主缆钢绞线8，通过多个小尺寸隧道锚6承担多根主缆钢绞线8的拉力，从而达到分担主缆10巨大拉力的目的；同时，采取刚性的锚固转换构件5连接小尺寸隧道锚6与主缆钢绞线8，确保每个小尺寸隧道锚6都能够协同受力，将主缆10的巨大压力均匀分散至每个小尺寸隧道锚6，使得隧道锚的整体结构更稳定，延长了隧道锚的使用寿命。

在本申请实施例中，需要根据实际情况合理控制单个小尺寸隧道锚6的尺寸，使其既能保证岩体稳定，又方便开挖和出碴。在本申请实施例中，多个小尺寸隧道锚6并行设置，通过锚固转换构件5将悬索桥巨大的压力由主缆10转移至多个并行设置的小尺寸隧道锚6，承重效果相当于单个大型的隧道锚，同时，由于采用小尺寸隧道锚6，因此开挖尺寸和长度均大大降低，使得整体结构的稳定性、安全性和耐久性均显著提高，造价相对于单个大型的隧道锚降低30％。

参见图2和图3所示，进一步地，所述锚固转换构件5采用钢筋混凝土浇筑，其内埋设有第一钢绞线9，所述第一钢绞线9的一端与所述主缆钢绞线8相连，另一端锚固于所述锚固转换构件5的尾端。

在本申请实施例中，所述第一钢绞线9与所述主缆钢绞线8的数量一致，且所述第一钢绞线9为单端张拉的钢绞线，其锚固端设置于所述锚固转换构件5远离所述前锚室2的一端，其张拉端设置于所述锚固转换构件5靠近所述前锚室2的一端。

在本申请实施例中，第一钢绞线9和主缆钢绞线8均留有一定的净距以便安装，锚固转换构件5的断面尺寸应满足开挖的稳定性要求。

进一步地，每个所述小尺寸隧道锚6内均设有多根第二钢绞线7，所述第二钢绞线7的一端锚固于所述小尺寸隧道锚6的尾端，另一端锚固于所述锚固转换构件5的顶端。

在本申请实施例中，第二钢绞线7为单端张拉的钢绞线，其锚固端设置于所述小尺寸隧道锚6的底部，其张拉端设置于所述锚固转换构件5靠近所述前锚室2的一端。

在本申请实施例中，单个小尺寸隧道锚6的承载力应满足实际使用时的承载力要求，第二钢绞线7的数量则根据小尺寸隧道锚6的受力来确定。

优选地，所述小尺寸隧道锚6为楔形的钢筋混凝土结构，其靠近所述前锚室2的一端的尺寸小于远离所述前锚室2的一端的尺寸。

参见图4及图5所示，本申请实施例中，小尺寸隧道锚6前端断面和后端断面布置结构一致，但前端断面的尺寸小于后端断面的尺寸。

参见图1及图2所示，本申请实施例还提供一种群锚式隧道锚的施工方法，其包括以下步骤：

S1、在锚址区的山体11边坡处依次开挖洞口1、前锚室2、锚固转换构件5的锚洞及若干个小尺寸隧道锚6的锚洞；

S2、架设第一钢绞线9和第二钢绞线7，浇筑小尺寸隧道锚6和锚固转换构件5，张拉第二钢绞线7、第一钢绞线9；

S3、在前锚室2中安装散索鞍3、架设主缆10，并通过散索鞍3将所述主缆10分散成多根主缆钢绞线8，连接主缆钢绞线8和锚固转换构件5；

S4、对洞口1进行混凝土施工。

在本申请实施例中，多个小尺寸隧道锚6平行设置，多个小尺寸隧道锚6可以同步开挖。

进一步地，架设第一钢绞线9和第二钢绞线7的具体方法为：在锚固转换构件5的锚洞内架设若干第一钢绞线9，将第二钢绞线7的一端架设于小尺寸隧道锚6的锚洞内，另一端架设于锚固转换构件5的锚洞内。

进一步地，连接主缆钢绞线8和锚固转换构件5的具体方法为：

将每根主缆钢绞线8和对应的第一钢绞线9进行连接。

进一步地，所述架设第一钢绞线9的具体方法为：

将第一钢绞线9的锚固端置于所述锚固转换构件5的锚洞内远离所述前锚室2的一端，将张拉端置于所述锚固转换构件5靠近所述前锚室2的一端。

参见图2和图3所示，进一步地，开挖洞口1、前锚室2、锚固转换构件5的锚洞及若干小尺寸隧道锚6的锚洞的具体方法为：

采用控制爆破法开挖洞口1、前锚室2、锚固转换构件5的锚洞，开挖的同时进行初期支护施工和监控量测，并根据所述监控量测的结果适时进行前锚室衬砌41及锚固转换构件衬砌42的施工；

采用控制爆破法开挖若干小尺寸隧道锚6的锚洞，开挖的同时进行初期支护施工，并根据地质情况对相邻的小尺寸隧道锚6之间的岩体进行加固。

在本申请实施例中，初期支护施工包括：设置系统锚杆、钢筋网、钢架以及喷射混凝土。

在本申请实施例中，对单个小尺寸隧道锚6周边的岩体进行注浆加固，以保证岩体的完整性和岩体参数的准确性。

进一步地，开挖小尺寸隧道锚6的锚洞之后，架设小尺寸隧道锚6之前，还包括步骤：设置预应力管道，所述预应力管道用于架设第二钢绞线7。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种群锚式隧道锚，其特征在于，其包括：

前锚室(2)，其布置在山体(11)的洞口(1)处；

主缆(10)，其设于所述前锚室(2)内，所述主缆(10)通过散索鞍(3)分散成多根主缆钢绞线(8)；

若干个小尺寸隧道锚(6)，所述小尺寸隧道锚(6)与所述主缆钢绞线(8)之间通过刚性的锚固转换构件(5)连接。

2.如权利要求1所述的一种群锚式隧道锚，其特征在于，所述锚固转换构件(5)采用钢筋混凝土浇筑，其内埋设有第一钢绞线(9)，所述第一钢绞线(9)的一端与所述主缆钢绞线(8)相连，另一端锚固于所述锚固转换构件(5)的尾端。

3.如权利要求1所述的一种群锚式隧道锚，其特征在于，每个所述小尺寸隧道锚(6)内均设有多根第二钢绞线(7)，所述第二钢绞线(7)的一端锚固于所述小尺寸隧道锚(6)的尾端，另一端锚固于所述锚固转换构件(5)的顶端。

4.如权利要求1所述的一种群锚式隧道锚，其特征在于，所述小尺寸隧道锚(6)为楔形的钢筋混凝土结构，其靠近所述前锚室(2)的一端的尺寸小于远离所述前锚室(2)的一端的尺寸。

5.一种群锚式隧道锚的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

开挖洞口(1)、前锚室(2)、锚固转换构件(5)的锚洞及若干个小尺寸隧道锚(6)的锚洞；

架设第一钢绞线(9)和第二钢绞线(7)，浇筑小尺寸隧道锚(6)和锚固转换构件(5)，张拉第二钢绞线(7)、第一钢绞线(9)；

在前锚室(2)中安装散索鞍(3)、架设主缆(10)，并通过散索鞍(3)将所述主缆(10)分散成多根主缆钢绞线(8)，连接主缆钢绞线(8)和锚固转换构件(5)；

对洞口(1)进行混凝土施工。

6.如权利要求5所述的一种群锚式隧道锚的施工方法，其特征在于，所述架设第一钢绞线(9)和第二钢绞线(7)的具体方法为：在锚固转换构件(5)的锚洞内架设若干第一钢绞线(9)，将第二钢绞线(7)的一端架设于小尺寸隧道锚(6)的锚洞内，另一端架设于锚固转换构件(5)的锚洞内。

7.如权利要求5所述的一种群锚式隧道锚的施工方法，其特征在于，连接主缆钢绞线(8)和锚固转换构件(5)的具体方法为：

将每根主缆钢绞线(8)和对应的第一钢绞线(9)进行连接。

8.如权利要求5所述的一种群锚式隧道锚的施工方法，其特征在于，所述架设第一钢绞线(9)的具体方法为：

将第一钢绞线(9)的锚固端置于所述锚固转换构件(5)的锚洞内远离所述前锚室(2)的一端，将张拉端置于所述锚固转换构件(5)靠近所述前锚室(2)的一端。

9.如权利要求5所述的一种群锚式隧道锚的施工方法，其特征在于，开挖洞口(1)、前锚室(2)、锚固转换构件(5)的锚洞及若干小尺寸隧道锚(6)的锚洞的具体方法为：

采用控制爆破法开挖洞口(1)、前锚室(2)、锚固转换构件(5)的锚洞，开挖的同时进行初期支护施工和监控量测，并根据所述监控量测的结果适时进行前锚室衬砌(41)及锚固转换构件衬砌(42)的施工；

采用控制爆破法开挖若干小尺寸隧道锚(6)的锚洞，开挖的同时进行初期支护施工，并根据地质情况对相邻的小尺寸隧道锚(6)之间的岩体进行加固。

10.如权利要求5所述的一种群锚式隧道锚的施工方法，其特征在于，开挖小尺寸隧道锚(6)的锚洞之后，浇筑小尺寸隧道锚(6)之前，还包括步骤：设置预应力管道，所述预应力管道用于架设第二钢绞线(7)。

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