CN111705658A - 一种复合式隧道锚 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合式隧道锚，其包括：第一前锚室，设于锚址区的山体内；位于所述第一前锚室后方的第一锚塞体，所述第一锚塞体通过所述第一前锚室与悬索桥其中一根主缆连接；第二前锚室，设于所述锚址区的山体内且与所述第一前锚室并列间隔设置；位于所述第二前锚室后方的第二锚塞体，所述第二锚塞体通过所述第二前锚室与所述悬索桥的另一根主缆连接，且所述第二锚塞体与所述第一锚塞体并列间隔设置；横梁，位于所述第一锚塞体与所述第二锚塞体之间，且所述横梁一体连接所述第一锚塞体与所述第二锚塞体。本发明的一种复合式隧道锚，可以使隧道锚的规模及开挖难度大大降低，加快施工周期。

Description

一种复合式隧道锚

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种复合式隧道锚。

背景技术

随着国民经济和交通事业的蓬勃发展，大跨径桥梁广泛建设，悬索桥是大跨径桥梁中最主要的桥梁形式。现代悬索桥由桥塔、锚碇、主缆、吊索等部分组成。锚碇系统一般分为重力式锚碇、隧道式锚碇、土锚锚碇及结构自锚固系统。

相关技术中，重力式锚碇通过开挖基坑，浇筑大体积混凝土形成锚碇，依靠自身重力来抵抗主缆拉力，因此体量大、造价高，大体积基坑对周边环境扰动较大；隧道式锚碇则是通过在岩体中开挖隧洞，在隧洞内浇筑混凝土与围岩共同作用形成锚塞体，将主缆中的大部分拉力通过锚塞体传递给围岩，与重力式锚碇相比，体量仅为重力锚的20％～25％，且对周边环境影响较小，在岩体较为坚硬完整的峡谷地区中较常使用。

但是，当围岩的力学参数较低时，为了增强隧道式锚碇的承拉力，通常需要将锚塞体纵向加长很多，横向也会略微加宽，使其体积进一步增大，由于所述锚塞体是倾斜设置于锚址区的，其体积的大规模增大导致倾斜的隧洞开挖难度和弃渣量大大增加，这样会导致隧道式锚碇的建造规模十分庞大，并且也增加了施工周期。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种复合式隧道锚，以解决相关技术中在围岩的力学参数较低时，使用常规隧道式锚碇的建造规模十分庞大，且开挖难度大，增加施工周期的问题。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种复合式隧道锚，其包括：第一前锚室，设于锚址区的山体内；位于所述第一前锚室后方的第一锚塞体，所述第一锚塞体通过所述第一前锚室与悬索桥其中一根主缆连接；第二前锚室，设于所述锚址区的山体内且与所述第一前锚室并列间隔设置；位于所述第二前锚室后方的第二锚塞体，所述第二锚塞体通过所述第二前锚室与所述悬索桥的另一根主缆连接，且所述第二锚塞体与所述第一锚塞体并列间隔设置；横梁，位于所述第一锚塞体与所述第二锚塞体之间，且所述横梁一体连接所述第一锚塞体与所述第二锚塞体。

一些实施例中，所述横梁连接所述第一锚塞体与所述第二锚塞体的尾端。

一些实施例中，所述第一锚塞体和所述第二锚塞体的形状、大小相同，且均为前端小后端大的楔形体。

一些实施例中，所述横梁的横截面形状大致为上半部分为半圆形，下半部分为矩形。

一些实施例中，所述横梁的顶面与所述第一锚塞体和所述第二锚塞体的顶面均齐平，所述横梁的底面与所述第一锚塞体和所述第二锚塞体的底面均齐平。

一些实施例中，所述复合式隧道锚还包括位于所述第一锚塞体后方的第一后锚室，及位于所述第二锚塞体后方的第二后锚室，所述第一后锚室和所述第二后锚室用于预留出张拉空间。

一些实施例中，所述第一锚塞体与所述第二锚塞体均倾斜设置，所述横梁的倾斜角度与所述第一锚塞体、所述第二锚塞体的倾斜角度相同。

一些实施例中，所述第一锚塞体与所述第一前锚室的倾斜角度相同，所述第二锚塞体与所述第二前锚室的倾斜角度相同。

一些实施例中，所述第一锚塞体、所述第二锚塞体和所述横梁所包围的岩体内设置注浆管，通过所述注浆管对所述第一锚塞体与所述第二锚塞体之间的岩体注浆。

一些实施例中，所述第一前锚室的上部设有散索鞍，所述主缆通过所述散索鞍分散成多根主缆钢绞线，所述主缆钢绞线连接所述第一锚塞体内的锚塞体钢绞线。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种复合式隧道锚，由于并列间隔设置的所述第一锚塞体与所述第二锚塞体之间一体设置了所述横梁，当所述第一锚塞体与所述第二锚塞体承受所述主缆的拉力时，所述横梁可以一同承担所述主缆的拉力，并且所述横梁可以将其受到的拉力传递至所述第一锚塞体与所述第二锚塞体之间的岩体，使所述第一锚塞体与所述第二锚塞体之间的岩体与所述横梁一起受力，充分利用了所述第一锚塞体与所述第二锚塞体之间的空间及岩体资源，因此，当围岩的力学参数较低，且在所述主缆拉力不变的情况下，通过设置所述横梁，可以不需要扩大所述第一锚塞体和所述第二锚塞体的体积，增加的所述横梁的规模远小于增大所述第一锚塞体与所述第二锚塞体体积的规模，使隧道锚的整体规模降低至少30％，同时也降低了开挖难度，使施工周期加快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种复合式隧道锚的主视示意图；

图2为本发明实施例提供的一种复合式隧道锚的俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的一种复合式隧道锚的第一锚塞体和第二锚塞体位于横梁前的横断面示意图；

图4为本发明实施例提供的一种复合式隧道锚的第一锚塞体和第二锚塞体位于横梁处的横断面示意图；

图5为本发明实施例提供的一种复合式隧道锚的横梁的横断面示意图。

图中：1、洞口；2、第一前锚室；2’、第二前锚室；3、散索鞍；4、第一后锚室；4’、第二后锚室；5、衬砌；6、注浆管；7、第一锚塞体；7’、第二锚塞体；8、横梁；9、锚塞体钢绞线；10、主缆钢绞线；11、主缆；12、山体边坡。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，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的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。

本发明实施例提供了一种复合式隧道锚，其能解决相关技术中在围岩的力学参数较低时，使用常规隧道式锚碇的建造规模十分庞大，且开挖难度大，增加施工周期的问题。

参见图2所示，为本发明实施例提供的一种复合式隧道锚，其包括：第一前锚室2；位于所述第一前锚室2后方的第一锚塞体7，所述第一锚塞体7用于连接悬索桥的其中一根主缆11；第二前锚室2’；位于所述第二前锚室2’后方的第二锚塞体7’，所述第二锚塞体7’用于连接悬索桥的另一根主缆11；以及连接所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’的横梁8。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，所述第一前锚室2可以倾斜设于锚址区的山体内，所述第一前锚室2连接位于锚址区山体边坡12的洞口1，且位于所述洞口1的后方，所述第一前锚室2的上部可以设有散索鞍3，所述散索鞍3可以连接自所述锚址区的山体外延伸进入所述第一前锚室2的悬索桥主缆11，且所述散索鞍3可以将所述主缆11分散成多个主缆钢绞线10向后延伸至所述第一前锚室2的后部，与所述第一锚塞体7连接；所述第一前锚室2所在的锚洞的开挖采用控制爆破，确保周边岩体的稳定，边开挖边进行锚洞初期支护施工，初期支护包括超前支护(必要时设置)、系统锚杆、钢筋网、钢架及喷射混凝土，并对所述第一前锚室2的内壁面浇筑衬砌5。

参见图1、图2和图3所示，在一些可选的实施例中，所述第一锚塞体7可以通过浇筑混凝土形成，且在成型所述第一锚塞体7前可以先在所述第一前锚室2的后方挖设隧洞，然后在所述隧洞内架设钢筋及锚塞体钢绞线9，所述钢筋用于浇筑混凝土后形成所述第一锚塞体7，所述锚塞体钢绞线9用于连接所述主缆钢绞线10，所述锚塞体钢绞线9自与所述主缆钢绞线10的连接处一直延伸至所述第一锚塞体7的末端，且多个所述锚塞体钢绞线9在所述第一锚塞体7内均匀分布使所述第一锚塞体7整体均匀受力，所述第一锚塞体7浇筑成型后可以为前端小后端大的楔形体，便于所述第一锚塞体7在受力时，将力传递给周围的岩体，且所述第一锚塞体7整体倾斜设于所述锚址区的山体内，与所述第一前锚室2的倾斜角度相同。

参见图1、图2和图3所示，在一些实施例中，所述第二前锚室2’可以与所述第一前锚室2并列间隔设置于所述锚址区的山体内，且所述第二前锚室2’可以与所述第一前锚室2的结构及倾斜角度均相同，并且所述第二锚室内也可以设有将悬索桥的另一个主缆11分散成多个主缆钢绞线10的散索鞍3；所述第二前锚室2’的后方也可以设有与所述第一锚塞体7结构相同、整体倾斜角度相同的第二锚塞体7’，所述第二锚塞体7’内可以设有连接所述主缆钢绞线10的锚塞体钢绞线9。

参见图1、图2和图4所示，在一些可选的实施例中，所述横梁8可以位于所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’之间，且所述横梁8可以一体连接所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’，所述横梁8的表面可以与其周围的岩体贴合，当所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’受到所述主缆11向前的拉力时，所述横梁8会一同受到向前的拉力，且所述横梁8可以将力传递至其前方的岩体上，使所述岩体与所述横梁8一起受力，本实施例中，在成型所述横梁8时，也可以先挖设形成所述横梁8的隧洞，使所述横梁8所在的隧洞与所述第一锚塞体7的隧洞以及所述第二锚塞体7’的隧洞相连通，并且所述横梁8优选与所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’一同浇筑形成，从而使所述横梁8与所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’接触的更紧密。

参见图2所示，在一些实施例中，所述横梁8优选连接于所述第一锚塞体7和所述第二锚塞体7’的尾端，使所述横梁8相对于所述山体边坡12更靠后，从而位于所述横梁8前方的岩体体积更大，当所述第一锚塞体7和所述第二锚塞体7’受到所述主缆11的拉力，并通过所述横梁8将力传递给其前方的岩体时，由于所述岩体的体积较大，使其稳定性更好，可以承受更大的力。

参见图1、图2和图4所示，在一些可选的实施例中，所述横梁8也可以倾斜设置，且优选与所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’的倾斜角度相同，使在挖设所述横梁8的隧洞时，只需在倾斜的所述第一锚塞体7隧洞的基础上水平向所述第二锚塞体7’所在的隧洞开挖即可，方便施工；所述横梁8的顶面可以均与所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’的顶面齐平，所述横梁8的底面也可以均与所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’的底面齐平，使所述横梁8与所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’连接处的接触面更大，有利于固定稳定，传力效果更好，本实施例中，参见图5所示，所述横梁8的横截面形状大致为上半部分为半圆形，下半部分为矩形，且所述横梁8的横向宽度根据其受力情况来确定。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，所述复合式隧道锚还可以包括位于所述第一锚塞体7后方的第一后锚室4，及位于所述第二锚塞体7’后方的第二后锚室4’，所述第一后锚室4和所述第二后锚室4’用于预留出张拉空间，对所述锚塞体钢绞线9进行预应力张拉，在其他实施例中，根据张拉预应力的方式，也可以选择不预留所述张拉空间，此时所述第一锚塞体7的后表面、所述第二锚塞体7’的后表面均与其周围的岩体接触。

参见图2所示，在一些可选的实施例中，还可以在浇筑形成所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’以及所述横梁8的混凝土之前，在所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’以及所述横梁8所包围的岩体内设置注浆管6，通过所述注浆管6对所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’之间的岩体进行压浆。

本发明实施例提供的一种复合式隧道锚的原理为：

由于并列间隔设置的所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’之间一体设置了所述横梁8，当所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’承受所述主缆11的拉力时，所述横梁8可以一同承担所述主缆11的拉力，并且所述横梁8可以将其受到的拉力传递至所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’之间的岩体，使所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’之间的岩体与所述横梁8一起受力，充分利用了所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’之间的空间及岩体资源，因此，当围岩的力学参数较低，且在所述主缆11拉力不变的情况下，通过设置所述横梁8，可以不需要扩大所述第一锚塞体7和所述第二锚塞体7’的体积，由于在所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’之间横向挖设所述横梁8的隧洞较易施工，倾斜挖设所述第一锚塞体7、所述第二锚塞体7’的隧洞较难施工，所以增加的所述横梁8的规模远小于增大所述第一锚塞体7与所述第二锚塞体7’体积的规模，使隧道锚的整体规模降低至少30％，同时也降低了开挖难度，使施工周期加快。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，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。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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)

1.一种复合式隧道锚，其特征在于，其包括：

第一前锚室(2)，设于锚址区的山体内；

位于所述第一前锚室(2)后方的第一锚塞体(7)，所述第一锚塞体(7)通过所述第一前锚室(2)与悬索桥其中一根主缆(11)连接；

第二前锚室(2’)，设于所述锚址区的山体内且与所述第一前锚室(2)并列间隔设置；

位于所述第二前锚室(2’)后方的第二锚塞体(7’)，所述第二锚塞体(7’)通过所述第二前锚室(2’)与所述悬索桥的另一根主缆(11)连接，且所述第二锚塞体(7’)与所述第一锚塞体(7)并列间隔设置；

横梁(8)，位于所述第一锚塞体(7)与所述第二锚塞体(7’)之间，且所述横梁(8)一体连接所述第一锚塞体(7)与所述第二锚塞体(7’)。

2.如权利要求1所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述横梁(8)连接所述第一锚塞体(7)与所述第二锚塞体(7’)的尾端。

3.如权利要求1所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述第一锚塞体(7)和所述第二锚塞体(7’)的形状、大小相同，且均为前端小后端大的楔形体。

4.如权利要求3所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述横梁(8)的横截面形状大致为上半部分为半圆形，下半部分为矩形。

5.如权利要求1所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述横梁(8)的顶面与所述第一锚塞体(7)和所述第二锚塞体(7’)的顶面均齐平，所述横梁(8)的底面与所述第一锚塞体(7)和所述第二锚塞体(7’)的底面均齐平。

6.如权利要求1所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述复合式隧道锚还包括位于所述第一锚塞体(7)后方的第一后锚室(4)，及位于所述第二锚塞体(7’)后方的第二后锚室(4’)，所述第一后锚室(4)和所述第二后锚室(4’)用于预留出张拉空间。

7.如权利要求1所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述第一锚塞体(7)与所述第二锚塞体(7’)均倾斜设置，所述横梁(8)的倾斜角度与所述第一锚塞体(7)、所述第二锚塞体(7’)的倾斜角度相同。

8.如权利要求7所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述第一锚塞体(7)与所述第一前锚室(2)的倾斜角度相同，所述第二锚塞体(7’)与所述第二前锚室(2’)的倾斜角度相同。

9.如权利要求1所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述第一锚塞体(7)、所述第二锚塞体(7’)和所述横梁(8)所包围的岩体内设置注浆管(6)，通过所述注浆管(6)对所述第一锚塞体(7)与所述第二锚塞体(7’)之间的岩体注浆。

10.如权利要求1所述的复合式隧道锚，其特征在于：

所述第一前锚室(2)的上部设有散索鞍(3)，所述主缆(11)通过所述散索鞍(3)分散成多根主缆钢绞线(10)，所述主缆钢绞线(10)连接所述第一锚塞体(7)内的锚塞体钢绞线(9)。

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