CN112301887A - 一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统及施工方法，通过设置锚室和锚索；锚室上定位设有锚墙；锚室通过桩基定位设在地基上；锚索下端锚固于岩体内，上端锚固在锚墙上；主缆的下端将索股分散后均匀锚固在锚墙上，并分别与锚索对应设置。本申请通过采用锚室和锚索，锚索与缆索的索股对接直接承担缆索拉力，结构受力更合理，更加安全可靠；整个锚固系统构造简单，施工方便，可适用于各类地质地形条件，并可用作锚碇的基础工程，且当地表有岩石出露时施工将更加便捷；可大量减少材料和能源消耗，施工对环境的影响小，符合绿色环保的发展方向，具有更好的社会、经济、环境效益，具有很好的市场前景，适合广泛推广。

Description

一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统及施工方法。

背景技术

在悬索桥中，锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。锚碇一般采用重力式结构，当桥梁两端地表浅层有天然完整坚固的岩体时，可采用隧道式锚碇。重力式锚碇是一个巨大的结构，一般需设置沉井、桩、管柱等深基础，需耗费大量的钢材、混凝土，施工工艺复杂，工期长，对周边环境的影响较大。因此，提出了一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统及施工方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统及施工方法，要解决现阶段的重力式锚碇存在的体量大，施工复杂，工期长和对环境影响较大的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，包括锚室和锚索；所述锚室上定位设有锚墙；所述锚室通过桩基定位设在地基上；所述锚索下端锚固于岩体内，上端锚固在所述锚墙上；主缆的下端将索股分散后均匀锚固在所述锚墙上，并分别与所述锚索对应设置。

作为本发明的进一步改进，所述锚墙内设置有多层抗剪钢板。

作为本发明的进一步改进，主缆的下端通过散索鞍将索股分散成多个单索体；所述单索体的分别锚固在所述锚墙上。

作为本发明的进一步改进，所述锚索包括依序连接的锚索锚固端、钢绞线和张拉端头；所述锚索锚固端锚固在所述岩体内，所述钢绞线穿过所述岩体和锚墙后与所述张拉端头连接；所述张拉端头与所述锚墙的一侧紧密抵接，用于实现所述锚索的张拉。

作为本发明的进一步改进，所述锚索锚固端外围设置有纺锤形防护罩，防护罩的外端设置设有出浆口。

作为本发明的进一步改进，还设有防护套管；所述防护套管套设在所述钢绞线上。

作为本发明的进一步改进，还设有注浆管外端穿过所述防护套管和防护罩后并向内延伸；将锚索从地表锚室处穿入锚索孔道。

作为本发明的进一步改进，所述单索体的一端还设有主缆锚固端，另一端通过散索鞍与主缆连接；所述主缆锚固端与所述锚墙的另一侧紧密抵接，用于实现所述单索体的张拉。

一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆施工方法，包括以下步骤：

S1、平整场地，清除杂物，换除地表层软土，夯压密实地基；安排好施工所要的材料和设备；

S2、在设计桥位处完成钢筋混凝土锚室及其基础施工；在锚室内制作锚墙，锚墙内的锚孔分别与散索后的索股及锚索的空间位置相对应；

S3、在锚索孔道出露地表的位置浇筑钢筋混凝土锚索保护块并植入锚索定位管；使用定向钻孔设备从锚索定位管始发沿锚索的空间位置在岩土层内钻成锚索孔道，并在锚端位置扩大孔道；在岩石覆盖层内钻孔时同步植入防护管以保护锚索孔道；

S4、将表面带有防护材料的预应力钢绞线按确定的长度下料并编制成束形成锚索，锚索的下端采用挤压锚方式锚固于一个不锈钢板上形成锚固端构造；在锚索锚固端外围设置纺锤形的防护罩，防护罩的下端设置为可以开闭的结构形式，将锚索的锚固端植入防护罩并固定；锚索编束时附有注浆管，注浆管的下端置于防护罩内，并保证注浆管能够抽拔；

S5、将锚索连同注浆管从锚墙始发穿入锚索孔道，将锚固端置于设计锚固断面；

S6、用清水置换出锚索孔道内的泥浆，利用随同锚索一同设置的注浆管道向锚固端压注细石混凝土，使细石混凝土从防护罩下端流出并充满锚固端孔道，将锚索锚固在坚硬的岩体内；

S7、通过工具锚装置对锚索进行预张拉，检验其承载能力合格后将锚索在锚墙处临时锚固；

S8、将主缆分散后的索股引至锚墙，与对应的锚索对称张拉，实现对主缆的锚固；针对主缆需要分级加载的需要，可通过工具锚装置对锚索实施分级张拉；

S9、在主缆最终锚固后，通过注浆管道向锚索孔道内压注水泥砂浆，以保护锚索；

S10、待水泥砂浆完全凝固之后，清理现场，并完成施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本申请相较于传统的重力式锚碇，通过采用锚室和锚索，锚索与缆索的索股对接直接承担缆索拉力，结构受力更合理，更加安全可靠；整个锚固系统构造简单，施工方便，可适用于各类地质地形条件，并可用作锚碇的基础工程，且当地表有岩石出露时施工将更加便捷；可大量减少材料和能源消耗，施工对环境的影响小，符合绿色环保的发展方向，具有更好的社会、经济、环境效益，具有很好的市场前景，适合广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，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为本发明的结构示意图；

图2为图1中的C部结构示意图；

图3为本发明的锚索锚固端结构示意图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的A-B剖视图；

图6本发明的锚索张拉端头的结构示意图；

图7为本发明的锚索入土孔位的分布示意图；

图8为本发明的抗剪钢板的结构示意图；

图9为本发明的锚固点俯视图；

图中标号说明：

1、锚室；11、锚墙；111、抗剪钢板；2、锚索；21、锚索锚固端；22、钢绞线；23、张拉端头；24、防护罩；3、桩基；4、地基；5、岩体；6、主缆；61、单索体；611、主缆锚固端；7、散索鞍；8、防护套管；9、注浆管；10、锚索孔道；20、地表锚索块。

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，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作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。

结合附图1至图9，本发明提供了一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统及施工方法，要解决现阶段的重力式锚碇存在的体量大，施工复杂，工期长和对环境影响较大的技术问题。

具体地，基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，包括锚室1和锚索2；所述锚室1上定位设有锚墙11；所述锚室1通过桩基3定位设在地基4上；所述锚索2下端锚固于岩体5内，上端锚固在所述锚墙11上；主缆6的下端将索股分散后均匀锚固在所述锚墙11上，并分别与所述锚索2对应设置。

本申请相较于传统的重力式锚碇，通过采用锚室1和锚索2，锚索2与缆索的索股对接直接承担缆索拉力，结构受力更合理，更加安全可靠；整个锚固系统构造简单，施工方便，可适用于各类地质地形条件，并可用作锚碇的基础工程，且当地表有岩石出露时施工将更加便捷；可大量减少材料和能源消耗，施工对环境的影响小，符合绿色环保的发展方向，具有更好的社会、经济、环境效益，具有很好的市场前景，适合广泛推广。

进一步地，锚室1为钢筋混凝土结构，主要承担锚固内力和主缆6、锚索2的不平衡分力，因主缆6的拉力主要由锚索2承担，锚室1不需要巨大的自重和大型基础工程。锚室1内设置有锚墙11，用以将主缆6索股拉力传递给对应的锚索2；锚墙11内设置有多层抗剪钢板111，以满足抗剪强度要求。锚室1可兼作桥梁边墩或引桥的基础，锚室1施工按一般钢筋混凝土结构方式进行。

进一步地，所述锚室1上还定位设有散索鞍7；主缆6的下端通过散索鞍7将索股分散成多个单索体61；所述单索体61的分别锚固在所述锚墙11上。

进一步地，所述桩基3均匀设在所述锚室1的下方，用以实现整个锚室1的定位设置。

进一步地，所述锚索2包括依序连接的锚索锚固端21、钢绞线22和张拉端头23；所述锚索锚固端21锚固在所述岩体5内，所述钢绞线22穿过所述岩体5和锚墙11后与所述张拉端头23连接；所述张拉端头23与所述锚墙11的一侧紧密抵接，用于实现所述锚索2的张拉。

进一步地，锚索2采用表面带有防护材料的预应力钢绞线(或预应力钢丝)，按确定的长度下料并编制成束。锚索2的下端锚固于一个不锈钢板上形成锚固端构造。

进一步地，所述锚索锚固端21上还设有防护罩24。

优选地，所述锚索锚固端21外围设置有纺锤形防护罩24，防护罩24的外端设置设有出浆口；通过在所述防护罩24的外端设置开口的结构形式，锚固端也可设计成纺锤形永久锚固装置。

进一步地，还设有防护套管8；所述防护套管8套设在所述钢绞线22上；具体使用时，通过定向钻孔设备沿锚索2设计分布的空间位置钻成锚索孔道10，直至锚索2的锚固断面(锚固断面置于岩体5的深度根据锚索2所需的锚固力计算确定)，并在锚端位置扩大孔道，在覆盖层的锚索孔道10内预置有防护套管8(如pvc管)以保护锚索2和锚索孔道10。

进一步地，还设有注浆管9外端穿过所述防护套管8和防护罩24后并向内延伸；将锚索2从地表锚室1处穿入锚索孔道10，将锚固端置于锚固断面。利用随同锚索2一同设置的注浆管9道向锚固端压注细石混凝土，将锚索2锚固在坚硬的岩体5内。将锚索2上端引入锚室1，通过临时锚固装置在锚墙11处预先锚固。

进一步地，所述单索体61的一端还设有主缆锚固端611，另一端通过散索鞍7与主缆6连接；所述主缆锚固端611与所述锚墙11的另一侧紧密抵接，用于实现所述单索体61的张拉。

需要说明的是，所述锚索2和单索体61分别锚固在所述锚墙11的两侧，用于实现对在锚墙11的两侧形成作用力相反的拉力。

进一步地，每个所述锚索2与对应的单索体61设置在同一铅垂面上。

需要说明的是，多根可永久服役的集束预应力锚索2(每根锚索2的锚固力可达千吨级)，每根锚索2下端利用定向成孔技术穿过地表覆盖层(可达数百米以上)后锚固于坚固的岩体5内，每根锚索2上端在锚室1内与主缆6经散索鞍7分散后的单根或多根索股对接，通过在锚墙11上锚固后承担索股的拉力，从而实现对主缆6的锚固，然后向锚索孔道10内压注水泥砂浆，以形成对锚索2的永久保护。

进一步地，还设有地表锚索块20；所述地表锚索块20定位设在地表，所述钢绞线22穿过所述地表锚索20内的锚索定位管并向岩体5延伸

一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆施工方法，包括以下步骤：

S1、平整场地，清除杂物，换除地表层软土，夯压密实地基4；安排好施工所要的材料和设备；

S2、在设计桥位处完成钢筋混凝土锚室1及其基础施工；在锚室1内制作锚墙11，锚墙11内的锚孔分别与散索后的索股及锚索2的空间位置相对应；

S3、在锚索孔道10出露地表的位置浇筑钢筋混凝土锚索2保护块并植入锚索2定位管；使用定向钻孔设备从锚索2定位管始发沿锚索2的空间位置在岩土层内钻成锚索孔道10，并在锚端位置扩大孔道；在岩石覆盖层内钻孔时同步植入防护管以保护锚索孔道10；

S4、将表面带有防护材料的预应力钢绞线22(或预应力钢丝)按确定的长度下料并编制成束形成锚索2，锚索2的下端采用挤压锚方式锚固于一个不锈钢板上形成锚固端构造；在锚索锚固端21外围设置纺锤形的防护罩24，防护罩24的下端设置为可以开闭的结构形式，将锚索2的锚固端植入防护罩24并固定；锚索2编束时附有注浆管9，注浆管9的下端置于防护罩24内，并保证注浆管9能够抽拔；

S5、将锚索2连同注浆管9从锚墙11始发穿入锚索孔道10，将锚固端置于设计锚固断面；

S6、用清水置换出锚索孔道10内的泥浆，利用随同锚索2一同设置的注浆管9道向锚固端压注细石混凝土，使细石混凝土从防护罩24下端流出并充满锚固端孔道，将锚索2锚固在坚硬的岩体5内；

S7、通过工具锚装置对锚索2进行预张拉，检验其承载能力合格后将锚索2在锚墙11处临时锚固；

S8、将主缆6分散后的索股引至锚墙11，与对应的锚索2对称张拉，实现对主缆6的锚固；针对主缆6需要分级加载的需要，可通过工具锚装置对锚索2实施分级张拉；

S9、在主缆最终锚固后，通过注浆管9道向锚索孔道10内压注水泥砂浆，以保护锚索2；

S10、待水泥砂浆完全凝固之后，清理现场，并完成施工。

举例说明，若在一具体施工中，若重力式锚碇的地上基础采用长约100米，宽约70米，高度约80米的混凝土块状结构；而本申请的结构锚室1可采用长约30米，宽约30米，高约30米的中空混凝土结构即可替换，本申请的结构约为重力式锚碇结构体量的六分之一，大大减少了整个基础的体量；且若上述主缆6的受力极限若为90000吨时，采用352根单索体61，分散后的单索体61所承受的拉力约为256吨，而锚索2单根可承受的拉力为1000吨，两者在进行对拉时完全符合要求，整个结构和施工工艺简单，大大节省了人力、物力和财力，具有很好的经济和社会效益，设计合理，适合广泛推广。

需要说明的是，本发明中未详细阐述部分属于本领域公知技术，或可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域或日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，包括锚室和锚索；所述锚室上定位设有锚墙；所述锚室通过桩基定位设在地基上；所述锚索下端锚固于岩体内，上端锚固在所述锚墙上；主缆的下端将索股分散后均匀锚固在所述锚墙上，并分别与所述锚索对应设置。

2.根据权利要求1所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：所述锚墙内设置有多层抗剪钢板。

3.根据权利要求1所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：主缆的下端通过散索鞍将索股分散成多个单索体；所述单索体的分别锚固在所述锚墙上。

4.根据权利要求1所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：所述锚索包括依序连接的锚索锚固端、钢绞线和张拉端头；所述锚索锚固端锚固在所述岩体内，所述钢绞线穿过所述岩体和锚墙后与所述张拉端头连接；所述张拉端头与所述锚墙的一侧紧密抵接，用于实现所述锚索的张拉。

5.根据权利要求4所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：所述锚索锚固端外围设置有纺锤形防护罩，防护罩的外端设置设有出浆口。

6.根据权利要求4所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：还设有防护套管；所述防护套管套设在所述钢绞线上。

7.根据权利要求6所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：还设有注浆管外端穿过所述防护套管和防护罩后并向内延伸；将锚索从地表锚室处穿入锚索孔道。

8.根据权利要求3所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：所述单索体的一端还设有主缆锚固端，另一端通过散索鞍与主缆连接；所述主缆锚固端与所述锚墙的另一侧紧密抵接，用于实现所述单索体的张拉。

9.一种基岩深埋条件下的悬索桥主缆施工方法，基于权利要求1-8中任一项所述的基岩深埋条件下的悬索桥主缆锚固系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、平整场地，清除杂物，换除地表层软土，夯压密实地基；安排好施工所要的材料和设备；

S2、在设计桥位处完成钢筋混凝土锚室及其基础施工；在锚室内制作锚墙，锚墙内的锚孔分别与散索后的索股及锚索的空间位置相对应；

S3、在锚索孔道出露地表的位置浇筑钢筋混凝土锚索保护块并植入锚索定位管；使用定向钻孔设备从锚索定位管始发沿锚索的空间位置在岩土层内钻成锚索孔道，并在锚端位置扩大孔道；在岩石覆盖层内钻孔时同步植入防护管以保护锚索孔道；

S4、将表面带有防护材料的预应力钢绞线按确定的长度下料并编制成束形成锚索，锚索的下端采用挤压锚方式锚固于一个不锈钢板上形成锚固端构造；在锚索锚固端外围设置纺锤形的防护罩，防护罩的下端设置为可以开闭的结构形式，将锚索的锚固端植入防护罩并固定；锚索编束时附有注浆管，注浆管的下端置于防护罩内，并保证注浆管能够抽拔；

S5、将锚索连同注浆管从锚墙始发穿入锚索孔道，将锚固端置于设计锚固断面；

S6、用清水置换出锚索孔道内的泥浆，利用随同锚索一同设置的注浆管道向锚固端压注细石混凝土，使细石混凝土从防护罩下端流出并充满锚固端孔道，将锚索锚固在坚硬的岩体内；

S7、通过工具锚装置对锚索进行预张拉，检验其承载能力合格后将锚索在锚墙处临时锚固；

S8、将主缆分散后的索股引至锚墙，与对应的锚索对称张拉，实现对主缆的锚固；针对主缆需要分级加载的需要，可通过工具锚装置对锚索实施分级张拉；

S9、在主缆最终锚固后，通过注浆管道向锚索孔道内压注水泥砂浆，以保护锚索；

S10、待水泥砂浆完全凝固之后，清理现场，并完成施工。

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