CN114922085A - 一种装配式隧道锚系统及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式隧道锚系统及施工方法，其系统与桥梁主缆相连接，包括挖设于山体中的锚室，锚室包括位于山体洞口处的前锚室以及设置于山体内的后锚室，前锚室内设置有散索鞍，后锚室内设置有装配式锚塞体以及若干锚塞体钢绞线，锚塞体钢绞线与主缆钢绞线相连接，散索鞍连接桥梁主缆与主缆钢绞线，装配式锚塞体包括多个由若干预制模块相连而成的模块层，预制模块上设置有若干预应力管道预留孔，预应力管道预留孔中插设有预应力管道，解决隧道锚在施工过程中因空间限制致使施工机械难以展开，从而导致建材铺设不便，预应力管道定位和焊接困难的问题，同时解决了大体积混凝土浇筑过程中工艺难度大，工期长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种装配式隧道锚系统及施工方法。
背景技术
悬索桥是山区桥梁建设中经常采用的一种型式，其承重能力的发挥主要取决于锚碇，锚碇形式主要有重力式和隧道式两种，其中重力式锚碇是依靠自重以及与地基之间的摩擦力来传递主缆拉力的，隧道式锚碇则是在岩体中开挖隧洞，并在内部浇筑混凝土使其与围岩共同作用形成锚塞体，利用锚塞体的重力、与围岩的摩擦力以及围岩对锚塞体的夹持作用共同承担主缆的拉力，相较于重力式锚碇，隧道锚具有对环境影响小，造价低，体积小等优点。
传统隧道锚锚塞体部分的施工包含搭设钢筋、布设预应力管道、埋设冷却管、支护模板以及浇筑混凝土等工序。但由于在洞内施工，其空间的限制致使施工设备难以展开，这进一步导致建材的铺设难度增大，尤其是预应力管道的定位和焊接工作更为困难，传统锚塞体的预应力管道需搭设定位支架进行定位，每节预应力管道之间还需要使用法兰盘焊接，这些工作不仅受到空间限制，而且焊接过程中还将产生有毒气体，此外，由于锚塞体属于大体积混凝土结构，为避免浇筑后产生收缩裂缝，在施工过程中还需采用分层浇筑的方式控制混凝土内外部温差并在后期延长养护时间，以上繁多的工序无疑提高了施工难度并延长了施工工期。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了克服现有技术不足，现提出一种装配式隧道锚系统及施工方法，能够解决隧道锚在施工过程中因空间限制致使施工机械难以展开，从而导致建材铺设不便，预应力管道定位和焊接困难的问题，同时解决了大体积混凝土浇筑过程中工艺难度大，工期长的问题。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种装配式隧道锚系统，与桥梁主缆相连接，包括挖设于山体中的锚室，所述锚室为一倾斜腔体且其内铺设有衬砌，所述锚室包括位于山体洞口处的前锚室以及设置于山体内的后锚室，所述前锚室靠近山体洞口处设置有散索鞍，所述后锚室内设置有装配式锚塞体以及若干锚塞体钢绞线，所述锚塞体钢绞线与主缆钢绞线相连接，所述散索鞍连接桥梁主缆与主缆钢绞线，所述装配式锚塞体包括多个由若干预制模块相连而成的模块层，相邻两个所述预制模块通过预制模块连接装置相连接，所述预制模块上设置有若干预应力管道预留孔，所述预应力管道预留孔中插设有预应力管道，所述锚塞体钢绞线张拉固定于预应力管道内。
进一步的，所述预制模块呈块状且靠近边长处设置有若干安装槽，所述安装槽中设置有安装孔，所述预制模块连接装置设置于安装槽中且通过安装孔连接两块相邻的预制模块，所述预制模块连接装置包括连接螺栓以及连接螺母。
进一步的，所述预制模块上还设置有若干预应力管道定位槽孔，所述预应力管道定位槽孔设置有四个且中心阵列于预应力管道预留孔，所述预应力管道定位槽孔中设置有预应力管道定位装置，所述预应力管道定位装置包括定位螺栓以及调节螺母，所述定位螺栓与预应力管道相垂直。
进一步的，上下两层所述预制模块上的预应力管道之间通过一旋紧装置的旋转进行螺纹连接，所述旋紧装置包括套接于预应力管道前端的旋紧接头以及旋紧器。
进一步的，所述旋紧接头为环状且其上设置有旋紧插槽，所述旋紧器上端设置有旋紧把手，下端设置有与旋紧插槽相适合的插槽凸起。
一种基于装配式隧道锚系统的施工方法，包括如下步骤：
步骤1)对隧道锚所在山体进行路堑开挖，平整施工场地，方便后期设施及人员进场；
步骤2)进行洞口地表截水、排水系统施工，按设计开挖边线对边坡进行开挖并施作土钉墙防护，进行洞口管棚超前支护并施作护拱，防止滚石和地表水进入洞内；
步骤3)进行前锚室及后锚室的开挖，采用人工、机械、光面爆破结合的方式进行开挖，以卷扬机拖拉轮式翻斗车为出渣系统进行出渣作业，每段出渣作业完成后，立即施作初期支护，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，初期支护完成后进行衬砌施工，衬砌应遵循“从里往外、从下往上”的原则分段浇筑，施工时应尽量保证衬砌整体平整，以便后续预制模块的安装；
步骤4)预制模块的制作，预制模块在按设计要求在工厂预制完成，设计时应合理设计模块尺寸，避免单一模块重量过大，不宜安装，模块设计时还应确保分块合理，避免通缝安装，预应力管道预留孔应准确定位，且孔道尺寸公差控制在合理范围内；
步骤5)装配式锚塞体的施工安装，利用轨道出渣系统将预制模块由洞口运送至施工面，再用小型吊机将预制模块吊装至设计位置，预制模块的安装应遵循“由下至上、精准定位”的原则分层安装，每个预制模块吊装调整完成后立即将相邻的两个模块通过预制模块连接装置固定，每层模块安装完成后即进行该节预应力管道的插设，将预应力管道插入预制模块的预应力管道预留孔中，通过预应力管道定位装置来精确定位预应力管道在预应力管道预留孔中的位置，预应力管道的位置定位完成后，将旋紧接头套接于预应力管道上，通过将旋紧器插入至旋转接头上旋转，使得该节预应力管道与上一节预应力管道螺纹旋接，全部预制模块及预应力管道安装完成后即进行锚塞体钢绞线的预应力张拉、锚固工作，锚塞体钢绞线锚固后，通过预留压浆管向预应力管道以及预应力管道预留孔的孔洞中进行压浆封闭；
步骤6)散索鞍的施工安装，开挖散索鞍的基础，完成后绑扎基础钢筋，分层浇筑混凝土，并在浇筑过程中加强温度监控，采取措施防止温度裂缝，基础施工完成后，安装散索鞍；
步骤7)架设桥梁主缆，通过散索鞍将其分散为若干股主缆钢绞线，再将主缆钢绞线与锚塞体钢绞线相连接。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明提到的一种装配式隧道锚系统及施工方法，在保留传统隧道式锚碇的承载特性的基础上，采用预制模块现场拼装的方式，避免了现场浇筑步骤，有效解决了大体积混凝土锚碇施工过程中存在的工艺复杂、施工不便、养护时间长等问题；在预制模块的制作过程中为预应力管道预留孔道以及定位装置的方式，解决了预应力管道现场定位困难的问题；预应力管道采用螺纹连接的方式，相较于传统的焊接具有连接快速、工艺简单、无有害气体产生的优点。
附图说明
图1是本发明整体结构立面示意图。
图2是本发明装配式锚塞体横断面结构示意图。
图3是本发明预制模块安装正视图。
图4是图3中A处的放大示意图。
图5是本发明预制模块安装侧面剖视图。
图6是本发明旋紧接头结构示意图。
图7是本发明旋紧器的结构示意图。
1-锚室；2-衬砌；3-散索鞍；4-装配式锚塞体；5-锚塞体钢绞线；6-主缆钢绞线；7-预应力管道；8-预应力管道定位装置；9-旋紧接头；10-旋紧器；11-前锚室；12-后锚室；41-预制模块；42-预制模块连接装置；81-定位螺栓；82-调节螺母；411-预应力管道预留孔；421-连接螺栓；422-连接螺母。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图7所示的一种装配式隧道锚系统，与桥梁主缆相连接，包括挖设于山体中的锚室1，所述锚室1为一倾斜腔体且其内铺设有衬砌2，所述锚室1包括位于山体洞口处的前锚室11以及设置于山体内的后锚室12，所述前锚室11靠近山体洞口处设置有散索鞍3，所述后锚室12内设置有装配式锚塞体4以及若干锚塞体钢绞线5，所述锚塞体钢绞线5与主缆钢绞线6相连接，所述散索鞍3连接桥梁主缆与主缆钢绞线6，所述装配式锚塞体4包括多个由若干预制模块41相连而成的模块层，相邻两个所述预制模块41通过预制模块连接装置42相连接，所述预制模块41上设置有若干预应力管道预留孔411，所述预应力管道预留孔411中插设有预应力管道7，所述锚塞体钢绞线5张拉固定于预应力管道7内。
其中，所述预制模块41呈块状且靠近边长处设置有若干安装槽，所述安装槽中设置有安装孔，所述预制模块连接装置42设置于安装槽中且通过安装孔连接两块相邻的预制模块41，所述预制模块连接装置42包括连接螺栓421以及连接螺母422，所述预制模块41上还设置有若干预应力管道定位槽孔412，所述预应力管道定位槽孔412设置有四个且中心阵列于预应力管道预留孔411，所述预应力管道定位槽孔412中设置有预应力管道定位装置8，所述预应力管道定位装置8包括定位螺栓81以及调节螺母82，所述定位螺栓81与预应力管道7相垂直，上下两层所述预制模块41上的预应力管道7之间通过一旋紧装置的旋转进行螺纹连接，所述旋紧装置包括套接于预应力管道7前端的旋紧接头9以及旋紧器10，所述旋紧接头9为环状且其上设置有旋紧插槽，所述旋紧器10上端设置有旋紧把手，下端设置有与旋紧插槽相适合的插槽凸起。
具体的，如图3-图7所示，预制模块41采用拼装的方式，将连接螺栓421穿入预制模块41上的安装孔中，将两块预制模块41串联，于安装槽内用连接螺母422锁紧固定，即完成两块预制模块41的连接，当单层预制模块拼装完成后，同样的方式进行上册预制模块的拼装，将预应力管道7插入预应力管道预留孔411内，通过4个预应力管道定位装置8完成对预应力管道7的定位，所述预应力管道预留孔411周围开设有定位螺栓安装孔以及调节螺母安装槽，定位螺栓安装孔与预应力管道预留孔411贯通，将4个定位螺栓81从定位螺栓安装孔中穿入，使其能够抵触到预应力管道7，4个方向旋转调节螺母82使得预应力管道7处于预应力管道预留孔411的中心位置，再将旋紧接头9套设于预应力管道7上，将旋紧器10下端的插槽凸起插入旋紧接头9上的旋紧插槽，然后转动旋紧把手，从而带动预应力管7向下旋转，由于预应力管道7上端为内螺纹，下端为外螺纹，其下端与上端相适合，因此上层预制模块41的预应力管道7能够与下层预制模块41的预应力管道7螺纹连接，即完成多节预应力管道7的连接，无需焊接。
具体施工方法：首先对隧道锚所在山体进行路堑开挖，平整施工场地，方便后期设施及人员进场，进行洞口地表截水、排水系统施工，按设计开挖边线对边坡进行开挖并施作土钉墙防护，进行洞口管棚超前支护并施作护拱，防止滚石和地表水进入洞内，然后进行前锚室11及后锚室12的开挖，采用人工、机械、光面爆破结合的方式进行开挖，以卷扬机拖拉轮式翻斗车为出渣系统进行出渣作业，每段出渣作业完成后，立即施作初期支护，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，初期支护完成后进行衬砌2施工，衬砌2应遵循“从里往外、从下往上”的原则分段浇筑，施工时应尽量保证衬砌2整体平整，以便后续预制模块41的安装，进行预制模块41的制作，预制模块41在按设计要求在工厂预制完成，设计时应合理设计模块尺寸，避免单一模块重量过大，不宜安装，模块设计时还应确保分块合理，避免通缝安装，预应力管道预留孔411应准确定位，且孔道尺寸公差控制在合理范围内，装配式锚塞体4的施工安装，利用轨道出渣系统将预制模块41由洞口运送至施工面，再用小型吊机将预制模块41吊装至设计位置，预制模块41的安装应遵循“由下至上、精准定位”的原则分层安装，每个预制模块41吊装调整完成后立即将相邻的两个模块通过预制模块连接装置42固定，每层模块安装完成后即进行该节预应力管道7的插设，将预应力管道7插入预制模块41的预应力管道预留孔411中，通过预应力管道定位装置8来精确定位预应力管道7在预应力管道预留孔411中的位置，预应力管道7的位置定位完成后，将旋紧接头9套接于预应力管道7上，通过将旋紧器10插入至旋转接头9上旋转，使得该节预应力管道7与上一节预应力管道7螺纹旋接，全部预制模块41及预应力管道7安装完成后即进行锚塞体钢绞线5的预应力张拉、锚固工作，锚塞体钢绞线5锚固后，通过预留压浆管向预应力管道7以及预应力管道预留孔411的孔洞中进行压浆封闭，散索鞍3的施工安装，开挖散索鞍3的基础，完成后绑扎基础钢筋，分层浇筑混凝土，并在浇筑过程中加强温度监控，采取措施防止温度裂缝，基础施工完成后，安装散索鞍3，架设桥梁主缆，通过散索鞍3将其分散为若干股主缆钢绞线6，再将主缆钢绞线6与锚塞体钢绞线5相连接。
本发明提到的一种装配式隧道锚系统及施工方法，在保留传统隧道式锚碇的承载特性的基础上，采用预制模块现场拼装的方式，避免了现场浇筑步骤，有效解决了大体积混凝土锚碇施工过程中存在的工艺复杂、施工不便、养护时间长等问题；在预制模块的制作过程中为预应力管道预留孔道以及定位装置的方式，解决了预应力管道现场定位困难的问题，预应力管道采用螺纹连接的方式，相较于传统的焊接具有连接快速、工艺简单、无有害气体产生的优点，其在工作时，桥梁主缆通过散索鞍3分散为多根主缆钢绞线6后再与锚塞体钢绞线5相连，将桥梁主缆的拉力均匀的地分散到装配式锚塞体4上，装配式锚塞体4在拉力作用下，其侧面与山体围岩挤压摩擦，产生“瓶塞效应”，从而产生抗力以此抵消主缆拉力。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (6)
1.一种装配式隧道锚系统，与桥梁主缆相连接，其特征在于：包括挖设于山体中的锚室(1)，所述锚室(1)为一倾斜腔体且其内铺设有衬砌(2)，所述锚室(1)包括位于山体洞口处的前锚室(11)以及设置于山体内的后锚室(12)，所述前锚室(11)靠近山体洞口处设置有散索鞍(3)，所述后锚室(12)内设置有装配式锚塞体(4)以及若干锚塞体钢绞线(5)，所述锚塞体钢绞线(5)与主缆钢绞线(6)相连接，所述散索鞍(3)连接桥梁主缆与主缆钢绞线(6)，所述装配式锚塞体(4)包括多个由若干预制模块(41)相连而成的模块层，相邻两个所述预制模块(41)通过预制模块连接装置(42)相连接，所述预制模块(41)上设置有若干预应力管道预留孔(411)，所述预应力管道预留孔(411)中插设有预应力管道(7)，所述锚塞体钢绞线(5)张拉固定于预应力管道(7)内。
2.根据权利要求1所述的一种装配式隧道锚系统，其特征在于：所述预制模块(41)呈块状且靠近边长处设置有若干安装槽，所述安装槽中设置有安装孔，所述预制模块连接装置(42)设置于安装槽中且通过安装孔连接两块相邻的预制模块(41)，所述预制模块连接装置(42)包括连接螺栓(421)以及连接螺母(422)。
3.根据权利要求1所述的一种装配式隧道锚系统，其特征在于：所述预制模块(41)上还设置有若干预应力管道定位槽孔(412)，所述预应力管道定位槽孔(412)设置有四个且中心阵列于预应力管道预留孔(411)，所述预应力管道定位槽孔(412)中设置有预应力管道定位装置(8)，所述预应力管道定位装置(8)包括定位螺栓(81)以及调节螺母(82)，所述定位螺栓(81)与预应力管道(7)相垂直。
4.据权利要求1所述的一种装配式隧道锚系统，其特征在于：上下两层所述预制模块(41)上的预应力管道(7)之间通过一旋紧装置的旋转进行螺纹连接，所述旋紧装置包括套接于预应力管道(7)前端的旋紧接头(9)以及旋紧器(10)。
5.据权利要求4所述的一种装配式隧道锚系统及施工方法，其特征在于：所述旋紧接头(9)为环状且其上设置有旋紧插槽，所述旋紧器(10)上端设置有旋紧把手，下端设置有与旋紧插槽相适合的插槽凸起。
6.一种基于装配式隧道锚系统的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)对隧道锚所在山体进行路堑开挖，平整施工场地，方便后期设施及人员进场；
2)进行洞口地表截水、排水系统施工，按设计开挖边线对边坡进行开挖并施作土钉墙防护，进行洞口管棚超前支护并施作护拱，防止滚石和地表水进入洞内；
3)进行前锚室(11)及后锚室(12)的开挖，采用人工、机械、光面爆破结合的方式进行开挖，以卷扬机拖拉轮式翻斗车为出渣系统进行出渣作业，每段出渣作业完成后，立即施作初期支护，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，初期支护完成后进行衬砌(2)施工，衬砌(2)应遵循“从里往外、从下往上”的原则分段浇筑，施工时应尽量保证衬砌(2)整体平整，以便后续预制模块(41)的安装；
4)预制模块(41)的制作，预制模块(41)在按设计要求在工厂预制完成，设计时应合理设计模块尺寸，避免单一模块重量过大，不宜安装，模块设计时还应确保分块合理，避免通缝安装，预应力管道预留孔(411)应准确定位，且孔道尺寸公差控制在合理范围内；
5)装配式锚塞体(4)的施工安装，利用轨道出渣系统将预制模块(41)由洞口运送至施工面，再用小型吊机将预制模块(41)吊装至设计位置，预制模块(41)的安装应遵循“由下至上、精准定位”的原则分层安装，每个预制模块(41)吊装调整完成后立即将相邻的两个模块通过预制模块连接装置(42)固定，每层模块安装完成后即进行该节预应力管道(7)的插设，将预应力管道(7)插入预制模块(41)的预应力管道预留孔(411)中，通过预应力管道定位装置(8)来精确定位预应力管道(7)在预应力管道预留孔(411)中的位置，预应力管道(7)的位置定位完成后，将旋紧接头(9)套接于预应力管道(7)上，通过将旋紧器(10)插入至旋转接头(9)上旋转，使得该节预应力管道(7)与上一节预应力管道(7)螺纹旋接，全部预制模块(41)及预应力管道(7)安装完成后即进行锚塞体钢绞线(5)的预应力张拉、锚固工作，锚塞体钢绞线(5)锚固后，通过预留压浆管向预应力管道(7)以及预应力管道预留孔(411)的孔洞中进行压浆封闭；
6)散索鞍(3)的施工安装，开挖散索鞍(3)的基础，完成后绑扎基础钢筋，分层浇筑混凝土，并在浇筑过程中加强温度监控，采取措施防止温度裂缝，基础施工完成后，安装散索鞍(3)；
7)架设桥梁主缆，通过散索鞍(3)将其分散为若干股主缆钢绞线(6)，再将主缆钢绞线(6)与锚塞体钢绞线(5)相连接。
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