锚固系统施工方案及主要工艺

锚固系统施工方案及主要工艺
1.项目概况
本桥桥跨布置采用（15.5+150+15.5）m 地锚式单跨双铰悬索桥。

桥梁宽度4.5m, 桥面净宽3.5m,主桥桥位平面位于直线上，纵断面为双向1%纵坡，设半径为8000m 的竖曲线。

吊索间距采用2.0m，充分考虑了山区横纵梁的吊装与架设，主梁通过竖向支座支承于主塔横梁上，主梁与主塔间竖向设置普通板式橡胶支座，横向设置橡胶减震块。

主塔采用钢筋混凝土结构。

塔柱采用矩形截面，顺桥向长度1.5m，横桥向宽度1.2m，为保证主缆与吊索在同一平面内，塔柱采用内缩构造；索塔柱设置上横梁，宽1.5m，高1.2m，下塔柱设置矩形中横梁，宽1.5m，高1.5m，中横梁为主桥和引桥的端支撑。

根据桥位处的地质条件，主塔采用二级扩大基础。

2.基坑开挖
2.1锚碇基坑开挖施工
锚碇基坑采用地面直接开挖方法施工，主要内容包括：场地清理、临时道路工程、基坑开挖、基坑边坡防护、出渣通道施工、基坑截水沟、排水系统施工、垫层砼浇筑等。

2.1.1截、排水施工
开挖之前，首先应沿着开挖线5 米以外修筑挡水墙和截水沟，布置排水系统，以防止地表水汇入基坑。

随着锚坑开挖深度的加大，每个作业层按周边高，中部低的原则设置，这样坑中部就自然形成积水点，利用潜水泵抽出，即可排水。

2.1.2出渣通道
锚碇开挖土石方总量较大，工期紧，开挖前认真察看地形条件和施工实际情况，确定出渣速度快、经济效益高的施工方法。

现拟采用运输通道出渣方法。

出渣通道开挖采用机械开挖、人工开挖和爆破相结合，反铲挖掘机挖运，自卸汽车运输出渣。

出渣通道从基坑内一直延伸到地面，再与施工道路相连至指定的弃土场。

随着开挖工作的不断进行，基坑深度逐渐增加，出渣通道也需进行相应的开挖，其坡度也随着发生变化。

2.1.3基坑开挖
根据设计和边坡防护要求，为保证施工安全，在开挖的同时进行边坡防护，且分层开挖基坑。

每大层开挖时，可根据实际情况，分为若干小层，每小层层厚2.5m，以方便开挖，同时还应注意边坡岩质不均匀或地质突变的影响。

在开挖过程中，如发现异常情况，立即停止施工并报工程师，采取应急措施。

基坑开挖时，对不同深度不同风化程度的岩石选择适当的开挖方式。

基坑开挖采用爆破作业时，只许采用小药量爆破，以防止扰动基岩岩体及锚区周围岩体。

表层土体开挖：基坑开挖前应先清理开挖区范围内场地，树木、植被等均应按相关规定处理。

采用机械和人工挖掘方式进行作业，当基岩强度较大时，也可根据实际情况采取小药量爆破开挖。

表层土体开挖坡度按1:0.5考虑，开挖后，应同时进行边坡防护作业。

下层土体开挖：该层土体主要为白云质灰岩、泥质灰岩，开挖采用机械和爆破为主的方式进行。

施工时，该层可分成2.5m一层的若干小层。

在开挖时，需要通过出渣通道出渣。

随着基坑的不断开挖，
出渣通道也应进行相应的开挖，其纵坡要求不大于25%，以保证运输车辆能正常出入基坑。

开挖过程中，出渣通道防护与基坑边坡防护同步进行，且出渣通道开挖边坡应与基坑坡度相同，均按1:0.5开挖。

基层岩体开挖：基层岩体开挖顺序按照从锚前到出渣口的顺序倒退开挖。

开挖时采取2台挖掘机在基坑中双层接力的施工方法，两层施工平面的高差保持在2.5m左右，以使两层施工平面挖土速度保持平衡，同时保持挖运土之间的平衡。

运土车在位置较高的反铲挖掘机处装载土石方，然后运至弃土区。

基层岩体开挖时，一般岩石强度较高，可根据岩层风化情况及强度，分别采用机械、爆破、人工等方式开挖，但须避免大药量爆破作业，以免影响边坡和岩体稳定性。

在到达设计基底1m以内时，禁止采用爆破方式开挖，以免影响地基强度，开挖采取机械和人工开挖方式。

基底岩面应留0.5m厚岩层到浇筑砼前人工突击开挖，严禁基岩裸露、泡水。

开挖完毕后，随即浇筑垫层砼，避免基底泡水降低承载力。

2.1.4爆破作业
开挖过程中，对于基础存在强度较高的岩层，需进行爆破施工。

为了减小爆破对边坡稳定性的影响，保证不扰动边坡和破坏基坑周围及基底需保留的岩层，锚碇基坑开挖均采用小药量爆破法进行土石方施工。

在重点坡段和基坑开挖时采用预裂爆破技术。

预裂爆破是专门用于处理边坡开挖的特种爆破技术，采用小孔距和弱性装药结构，起爆后沿炮孔形成一条裂缝，把开挖区和保留区分开，并能使边坡保持原有的强度特性，从而达到保证边坡完好的目的。

爆破所需的钻孔直径为105mm、孔与孔间距及限装用药量等通过计算确定。

2.1.5基坑边坡防护
由于基坑开挖的深度大、面积广，易造成坑壁局部坍塌，甚至导致坑壁失稳，因此边坡开挖须按设计要求，确保施工安全，采取全面防护与重点防护结合、边开挖边防护等措施，一般按以下方法进行基坑开挖边坡的防护。

该边坡采用分层开挖分层防护法，边坡防护亦逐层采用锚杆方式，以加强边坡岩体的锚固和稳定。

随着锚碇的逐渐向下开挖，出渣通道也需逐层开挖逐层防护。

锚杆施工：锚杆孔距误差不大于±15mm，孔深误差不大于0.5cm,孔径不小于设计。

锚杆应平直、除锈、除油。

由试验决定砂浆配合比，注浆时要求注浆管插至孔底5~10厘米，随砂浆的注入缓慢匀速拔出注浆管，随即插入锚杆。

若孔口无砂浆溢出应及时补注，锚杆插入长度不小于设计深度的95%，锚杆安装后，不得随意敲击，3 天内不得悬挂重物。

2.1.6基坑基底承载力和摩擦系数试验
根据设计要求，基坑开挖至接近基底时，采用风镐凿挖至基底，随即进行基岩承载力和摩擦系数试验，如不能满足设计要求，报工程师并在其指导下继续开挖。

2.1.7基坑开挖施工监测
锚碇基坑开挖规模大，基坑深度较深，由于基坑在开挖施工过程中的受力情况和边坡稳定情况直接关系着施工的质量和安全，因此需对基坑开挖全过程进行施工监测，通过对设置在施工场地的观测点进行周期性的测量，求得各观测点坐标和高程的变化量，为支挡结构和地基的稳定性提供技术参数。

以便及时发现不稳定因素，采取防范措
施，以基坑监测结果指导基坑开挖施工。

3.锚碇混凝土块体
锚碇设计为重力式锚碇，其结构分别是由锚体、基础及支墩、前锚室、后浇段等。

其中锚块、基础及散索鞍支墩等部分砼为大体积砼结构，加强大体积砼的施工控制，是确保锚碇施工成败的关键。

3.2.1大体积砼施工控制
1）概述
该桥锚碇为重力式锚碇结构，砼浇筑方量大，为典型的超大体积砼块体，
具有一系列大体积砼的施工问题，如：温度应力控制、水平施工缝和竖向后浇段的处理、砼输送浇筑过程中离析度和坍落度的控制等问题。

2）大体积砼施工
为了很好地解决本工程大体积砼的施工问题，应根据以往工程施工经验和大量的相关资料，制定大体积砼施工方案，严格安照方案及施工技术规范进行施工。

4.锚锭系统制作与安装
a、钢筋制作与安装
钢筋加工采用在加工场下料、加工成型，现场焊接、绑扎的方法施工。

当钢筋运往施工现场后，利用塔吊分类将钢筋吊运至适当位置焊接、绑扎成型。

b、模板安装
锚体模板由锚块模板、散索鞍墩模板、后锚面侧墙模板、前后锚
面模板及后浇段模板等组成，其中锚块、散索鞍墩、前后锚面外侧墙模板采用结构刚度大、变形小的整体式大平面模板。

前、后锚面部位：前锚面为缆索预应力锚固面，为确保预力管道及张拉槽口模板安装牢靠准确，前锚面模板与预应力锚固系密切联系，张拉槽口模板固定在前锚面模板上。

后锚面为一斜面，因施工荷载较大，且考虑到该面为预应力锚固面，精度要求高，后锚面模板采用“倒挂篮”支撑体系，既是承重结构，又是施工平台。

“倒挂篮”体系主要由贝雷桁架和锚固系统组成，其中贝雷桁架为承重结构，锚固系统是防止浇筑砼贝雷桁架倾覆失稳。

为了保证砼外观质量，在锚体施工时采用现场制作的钢模板。

其它部位：对于后锚室内部和散索鞍墩等部位的模板，采用现场加工制作的刚度比较大的钢模板。

c、预应力锚固系统施工
锚碇锚固系统由索股锚固拉杆和预应力钢束锚固构造组成。

预应力钢管定位安装：锚碇主缆锚固系统预应力钢管定位是锚体施工中的一个重要环节，采取定位钢支架并通过设置在其片架上的定位板实现预应力钢管精确定位，因此，钢支架的加工及安装精度，尤其是片架的加工和安装精度直接影响钢管的定位精度。

①定位钢支架的结构：预应力钢管的定位安装是锚体施工的重点和难点，根据我们以往的锚碇施工经验，按照“锚体分层浇筑、预应力钢管分节支撑、管道分段接长”的原则设计预应力钢管定位支架系统。

定位钢支架由基础、骨架、片架三大部分组成。

②定位钢支架加工：定位钢支架采用钢桁架结构，由于是预应力
管道定位的关键部件，因此其结构尺寸要求较严，需选择专业加工队伍进行加工。

③定位钢支架安装就位：定位钢支架主要分为三个部分：基架、骨架和片架。

在安装施工时，定位钢支架应先在地面预拼校核，根据锚体砼分层浇筑速度分成基架、骨架和片架的顺序进行，每安装一层定位支架，都要进行反复调整。

基架定位的关键在于控制基架顶面位置，以便于精确安装骨架。

首先计算出基架四角点坐标，在浇筑基架底层混凝土时，在基架底面四个角点预埋角钢，在安装前，把角钢调整至设计高程，在其顶面用角钢把四角连成一个整体框架，再复测并准确放出四个角点位置。

调整基架顶位位置利用底面四角的四个调位螺栓来调节。

顶面精度：X 方向水平偏位值不大于5mm，高程偏差不大于5mm，Y方向可以利用片架左右调节，得到控制。

骨架安装于基架之上，并逐步接长安装，骨架定位是支架定位中最关键的环节，其安装质量将直接影响到片架的定位精度。

骨架安装好后，便可安装相应的片架，先计算出各片架的定位坐标，然后通过螺栓连接片架与骨架，调整后焊牢。

支架安装，不可一次安装多节，支架运输、安装过程中，要避免碰撞变形。

为了方便钢支架安装施工，其采取分节段由塔吊配合进行吊装定位。

为保证定位支架安装质量，支架施工过程中严格控制好几何尺寸，加工好后及时进行验收，不合格的支架返工重新加工。

支架在运输过程中，要避免支架碰撞变形，要保证测量定位精度，对控制点及定位基线要经常进行复测，要保证仪器精度及定位数正确。

随时进行自检，总结分析误差来源，及时采取相应措施，提高安装精度。

支架安装完毕，内部质检工程师先进行检查验收，合
格后再提交资料，报请监理工程师验收。

④预应力钢管定位安装：预应力管道采用5mm无缝钢管，管道的连接采用直径大于预应力管道5mm 的接头管焊接连接，接头管长度为20cm。

预应力管道的安装总原则是随定位钢支架的接高而逐渐接长。

后锚面锚垫板及槽口定位安装：构件定位前预先将锚垫板和槽口模板用螺栓固定在一起，根据在后锚面木模板上定出的锚点位置，将槽口模板放置到位。

调整槽口，测量槽口底面与预应力钢管垂直度合格后，将槽口模板用铁钉固定在模板上，然后套上螺旋钢筋，把预应力钢管插入锚头中。

封好接头后，将钢管与定位片架焊牢。

前锚面锚垫板及槽口定位安装：前锚面锚头及槽口采用在锚体外搭设支撑骨架的方法定位，骨架根据前锚面砼分层浇筑顺序分层布置，可重复利用。

锚垫板及槽口定位：将螺旋筋、锚垫板装好，封好预应力钢管与锚垫板接头部位后，将槽口与锚垫板用螺栓固定。

调整槽口角度到符合设计要求后，将槽口用角钢、钢筋固定在水平槽钢上。

前锚面除槽口以外区域用木模，其同样通过支架进行固定。

锚锭锚固系统施工注意事项：
I. 锚索钢绞线表面应无损伤，无锈污。

编排钢绞线时，应先安好压浆管，并沿锚索轴线方向每隔1～1.5m设置隔离定位架。

锚索应捆扎牢固，锚索与内锚头及锚索与外锚的联结必须牢固，其强度应大于锚索的张拉力。

II. 孔口支承块的尺寸和强度应满足张拉要求，支承块的承压面应平整，并与锚索的受力方向垂直。

III. 安装预应力锚索时，应注意保护好压浆管，防止扭断或拉断。

压浆未达到设计强度时，不得张拉锚索。

IV. 锚索张拉前应对张拉设备进行鉴定。

锚索张拉按规定程序进行，在编排张拉程序时，应考虑张拉邻近锚索时的相互影响。

V. 在张拉完毕注浆封孔前应检查排气管是否通畅，若发现堵塞应采取补救措施。

VI. 水泥浆达到设计强度后，方可切除外露的钢绞线，切口位置至外锚具应不小于10mm。

d、预应力施工
当后锚面的砼施工完成并达到100%设计强度时，方可对称张拉预应力钢束。

张拉控制按张拉吨位和延伸量进行双控，同一块联接板上的两束预应力束应同步在前锚面单向张拉。

e、预埋件施工
散索鞍底座预埋件应按图纸所示，在浇筑鞍部砼时精确定位，准确埋设，保证散索鞍底座的准确安装就位。

其它预埋件，包括结构预埋件和施工临时预埋件，均应按要求准确埋设。

f、后浇段施工
后浇段的主要功能是将先期浇筑基础和锚块联结为整体，是实现锚锭整体受力功能的重要部位，在施工中应加强控制后浇段混凝土在硬化过程中升温产生较大的温度应力，引起后浇段混凝土开裂；更要防止后浇段混凝土收缩后丧失联结功能，故需要采用微膨胀大体积混凝土及相关技术。

施工顺序为：
①、锚块混凝土外露面凿毛及清理。

采用人工凿毛至表面粗集料
部分外露，形成粗糙表面，然后清理、清洗残渣，便施工结合面清洁，无粉尘，以确保
混凝土结合良好。

②、钢筋及模板施工。

钢筋及模板属常规工艺，严格按规范要求施工。

③、混凝土浇筑：混凝土浇筑安排在夜间进行，一次铺料厚度30～40厘米，铺料应连续进行，保证好混凝土入仓温度小于控制温度。

混凝土终凝后，立即在表面覆盖麻袋或畜水养护不少于七天。

g、回填施工
施工时根据设计及规范要求回填土石方，回填压实度和场地整理满足规范要求。

2.3锚碇散索鞍支墩及横梁施工
散索鞍支墩及横梁的主要作用是承受由散索鞍传递主缆压力各横梁传递的支座反力。

其施工主要工作如下：
①、模板：散索鞍支墩的外模板采用钢模板，因支墩存在斜度，竖向钢筋会因自重而倾斜，故将钢管架作为固定竖向钢筋的辅助措施，使其固定于主架上。

②、支架：散索鞍支墩外侧采用钢管支架搭设工作平台，钢管支架随施工高度而上升。

支墩内支架要承受现浇混凝土压力，故采用满膛架。

所有支架结
构根据受力计算确定，以保证稳定可靠。

③、混凝土浇筑：混凝土水平分层浇筑，铺料厚度严格控制在40厘米以内。

用50型插入式振捣器振捣。

④、预应力体系及预埋件施工：支墩横梁部分结构钢筋及预应力筋伸入到散索鞍支墩结构中，故在施工散索鞍时，就要按设计的要求，预埋横梁结构钢筋，预留连接头，连接头要穿过支墩侧模板，连接长度应满足连接长度要求；预应力束的波纹管预埋于支墩中，两外侧面埋设预应力锚具，并与锚头、波纹管连接在一起。

2.4前锚室施工
前锚室施工工艺：为保持满堂支架受力平衡，要求前锚室与散索鞍支墩交替施工。

前锚室分两个阶段完成，第一阶段完成底板及内外侧模板安装，第二阶段安排在主缆索股架设完成后进行顶板施工，以确保主缆股架设施工方便，不受前锚室施工的影响。

①、支架搭设：支架采用钢管在基础上组装拼成满堂式承重支架，要求一次搭设到位，待底板及内外侧板施工完成后全部拆除，在施工侧板过程中，同步搭设内外工作平台。

支架搭设过程中，可结合混凝土分层，安装调节杆调整标高，并在调整好的调节杆上布置好双肢双向钢楞，与锚块预埋件调节杆焊接加固，然后复测标高，作最后调整，拼装底板底模。

②、模板拼装：底板与内、外侧的模板按照“底板底模包侧板外模”的原则进行拼装加固。

底板模板由底模和顶模组成，顶模上布设双肢双向钢楞，其布置与底模钢楞相对应，通过对拉螺杆加固。

顶模周转使用，底模原则上不考虑周转，侧模板由内、外侧模板组成，分别用对拉螺杆加固。

当侧板钢筋完成后，将外模配成大块板件直接座于底模上，利用沿底板边缘线设置的限位槽钢进行加固，内模倒角用特殊散件拼装。

③、钢筋绑扎：底板底模完成后，安装底板钢筋，并与预埋于锚块的钢筋相连接，侧板钢筋在底板钢筋完成后安装，该部分钢筋以内、外脚手架作支撑，以保持其竖向稳定。

钢筋下料长度及接头要根据模板分段长度考虑。

④、内支撑搭设：内支撑的作用是调整内外侧板内倾斜度，沿桥轴线方向搭设，采用钢管，调整角度易于操作。

⑤、顶板施工：顶板施工待索股架设完成后进行，采用满堂支架，以保证受力均匀。

由于散索股的存在，满堂架必须避开索股，造成局部支架不均匀，需要采取局部加强措施，钢筋及模板均为常规工艺。

顶板混凝土浇筑采取预留天窗法施工。

2.5其它附属结构安装
主要包括锚碇锚室除湿系统、锚室内水、电预留孔布置、防雷装置及上部结构所需的预埋件安装等。

施工时，严格遵照设计要求，将构件、机械设备和电气设备等安装到位。

2.6锚锭质量保证措施
①、做好混凝土的试配工作。

②、严格按照设计分层厚度施工，防止超厚。

③、严格把关，控制好混凝土入模温度，不合格混凝土不得入模。

④、混凝土浇筑严格按照施工技术规范要求进行。

⑤、做好每层混凝土温度监测记录及整理，用以指导下一层施工。

⑥、做好混凝土养护工作，防止由于气温骤变引起的混凝土开裂。

⑦、冷却水系统的布置必须严格按照批准的施工方案施工，防止由于接头密封不严，造成通水后漏水，影响混凝土质量。