重力式锚碇系统施工工艺

重力式锚碇系统施工工艺

1 前言

锚碇是悬索桥的主要承重结构，要抵抗来自主缆的拉力，并传递给地基基础。锚碇按结构形式可分为重力式锚碇和隧道式锚碇。重力式锚碇依靠其巨大的重力抵抗主缆拉力，隧道式锚碇的锚体嵌入基岩内，借助基岩抵抗主缆拉力。隧道式锚碇只适合在基岩坚实完整的地区，其它情况下大多采用重力式锚碇。

2 重力式锚碇结构

锚碇一般由锚碇基础、锚块、主缆的锚碇架及固定装置、遮棚等部分组成；当主缆需要改变方向时，锚碇中还应包括主缆支架和锚固鞍座（亦称扩展鞍座）。

重力式锚碇根据主缆在锚块中的锚固位置可分为后锚式和前锚式。前锚式就是索股锚头在锚块前锚固，通过锚固系统将缆力作用到锚体。后锚式即将索股直接穿过锚块，锚固于锚块后面，如图１所示，前锚式因具有主缆锚固容易，检修保养方便等优点而广泛运用于大跨悬索桥中。

前锚式锚固系统分为型钢锚固系统和预应力锚固系统两种类型。型钢锚固系统有直接拉杆式（图１）和前锚梁式（图2）。预应力锚固系统按材料不同有粗钢筋锚固形式和钢绞线锚固形式，如图3所示。

1-主缆；2-索股；3-锚块；4-锚支架；5-锚杆；6-锚梁

图1 重力式主缆锚固系统结构图

1-主缆；2-索股；3-前锚梁；4-锚杆；5-锚支架；6后锚梁

图２前锚梁式锚固系统

a）粗钢筋锚固；b）钢绞线锚固

1-索股；2-螺杆；3-粗钢筋；4-钢绞线

图3 预应力锚固系统

2.1锚碇基础

根据地质、水深和悬索桥结构的规模等，锚碇的基础可以分为直接基础、沉井基础、桩基础、井筒基础、复合基础等。若持力层距地面较浅，适合采用直接基础；当持力层埋置深度大时，采用沉井基础、桩基础等。

2.2 锚块

重力式锚碇的锚块就是重力式锚块,与基础形成整体,以抵抗由主缆拉力产生的锚碇滑动及倾倒。

2.3 主缆的锚固架及固定装置

主缆的锚定架及固定装置将主缆拉力分散传布在锚块内，通常是由前梁、后梁、锚杆、定位构件和支撑结构组成。如图2。

锚杆的数量一般与钢缆的丝束数相同。根据主缆的架设方法，连接束股与锚杆的固定装置分为：用于空中送丝法的钢丝束股支座（或称靴跟）和用于预制钢丝束成缆法的套筒两种。

2.4 遮棚

锚碇的遮棚是覆盖锚块及主缆等并建于锚碇基础上的结构物,一般采用钢筋混凝土或钢结构.如果高程合适,遮棚上面可以构筑路面,内部可以作为输配电,排水等设备的机房。

2.5 主缆支架

当主缆在锚碇处改变方向时,则需设置主缆支架。主缆支架可以独立地分开设置在锚碇之前,也可以设置在锚碇之内,它是主缆的支点。主缆支架顶部设有支承钢缆的鞍座；当主缆支架设在锚碇之内时主缆就从这个鞍座开始分散开成为丝股，这个鞍座就是扩展鞍座或称散索鞍。其主要功能是改变主缆索的方向，并把主缆的钢丝束股在水平和竖直方向分散开来，然后把这些钢丝束股引入各自的锚固位置。

主缆支架主要有三种形式，钢筋混凝土刚性支架、钢制柔性支架和钢制摇杆

支架，如图4所示。当采用刚性主缆支架时，扩展鞍座的底部必须设置辊筒，以适应主缆的伸缩。

锚碇可以看作是一个刚体，承受主缆的拉力，并将其传给地基。主缆作用于锚碇上的力可分为水平分力和竖向分力。锚碇在主缆的水平分力作用下不得产生滑移；而在竖向分力和锚碇自重力等作用下，在锚碇底面任意处的压应力不能超过地基上的容许压应力，否则将会出现地基下沉。当然，

锚碇也不得在主缆竖向分力作用下发生倾倒。一般地，满足了锚碇不产生滑移的条件下，锚碇的自重将足以使锚碇不发生倾倒。

图4 主缆支架

3 锚碇施工工艺流程图(见图5)

图5 锚碇施工工艺流程图

4 操作要点

4.1 锚碇基础施工

锚碇的基础施工与桥塔基础的施工相似，所不同的是桥塔基础以承受垂直力为主，而锚碇的基础则以抵抗水平力为主。因此，锚碇基础底面挖成锯齿形、台阶形以确保锚碇在主缆的巨大拉力下

不产生滑移。由于锚碇基础体积巨大，对这种大体积混凝土的浇注及混凝土的特性具有特殊的要求。如采用类似混凝土大坝的施工方法，及要求混凝土具有很好的流动性和较小的发热量，且在水中不分离等。

近年来，地下连续墙基础得到了广泛应用，这种基础的施工是先用挖槽机械，从施工基面沿基础边界向下挖槽，直到持力层；然后在槽中构筑侧壁。成墙后挖除内部土柱，再向内部灌注素混凝土，构成基础。

锚碇由于体积庞大，基坑可采用机械开挖，也可采用爆破和人工开挖的方法。开挖采取沿等高线自上而下分层进行。在坑外和坑底要分别设排水沟和截水沟，防地面水流入、积留在坑内而引起塌方或基底土层破坏。在采用机械开挖时，应在基底标高以上预留15cm～30cm厚土层用人工清理，以免破坏基底结构。在采用爆破方法施工时，对于深陡边坡，应使用如预裂爆破等方法，以免对边坡造成破坏。

对于深大基坑及不良土质，应采用支护措施保证边坡稳定，支护方法有以下几种。

（1）喷射混凝土喷射混凝土采用的水泥标号不低于425号的硅酸盐水泥，砂粒径不大于2.5mm,石子粒径小于5mm。推荐混凝土配合比（质量比）为水泥：砂：石=1：2：2.5:，水灰比为0.4～0.5。采用湿喷机喷混凝土，水泥、砂、石等材料在进入喷射机料斗前应充分拌和均匀，并随拌随用，喷浆气压在0.3MPa～0.7Mpa范围内,喷射混凝土厚度为50mm～150mm,视边坡稳定情况而定,必要时可加钢筋网,以增加混凝土层的强度和整体性.这种喷射支护适用于岩层节理不发育,稳定性较好的地层。此外对于节理发育，有掉块危险、稳定性中等的岩层可采用喷射混凝土加锚杆支护的方法。

（2）喷锚网联合支护适用岩石坡碎、稳定性差或坡度大而高的基坑。其中锚杆分为普通锚杆和预应力锚杆两类。普通锚杆采用螺纹钢，预应力锚杆多数采用钢绞线。

喷锚网联合支护的施工程序为开挖→清理边坡→喷射底层混凝土→钻孔→安装锚杆（锚索）→注浆→挂钢筋网→喷面层混凝土（如是预应力锚杆则还有张拉锚固→二次注浆→封锚等工序），其构造如图6。

1-钢筋网；2-锚固台座；3-锚索；4-喷射混凝土层；5-排水沟；6-排水管

图6 喷锚网联合支护

1）钻孔钻孔压水法和干作业法两种方式。压水法使现场积水较多，成孔后要求将孔内清除干净，并不准用膨润土护壁，以免泥皮降低锚杆承载力。

2）安装锚杆锚杆在安装前必须除锈。为保证锚杆安放于孔的中心，防止非锚固段产生翘曲和扰动孔壁，通常在锚杆上设置定位架。钢筋锚杆一般每隔2m至4m设置一个，钢绞线锚杆每隔0.6m～0.7m设一个。

在安放锚杆时，应同注浆系统一并装入，非锚固段，钢绞线宜涂黄油并包以塑料薄膜或套管。

3）注浆注浆除有腐蚀性地下水的情况宜用防酸水泥外，一般采用普通水泥制浆，水灰比为0.45~0.6。