无支架缆索吊装锚碇锚索施工技术研究.pdf

公路交通技术2 0 0 7 年 6月 第3 期t e c h n o l o g y o f h i g h w a y a n d t r a n s p o r t j u n 2 0 0 7 n o 3 无支架缆索吊装锚碇锚索施工技术研究 范朝雄 ， 许永江 ， 周孝余 ， 倪念辉 ( 1 i t q 路桥桥梁工程有限责任公司， 成都6 1 0 0 7 1 ； 2 重庆交通旅游投资集团有限公司， 重庆4 3 0 0 0 0 ) 摘要： 介绍落布溪大桥钢管拱肋劲性骨架的无支架缆索吊主锚碇锚索施工技术。 关键词： 钢管劲性骨架； 无支架缆索吊； 锚索； 施工技术 文章编号： 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 0 7 ) 0 3 0 1 13 9 0 3 中图分类号： u 4 4 5 4 6 4 文献标识码： b s t u d y o n co n s t r u c t io n te c h n o l o g y o f ca b le l ift i n g o f an c h o r a g e a n d an c h o r ca b le wit h o u t su p p o r t f a n c h a o x i o n g 。x u y o n ia n g ，z h o u x i a o y u ， n i n i a n h u i 1 工程 概况 落布溪大桥是宜万铁路上的一座桥梁 ， 桥梁 中 心里程为 d k 2 7+7 2 2 9 8 。桥 型及 布跨 为简 支梁 2 4 in + 钢管劲性骨架混凝土拱 1 7 8 in +简支梁 3 2 in ， 为 上承式提篮拱桥 ， 全桥长 2 3 4 i n ( 图 1 ) ， 为同类型桥 中国内第一。钢管拱劲性骨架拱脚截面全宽 1 5 i n ， 截面高6 in ， 拱顶截面宽 5 5 in ， 截面高 3 5 i n ， 矢跨 比1 4 5 。落布溪大桥全桥拱肋共分 l 1 个吊段， 节 段长度为 1 7 2 1 m 。左右两侧整体吊装。吊段最大 重 量 6 2 t 。 2 锚碇方案选择 根据地形地貌以及现场的地质情况， 本桥钢管 拱肋的安装采用无支架缆索吊装的施工方案。无支 架系统采用吊扣分离的方案( 图 2 ) 。 传统的主锚碇方案为重力式地锚或桩式 地锚 。 重力式锚碇施工周期长， 施工成本大； 桩式锚碇施工 周期长， 施工成本也较大， 且对地质要求相对较高。 本桥宜昌侧锚碇位置处于隧道上方 ， 松散土层较厚 ， 地形较陡， 采用重力式及桩式地锚均不适合。结合 本桥设计 中对不稳定边坡的处理方案 ， 在主地锚的 选择上进行了大胆 的创新 ： 采用 预应力钢绞线锚索 加锚梁的主锚碇施 工技术 。锚 索作为 主要受力构 件 ， 直接平衡缆索 吊作用在主锚碇上的外力 ； 而锚梁 仅作为锚索张拉和主绳及抗风张拉时的支撑梁 ， 其 结构尺寸仅考虑施工的操作方便及预埋件的预埋深 度要求。 锚索设计时主要考虑钢绞线的根数( n ) ， 收稿 日期 ； 2 0 0 70 3 1 9 单位 ：c m 图 1 桥型总体布置 维普资讯 l l 0 公路交通技术 2 0 0 7血 图 2 缆索吊装体系示意 预应力钢绞线锚索 的锚固长度( ) ， 锚索 的埋置深 度 ( ) ； 锚梁设计时主要考虑地基 的承载力 和锚 索 张拉、 主索张拉及抗风张拉时的局部应力。 3 锚索设计计算 图 3 锚梁示 意 主要地质情况及地质特性见表 1 。 表 1 地质状况及特性 通过对锚碇外力的计算， 最不利状态下作用在 锚碇上沿 主绳及抗风方 向的外力 ( 包括主索 、 牵引 索、 起重索、 工作索、 前后抗风等的张力、 卷扬机的外 力等) 为 p= 2 5 4 9 1 5 ( 一组) ， 实际计算时取 p= 2 6 0 0 k n 。为便于计算控制及考虑岩层的走向， 决定 锚索的方向与主索抗 风的方向一致 ， 即万州岸锚索 与地面 的夹角 为 3 0 0 ， 宜昌岸锚索与水平方向 的夹 角为 2 0 0 。 预应力钢筋确定 ： a=k n , 式中， a为预应力钢筋 的截面积 ； k为安全 系数 ， 取 k=1 8 ； l 为控制轴向拉力 ， l =2 6 0 0 k n； 厶 为预 应力钢筋抗拉设计标准值 ， 为 1 8 6 0 mp a 。 a ：1 82 6 0 0l o 3 1 8 6 0：2 51 6 h m 单根 ， 1 5 2 4 钢绞线 a 1 =1 4 0 ， 则所需根 数为 t =a l l 4 0=2 5 1 6 1 4 0=1 8根 ， 取 2 o根 ， 拟采用 2 束 1 o ， 1 5 2 4钢绞线。 锚 固长度确定 ： l a 1 =k n , ( r d q r ) l a 2 =k n , i ( n a r d t s ) 式中， 。 为锚固段长度； 为锚杆轴向控制拉力， 按与预应力锚索材料等强原则 ， 取 =1 4 01 0 1 8 6 0 1 8=1 4 4 7 ( ) ； d 为锚 固体 直径 ， d=1 5 0 m m ； 为钢绞线根数， =1 0 ； d为单根钢绞线直径， d=1 5 2 4 h i m； 为多根 预应力钢 筋折减 系数 ， 取 = 0 6 ； q r 为水泥结石体与岩石孔壁间的粘结强度 ( 表 2 ) ， 取 q r =1 2 5 mp a ； q s为水泥结石体与钢绞线 间的粘结强度， 取表 3的 0 8倍， 则 q s=3 5 o 8=2 8 mpla 。 表 2 岩石与水泥结石体之间的粘结强度标准值 注： 粘结长度小于6 0 m 。 注： 表 2 摘 自 锚杆喷射混凝土支护技术规范 ( g b 5 0 0 8 6 2 0 0 1 ) 。 维普资讯 2 0 0 7 年 第3 期 范朝雄， 等： 无支架缆索吊装锚碇锚索施工技术研究 1 1 1 注：图中尺寸除标明外，均以 图4 锚索布置 表 3 钢筋、 钢绞线与与水泥浆之间的粘结强度标准值 类型 粘结强度标准值 mp a 水泥结石体与螺纹钢筋之间 水泥结石体与钢绞线之间 2 03 0 3 04 0 注： 1 、 粘结长度小于 6 m； 2 、 水泥粘结体抗压强度标准值不小于 i 1 3 0 。 注： 表 3 摘自 锚杆喷射混凝土支护技术规范 ( g b 5 0 0 8 6 2 0 0 1 ) 。 则 1 =1 8 x 1 4 4 7 x 1 0 3 ( 3 1 4 x 1 5 0 x 1 2 5 )= 4 4 2 4 ( m m) l a 2 =1 8 x 1 447 x 1 0 3 ( 1 0 x 3 1 4 x 1 5 2 4 x 0 6 x 2 8 ) =3 2 4 0 ( m m) 取 l a= 4 5 0 0 m i n 预应力锚索埋深确定 ： h=( k v , ( 7 c ) ) 1 2 式 中， 为安全系数 ， k=1 8 ； y为岩石密度 ， y=2 5 k n m ； c为锚索间距， 取 c=1 5 m ； 为内摩擦角， 根据地质资料偏安全取 = 5 0 。 h = 1 8 x 1 4 4 7 ， ( 2 5 x 1 5 x t g 2 5 0 ) 12 = 7 ( m ) 取 h=7 m 4 锚索施工 在实际施工中， 为安全考虑， 万州岸锚索钻孔深 度为 1 8 m( 埋深为 9 m) ， 锚 固长度为 6 5 m； 宜 昌岸 锚索钻孔深度为 2 4 5 m ( 埋深为 8 4 m ) ， 锚固长度 为 6 5 m( 图 4 ) 。 施工时先进行锚孔的钻孔( 钻孔资料见表 4 ) ， 成孔后将锚孔用空压机进行清洗， 确保孔内无石屑 粉尘。根据要求将无粘结钢绞线下料， 剥除锚固长 度及张拉端的外 p e皮， 将钢绞线上的油脂清洗干 净后， 用扩张环把钢绞线编成束， 同时在束中间安装 压浆管， 锚固端安装穿孔器。将整束钢绞线穿人锚 孔内， 在孔 口位置将锚索固定使其置于孔中心， 用 m 3 5 水泥砂浆进行孔 内灌浆。灌浆采用孔底注浆 法， 以确保灌浆饱满。锚索施工完成后， 进行锚梁的 施工， 锚梁施工时要确保所有预埋件的安装位置及 安装数量。当混凝土强度达到要求后， 进行锚索的 张拉。 表 4 锚索钻 孔记录 位置 孔深， m 地层描述 万州岸 1 8 0 7 2 m破碎岩层， 7 2 1 8 m灰岩 宜昌岸 2 4 5 1 1 4 5 m粘土层 ， 1 4 5 2 4 5 m灰岩 张拉时先进行必要的技术准备， 根据下料长度、 锚固长度、 张拉值等计算有效的钢绞线伸长量， 对锚 梁的位置用全站仪进行初始位置的观测， 并记人初 始位置。为确保安全， 锚索张拉时作 1 2 0 的预拉 试验， 采用双控即油表读数和伸长值进行过程控制。 通过锚索的预拉试验， 钢绞线束的伸长值与理论计 算的伸长值误差均在 6 以内， 满足有关要求。全 部锚索张拉完成后， 进行锚梁位置的观测， 没有发现 位移迹象 。 在整套缆索吊系统安装完成且具备吊装作业 前， 进行试吊作业。在试吊时按 5 0 、 7 5 、 1 0 0 、 1 2 0 设计吊