桥43-重力式锚碇系统施工工艺

重力式锚固系统施工技术1前言锚具是悬索桥的主要承重结构。应抵抗主缆的拉力，并将其传递至基础。根据结构形式，锚固可分为重力式锚固和隧道式锚固。重力锚依靠其巨大的重力来抵抗主缆的张力。隧道锚的锚体嵌在基岩中，借助基岩抵抗主缆的拉力。隧道锚仅适用于基岩坚实完整的区域，重力锚主要用于其他情况。2重力锚固结构锚具一般由锚基、锚块、主缆锚架、固定装置、方舱等组成。当主缆需要改变方向时，锚固还应包括主缆支架和锚固鞍座(也称为膨胀鞍座)。根据主缆在锚块中的锚固位置，重力锚可分为后锚式和前锚式。前锚式是指索股锚头锚定在锚块的前方，索力通过锚定系统施加在锚体上。后锚式是指索股直接穿过锚块并锚定在锚块后面。如图1所示，前锚式由于其主缆容易锚定和维护方便的优点，在大跨度悬索桥中被广泛使用。前锚固系统分为两种类型：钢锚固系统和预应力锚固系统。钢锚系统有直拉杆型(图1)和前锚梁型(图2)。根据不同的材料，预应力锚固系统有粗钢筋锚固形式和钢绞线锚固形式，如图3所示。1-主电缆；2-活期股票；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-主电缆；2-活期股票；3-前锚梁；4-锚杆；5-锚支架；6后锚梁图2前锚梁锚固系统a)粗钢筋锚固；b)钢绞线锚固1-活期股票；双螺钉；3-粗钢筋；4-钢绞线图3预应力锚固系统2.1锚固基础根据悬索桥的地质、水深和结构规模，锚碇基础可分为直接基础、沉箱基础、桩基、竖井基础、复合基础等。如果持力层离地面较浅，直接地基是合适的。当持力层埋深较大时，应采用沉井基础和桩基。2.2锚块重力锚的锚块为重力锚块，与基础为一体，抵抗主缆拉力引起的锚的滑动和倾倒。2.3主缆锚架及固定装置主缆的锚架和固定装置分散和分散主缆在锚块中的张力，通常由前梁、后梁、锚杆、定位构件和支撑结构组成。图2。锚杆的数量通常与钢缆的牵引数量相同。根据主缆的架设方法，用于连接钢绞线和锚杆的固定装置可分为两种类型：用于架空送丝法的钢绞线支架(或靴跟)和用于预制钢绞线成型法的套管。2.4住房锚顶是一个覆盖锚块、主缆等的结构。并建在锚固的基础上，一般采用钢筋混凝土或钢结构。如果标高合适，雨棚可以用路面建造，内部可以作为动力传输、分配、排水等设备的机房。2.5主电缆支架当主缆在锚具处改变方向时，应设置主缆支架。主缆支架可以单独布置在锚的前面或锚中，锚是主缆的支点。主缆支架顶部设有支撑钢索的鞍座；当主索支架竖立在锚具中时，主索开始从该鞍座展开成股，并且该鞍座是膨胀鞍座或松散索鞍。它的主要功能是改变主缆的方向，并在水平和垂直方向上分散主缆的股，然后将这些股引入它们各自的锚定位置。主缆索支撑有三种主要类型：钢筋混凝土刚性支撑、钢柔性支撑锚具可以看作是一个刚体，它承受主缆的拉力并将其传递给基础。主缆施加在锚具上的力可分为水平分量和垂直分量。锚具不得在主缆水平分量下滑动；但是，在垂直分力和锚杆自重的作用下，锚杆底部任何位置的压应力都不能超过地基的容许压应力，否则地基会下沉。当然，锚具不得在主缆的垂直分量下倾倒。通常，在锚不滑动的情况下，锚的自重足以防止锚倾倒。图4主电缆支架3锚杆施工工艺流程图(见图5)施工准备基坑周边排水系统施工基坑开挖基坑边坡支撑基坑底平整硬化及周边排水系统施工安装锚支架、拉杆、安装拉杆或套管、锚垫板和循环冷却管安装锚杯并拉紧预应力锚索(如有)安装预应力锚索和灌浆锚(如有)分层分段锚块混凝土浇筑及养护安装主电缆浇注锚固密封混凝土(钢纤维混凝土)(如有)图5锚杆施工工艺流程图4个操作点4.1锚固基础施工锚具基础施工与桥塔基础施工相似，只是桥塔基础主要承受竖向力，锚具基础主要抵抗水平力。因此，锚基底面挖成之字形和阶梯状，以保证锚不会在主缆的巨大拉力下滑动。由于锚固基础体积庞大，对大体积混凝土的浇筑和混凝土的特性有特殊要求。如采用类似混凝土坝的施工方法，要求混凝土流动性好，发热量小，不溶于水。近年来，地下连续墙基础得到了广泛的应用。首先使用成槽机械进行基础施工，成槽机械从施工基础表面沿基础边界向下成槽至持力层。然后在凹槽中构建侧壁。墙体建成后，挖出内部土柱，然后在内部浇注素混凝土形成基础。由于锚地体积巨大，基坑可采用机械开挖或爆破人工开挖。开挖应沿着等高线自上而下分层进行。坑外和坑底应分别设置排水沟和截水沟，防止地下水流入和积聚在坑内，造成地基土层坍塌或破坏。采用机械开挖时，应在基底标高以上预留15cm30cm厚的土层进行人工清理，以免损坏基底结构。当爆破用于施工时，对于深而陡的斜坡，应采用预裂爆破等方法，以避免对斜坡造成损坏。对于深大基坑和土质差的基坑，应采取支护措施，确保边坡稳定。有以下支持方法。(1)喷射混凝土采用水泥标号不小于425的硅酸盐水泥，砂粒不大于2.5毫米，砾石不大于5毫米。推荐的混凝土配合比(质量比)为水泥砂石=122.5:水灰比为0.4 0.5。湿喷机用于喷射混凝土。水泥、砂、石等材料在进入锚喷机料斗前应充分搅拌均匀，并在搅拌时使用。喷射压力在0.3兆帕至0.7兆帕范围内，喷射混凝土的厚度为50毫米至150毫米。根据边坡的稳定性，如有必要，可添加钢丝网以增加混凝土层的强度和完整性。这种锚喷支护适用于岩石节理不发育、稳定性好的地层。此外，喷射混凝土和锚杆支护可用于节理发育、有掉块危险和稳定性中等的岩层。(2)喷锚网联合支护适用于岩石边坡破碎、稳定性差或大高边坡的基坑。锚杆分为普通锚杆和预应力锚杆。普通锚杆采用螺纹钢1)钻孔、钻孔、水压和干燥作业。水压法导致现场积水较多。孔形成后，需要清理孔。不允许用膨润土保护墙，以免用泥浆降低锚杆的承载力。2)锚杆安装前必须除锈。为了保证锚杆位于孔的中心，防止非锚固段翘曲和扰动孔壁，通常在锚杆上设置定位架。钢锚杆一般间隔2m 4m设置，钢绞线锚杆间隔0.6m0.7m设置.放置锚杆时，应与灌浆系统一起安装。对于非锚固段，钢绞线应涂黄油，并用塑料薄膜或套管包裹。3)除耐酸水泥外，除腐蚀性地下水外，灌浆一般采用普通水泥。水灰比为0.450.6。4.2锚块锚固块的施工应按照大体积混凝土的施工方法进行，其施工方法也受锚固方法的影响。主缆的锚定可分为前锚定类型和后锚定类型，前锚定类型中每一股锚定在锚块的前面，后锚定类型中每一股锚定在锚块的后面。4.2.1前锚类型前锚式锚固分为两种情况，一种是将主缆锚架和固定装置预埋在锚块混凝土中，然后在锚块前安装前锚梁与锚杆连接，此时锚杆多为钢眼杆；一种是嵌入锚杆套管及其固定装置。当混凝土达到强度要求时，它进入锚杆，然后拉伸并锚固锚杆，然后将泥浆压入套管。最后，锚板安装在锚块的前面，并与锚固螺钉连接。4.2.2后锚类型锚块的构造相对简单，并且只有锚定套筒及其固定装置需要在正确的位置嵌入锚块混凝土中，因为主缆索的锚定是通过使分散的股穿过锚块后面的锚垫板上的套筒来进行的。4.3住房锚块施工完成后，可以在主缆架设和锚定的同时或之后建造由锚保护的掩蔽所。如果标高合适，锚地的雨棚顶面可直接用作路面。当锚地的标高远离路面时，它实际上是一个钢筋混凝土建筑结构。4.4主电缆支架的安装(松散电缆鞍座)(1)通过将螺栓准确嵌入松动索鞍的混凝土基础中，将底板定位底板固定在基础上。调整板表面的标高和位置后，在板的底部和周围浇注高强度混凝土以稳定板。每个基板有多个螺栓，只有确保每个螺栓的位置准确，才能进行安装。(2)安装支架(松索鞍座)与底板安装好后，应安装松索鞍座本体。由于松索鞍与底座之间的连接是铰接的，在主缆架设前松索鞍不能独立站立，钢支撑架必须埋入基础混凝土中，一方面用于支撑鞍体，另一方面用于调整位置和精确定位。松绳鞍座是一个很重的部件，需要安装相当多的提升设备。如果场地较宽，可以用重型起重机进行安装，这样更方便。如果使用起重机有困难，可以用贝雷梁或万能杆件架设龙门架，将松绳鞍座运输到龙门架下部，然后将龙门架安装到位并精确调整。(3)松索鞍座的施工精度要求松索鞍座位置的精度直接影响主索和松索股的空间角度，从而影响主索的应力。因此，必须严格控制松鞍座的安装精度。松索鞍座的施工精度要求是：纵横轴线最大误差为3毫米，标高最大误差为3毫米4.5主缆锚固架和固定装置因为主缆的锚架必须传输巨大的主缆在条件允许的情况下，主缆索锚固框架和固定装置可在工厂预制并整体安装。然而，主缆索锚框架和固定装置的钢结构的重量非常大，并且通常不可能进行整体安装。因此，随着锚块混凝土的浇筑，主缆锚架与固定装置的组装施工需要逐步进行。安装组装顺序如下：下定位支架后锚梁中定位支架下锚杆(或套管)上定位支架上锚杆(或套管)。4.6锚块混凝土施工悬索桥锚块属于大体积混凝土构件。重力式锚杆体积非常大，混凝土浇筑量达到数万立方米。例如，宜昌长江大桥南北长40，000多立方米。在施工阶段，水泥产生大量的水化热，造成不均匀的体积变形，从而产生温度应力和收缩应力。当这种应力大于混凝土本身的抗拉强度时，就会出现裂缝，影响混凝土的质量。因此，水化热的控制是锚固混凝土施工中的关键问题。对于重力锚块混凝土要做到：4.6.1混凝土温度控制混凝土的水化热来自水泥遇水时的水化反应。水化热越大，混凝土的温升越高，温度与温度的差值越大，混凝土的温度应力就越大，从而产生裂缝。混凝土内部温度由混凝土进入仓库的温度和水泥水化热的温升决定。主要采取以下措施来降低混凝土的温升。(1)选择低水化热品种的水泥一般来说，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等。具有相对较低的水化热特性，应尽可能采用。普通硅酸盐水泥应经过水化热试验比较后选用。(2)降低配合比中水泥的用量外加剂和添加剂的使用可以减少水泥用量，缓凝型也可以延缓水化热峰值出现的时间，有利于降低混凝土的最高温升。此外，粉煤灰可以作为外掺料，粉煤灰可以替代部分水泥，并且粉煤灰的后期强度仍有较大提高，可以将设计龄期强度延长至60天，并将水泥用量降低到较低水平。粉煤灰的掺量一般为水泥掺量的15% 20%，高掺量粉煤灰混凝土通过试验确定。对于一些低标号混凝土，加入一定量的片石也是减少水泥用量的有效方法。(3)降低混凝土进入仓库的温度对于砂石，应防止阳光直射引起的温度升高，可采用覆盖棚和淋水的方法降低温度。不要使用新鲜的高温水泥。冷却水用作混凝土的混合水，直接冷却混凝土。冷却水可以通过以下两种方法产生：1)使用冷水机组，如虎门大桥东锚所用的冷水机组，每小时可产生10t(5)的搅拌水，可降低混凝土温度约2 3。2)使用冰块制作冷却水，即在水池中加入冰块，以降低混合水的温度。然而，冰在混合前必须完全融化。使用冷却水方法时，在注入和储存冷水时必须注意保温，防止温度上升。一般情况下，水管池周围可以包裹泡沫塑料或海绵，以达到保温的目的。在混凝土中设置冷却管，在混凝土浇筑并最终凝固后，开始喷水降温散热。冷却管应用于控制混凝土的温度。冷却管应根据设计流量和密度进行布置。要求是：混凝土的最大水化热温升：C25混凝土不超过28，C40混凝土不超过35；混凝土内外温差不得超过25；相邻温差不超过25，混凝土最大冷却速度不超过1.5/d。4.6.2混凝土浇筑施工(1)混凝土p混凝土分层施工，C40混凝土厚度1.0 2.0m，C25混凝土厚度2.02.7m.浇注量越大，冷却措施越充分，层厚可以适当增加，有利于加快施工进度。后一层混凝土必须在第一层混凝土开始凝固前覆盖，以防止施工裂缝。(2)锚块混凝土砌块施工锚将被分成块，块通过湿接缝或后浇部分连接。为了在预留槽内架设模板和焊接预埋钢筋接头，预留槽的宽度为1.0m2.0m.每块砌块分别浇筑施工，分别冷却至稳定温度，然后将预留槽缝中的钢筋焊接在一起，并在湿接缝处浇筑微膨胀混凝土。(3)维护和保温混凝土浇筑并最终凝固后，用麻袋、草席等覆盖。并洒水保持表面湿润。一方面，这是为了维护混凝土；另一方面，它是为了降低混凝土表面和内部的温差。根据不同的温度条件，温度控制措施也不同。在炎热的夏季，降温和散热是主要措施。冬季气温寒冷时，应特别注意混凝土的保温措施。如有必要，可覆盖塑料板和其他绝缘材料，并通过内部分散和外部保