一种双洞单锚系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种双洞单锚系统及其施工方法。

背景技术

目前悬索桥的锚碇形式主要有重力式和隧道式两种，其中，重力式锚碇通过开挖基坑，浇筑大体积混凝土形成锚碇，其需依靠自身重力来抵抗主缆拉力，因此有着体量大、造价高、对周边环境扰动较大的缺点；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，主缆通过锚塞体将大部分拉力传递给围岩，与重力式锚碇相比，隧道锚体量仅为重力锚的20％～25％，且对周边环境影响较小。

但传统隧道锚并未充分利用锚塞体之间的岩体，当围岩力学参数较低或主缆拉力较高时，为了提高隧道式锚碇的拉拔承载力，通常采用纵向延长和横向拓宽的方式增大锚塞体体积，这样会导致隧道式锚碇的建造规模十分庞大，而其体积的增大将导致隧洞的开挖难度和弃渣量大大增加，同时也增加了施工周期。而且左右锚塞体之间的岩体中墙厚度较薄，在爆破开挖过程中容易对岩体中墙产生过大的扰动，从而降低围岩对锚塞体的约束力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种双洞单锚系统的隧道锚及其施工方法，本发明的主要目的是为了解决当围岩力学参数较低或主缆拉力较高时，传统隧道锚为了提高锚碇拉拔承载力而增大锚塞体规模，导致锚塞体隧洞的开挖难度大大增加的问题；以及由于左右锚塞体之间的岩体中墙较为薄弱，同时爆破开挖对其扰动较大，从而导致围岩对锚塞体的约束降低的问题。

(二)技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种双洞单锚系统，包括主缆接入洞、锚室、散索鞍、锚塞体、主缆钢绞线、锚塞体钢绞线、主缆以及山体，所述主缆接入洞相对于桥梁中心线对称设置，主缆接入洞向后延伸形成锚室，所述锚室分前锚室以及后锚室，前锚室与主缆接入洞终端连通，后锚室位于前锚室的终端且整体呈前小后大的楔形状，所述锚塞体位于后锚室内，所述散索鞍设在主缆接入洞与前锚室连接处的侧壁上，所述主缆自主缆接入洞接入后经散索鞍分散为主缆钢绞线并向后延伸至前锚室的后部，所述锚塞体钢绞线自与主缆钢绞线的连接处一直延伸至锚塞体的末端。

进一步的，所述锚塞体纵截面呈类矩形，且其内部均匀架设有钢筋、预应力管道以及锚塞体钢绞线，由混凝土浇筑而成。

进一步的，所述主缆接入洞以及锚室的内壁面浇筑衬砌。

一种双洞单锚系统的施工方法，施工步骤如下：

步骤一：在山体中向下倾斜开挖主缆接入洞，到预定深度后向两侧隧洞中间岩体转向开挖前锚室并保持其与主缆接入洞的倾角一致；

步骤二：两侧前锚室均开挖完成后，同时向对侧开挖通道，通道贯通后，利用通道向下继续开挖形成前小后大楔形状的后锚室；

步骤三：在后锚室内架设钢筋、预应力管道及锚塞体钢绞线，再用混凝土分段浇筑形成锚塞体，待混凝土强度达到100％后，进行锚塞体钢绞线的预应力张拉及锚固工作；

步骤四：在主缆接入洞侧壁设置散索鞍，架设主缆并通过散索鞍分散为若干股主缆钢绞线，再将其与锚塞体钢绞线相连。

(三)有益效果

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明提供的双洞单锚系统主要以锚塞体提供抗拔承载力，工作时，主缆通过散索鞍分散为多根主缆钢绞线后再与锚塞体钢绞线相连，将主缆拉力均匀的分散到锚塞体上，锚塞体在拉力作用下，其侧面与围岩挤压摩擦，产生“瓶塞效应”，同时锚塞体前锚面挤压两侧隧洞之间的岩体从而产生抗力以此抵消主缆拉力，主要有益效果体现为如下几点：

1)可靠性高。本发明把传统隧道锚的双锚碇结合成了一个锚碇，取消了原本两个锚塞体之间的岩体中墙，避免了围岩对锚塞体的约束不足以及两个锚塞体之间的相互扰动，使得锚塞体的稳定性有了较大的改善。

2)节约工期。相较于传统隧道锚的变截面式隧洞，本发明的等截面式主缆接入洞及前锚室的开挖和支护更加简单，可有效地加快施工速度。此外，由于本发明的锚塞体规模更小，施工开挖难度较低，因此可进一步节约工期。

3)成本低。相较于传统隧道锚，本发明锚塞体前部的岩体可以共同承担主缆的拉力，充分利用了两侧前锚室之间的岩体资源，因此可减小锚塞体的整体规模，大大减少了混凝土用量，降低了工程预算。

附图说明

图1为本发明的整体结构立面图。

图2为本发明的整体结构平面图。

图3为前锚面布置图。

图4为后锚面布置图。

图中：1、主缆接入洞；2、前锚室；3、散索鞍；4、锚塞体；5、主缆钢绞线；6、锚塞体钢绞线；7、后锚室；8、衬砌；9、主缆；10、山体。

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4所示的一种双洞单锚系统，包括主缆接入洞1、前锚室2、散索鞍3、锚塞体4、主缆钢绞线5、锚塞体钢绞线6、后锚室7、衬砌8、主缆9、山体10，所述主缆接入洞1相对于桥梁中心线对称设置，前锚室2与主缆接入洞1终端连通，散索鞍3设在主缆接入洞1与前锚室2连接处的侧壁上；锚塞体4设置于两侧前锚室3的尾部，其截面呈类矩形，内部架设有钢筋、预应力管道以及锚塞体钢绞线6，由混凝土浇筑而成，截面面积从前锚面向后锚面逐渐增大，形成前大后小的楔形体；锚塞体钢绞线6自与主缆钢绞线5的连接处一直延伸至锚塞体4的末端；主缆9经散索鞍3分散为主缆钢绞线5并向后延伸至前锚室2的后部，与锚塞体4连接。

本发明的双洞单锚式隧道锚系统，其工艺流程如下：

隧道锚山坡路堑开挖→边、仰坡与洞口施工→主缆接入洞、前锚室开挖及衬砌施工→锚塞体施工→安装散索鞍→主缆安装。

具体施工过程如下：

一、隧道锚山坡路堑开挖

对隧道锚所在山体10进行路堑开挖，平整施工场地，方便后期设施及人员进场。

二、边仰坡与洞口施工

进行洞口排水工程施工，对边、仰坡进行开挖及支护，进行隧洞管棚超前支护。

三、主缆接入洞、前锚室开挖及衬砌施工

主缆接入洞1及前锚室2开挖采用二台阶法，机械辅助微爆破开挖，确保周边岩体的稳定，边开挖边进行锚洞初期支护施工，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，并对主缆接入洞1及前锚室2的内壁面浇筑衬砌8。

四、锚塞体施工

两侧前锚室2开挖到设计深度后，同时向对侧前锚室2开挖，两侧贯通后再采用三台阶法向下开挖锚塞体4的空间，然后在其内部架设钢筋、预应力管道及锚塞体钢绞线6并分层浇筑锚塞体4的混凝土。其中放置预应力管道时应分段接长、准确定位；待混凝土达到设计强度100％后，进行锚塞体钢绞线6的预应力张拉、锚固工作。

五、散索鞍施工

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。

六、主缆安装

架设全桥主缆9，通过散索鞍3将其分散为若干股主缆钢绞线5，再将主缆钢绞线5与锚塞体钢绞线6相连。

本发明的工作原理如下：

本发明提供的双洞单锚系统的隧道锚主要以锚塞体4提供抗拔承载力。工作时，主缆9通过散索鞍3分散为多根主缆钢绞线5后再与锚塞体钢绞线6相连，将主缆9的拉力均匀的分散到锚塞体4上，锚塞体4在拉力作用下，其侧面与围岩挤压摩擦，产生“瓶塞效应”，同时锚塞体前锚面挤压两侧隧洞之间的岩体从而产生抗力以此抵消主缆9的拉力。

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。