[发明专利]预应力型后锚系统及施工方法

说明书

本发明提供了一种预应力型后锚系统，其包括混凝土基座，其一侧板面与基岩面紧密贴合，相对的另一侧固定连接有若干钢横梁和钢纵梁；预应力锚索，其一端线性延伸穿过混凝土基座与钢纵梁锚固连接，另一端线性延伸至岩石中；斜拉扣挂或缆吊锚索，其一端线性延伸与钢横梁锚固连接，另一端与斜拉扣挂系统或缆吊系统固定连接。本发明还提供了提供一种基于该预应力型后锚系统的一种预应力型后锚施工方法。该技术方案结构受力明确、施工方便。

技术领域

本发明涉及一种后锚系统及施工方法，尤其是一种预应力型后锚系统及施工方法。

背景技术

随着我国公路建设事业的迅猛发展，作为公路建设重要组成部分的桥梁建设得到蓬勃发展。特别是西部大开发建设的欣欣向荣，道路需跨越山间峡谷、江、河，此时一般选择采用桥梁形式跨越，而桥梁的结构形式往往是悬索桥、斜拉桥，尤其以拱桥诸多。

拱桥施工的重点及难点在于主拱圈施工。目前山区拱桥主拱圈施工中最常用方法主要有：劲性骨架法、缆索吊装法、转体施工法、悬臂拼装法、悬臂浇筑法等，而诸多的施工方法均离不开缆索吊装系统或斜拉扣挂系统，此两大系统中核心部分均在于后锚部分。

目前，作为永久结构(如悬索桥)锚碇，主要有重力式锚碇、隧道式锚碇及复合式锚碇。不管是作为临时结构的缆索吊装系统或斜拉扣挂系统的后锚，锚碇的主要作用都是用来承载和平衡缆索的巨大拉拔力，确保整个体系的安全稳定。

重力式锚碇是目前采用最常见的锚碇形式之一。由于重力式锚碇体积庞大，且承受巨大的水平荷载，因此要求其下方地基具有较高的竖向承载力及较大的水平摩擦系数。对于岩溶地区而言，岩石强度虽高但分布溶洞，且溶洞多为空洞或填充粘土，不能满足锚碇的承载力要求。另一方面，由于溶洞的存在，地下水往往很丰富，给锚碇施工和耐久性带来较大的影响。

与重力式锚碇相比，隧道锚碇造价低廉，譬如永久结构悬索桥锚碇，建于2000年的重庆鹅公岩长江大桥，隧道式锚碇比重力式锚碇节约1500万元左右。由于隧道锚能够与围岩一起作用共同承载主缆巨大的拉力，避免了对原地表的大规模开挖，在保护环境方面的优点是重力锚不可替代的。虽然隧道式锚碇在节约造价、环境保护方面较重力式锚碇具有明显的优点，但隧道式锚碇的实际工程应用却很少，究其原因是由于大跨度悬索桥的缆索力较大(单缆索达数万吨)，对于桥位锚碇处的岩石质量较高，而且由于锚塞体尺寸较大，开挖支护的难度较大。但是对于临时机构的后锚系统，需要平衡的索力相对永久结构桥梁后锚而言要小很多，当然开挖的工程量及支护难度要小很多，因此根据现场实际地形，充分发挥隧道锚的优势，设计隧道式临时锚碇是完全可能的。

预应力锚索施工技术在桥梁工程中已广泛应用，其中使用预应力锚索结构作为缆索吊装系统或斜拉扣挂系统的锚碇的成功工程经验证明，预应力锚索技术运用于大型起重设施的锚碇结构是安全可靠的。然而该技术在实际应用时受地形地质条件限制，锚碇位置基岩埋深较深时不宜采用。不同基岩条件，需要现场的锚固力实验数据，需要专门的机具进行施工等一系列因素要求，选用锚索式锚碇需要根据具体情况具体研究。

西部山区地质复杂，常见软岩地基，其强度低，承载力不足，而且在应力长期作用下，容易发生蠕变现象，同时软岩地基与混凝土胶结面的摩擦系数低，尤其是遇水就会发生软化现象，使得胶结面微观结构体系变得松散，从而降低胶结面的内聚力和内摩擦角，进而导致胶结面的强度降低。为了提高锚碇的抗滑稳定性，势必需要增加锚碇规模，确保锚碇基础有足够的抗滑力，但同时也增加了工程造价。作为临时结构的后锚系统，若由于软岩地基诸多不利的地质条件，往往采取加大埋深，选择风化程度更低的岩层作为持力层，或者辅以桩、沉井、地下连续墙基础等措施，如此必然增大了工程量，以及材料消耗，使造价大幅上升。因此，传统的锚碇结构设计已经满足不了合理、经济、安全的临时结构锚碇设计理念。