淺析青草背長(zhǎng)江大橋南錨碇施工技術(shù)
2017-06-19
1 錨碇的基本概念
錨碇是懸索橋的主要承力結(jié)構(gòu)物，他的作用是承受主纜拉力并將其傳遞給地基基礎(chǔ)的，是支承主纜、保證全橋主體結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定的關(guān)鍵部位。錨碇是指主纜索的錨固系統(tǒng)，包括錨塊、鞍部、纜索防護(hù)構(gòu)造、散索鞍支承及其它附屬構(gòu)造的錨體和基礎(chǔ)的總稱，它是懸索橋四大部分之一。錨碇在承受主纜索拉力的豎向分力的同時(shí)，更主要的還要承受主纜索拉力的水平分力。錨碇的工作機(jī)制就是借助錨固系統(tǒng)將主纜索拉力傳給錨塊，再通過(guò)包括錨塊在內(nèi)的錨體將之傳給基礎(chǔ)，從而達(dá)到平衡主纜拉力，起到錨固作用。懸索橋的錨碇形式有重力式和隧道式兩種形式，它們各有其特點(diǎn)。
重力式錨碇以地基反力抵抗錨塊、基礎(chǔ)與主纜張力在豎直方向的分量，而索在水平方向的巨大拉力則由錨塊與地基的摩阻力平衡。隧洞式錨碇則是將主纜中的拉力直接傳遞給周圍的基巖。重力式錨碇可以建造在各種地質(zhì)條件下，因此應(yīng)用最為廣泛，國(guó)內(nèi)、外大多數(shù)懸索橋，如：我國(guó)的香港的青馬大橋、江陰長(zhǎng)江大橋、虎門(mén)大橋及日本的明石海峽大橋等均采用重力式錨碇。隧道式錨碇基礎(chǔ)一般只能建在良好的基巖中。與重力式錨碇相比，它的最大優(yōu)勢(shì)就是可大幅降低工程造價(jià)，但因?yàn)樗鼘?duì)橋址處的地形、地質(zhì)條件等要求較高，因而建成的懸索橋采用隧道式錨碇較少。
2 工程概況
2.1 南錨碇工程概況
?。?）概述
南錨碇錨體整體呈馬鞍造型，錨體順橋向全長(zhǎng)56m，橫橋向前趾寬10m、后趾寬43.7m、錨體地面高43.57m。橫橋向上、下游錨體中心距離28.7m。后錨室寬13m，高2.5m，深14.7m。錨體主要采取C30和C40混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼絞線主要采用環(huán)氧涂層鋼絞線。錨體錨固采用索股錨固拉桿預(yù)應(yīng)力鋼束錨固。
?。?）氣象條件
橋位區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，具四季分明、雨量充沛、無(wú)霜期長(zhǎng)、濕度大、春旱、夏熱、秋多綿雨、冬季多霧的特點(diǎn)。多年平均氣溫18.17℃，極端最低氣溫-1.5℃，最高氣溫42.2℃。多年平均降雨量為1140.2mm。該區(qū)常年多有伏旱，屬我國(guó)夏季最熱地區(qū)之一。歷年平均無(wú)霜期315天，年均霧日30.2天，年平均日照時(shí)數(shù)1297小時(shí)，年平均太陽(yáng)輻射能345.83J/cm2，為重慶市日照低值中心之一。區(qū)內(nèi)地形起伏大，立體小氣候較為明顯，從河谷到山脊氣候隨著高程而變化，隨著高度的增加，氣溫、日照逐漸減少，而霜期、降雨量、濕度等于此相反逐漸增大。
?。?）施工場(chǎng)地周圍環(huán)境
工程地點(diǎn)位于茶涪路右側(cè)，距龍橋加油站僅20m，距龍橋娃哈哈廠約30m。由于緊挨加油站及茶涪路，施工安全較為困難。
2.2 南錨碇主要施工方法及施工流程
?。?）錨體分塊分層澆筑劃分
在滿足大體積混凝土溫控要求的前提下，錨體澆筑分層盡量方便施工。錨體大體積混凝土包括錨塊、錨塊連接段、鞍部及壓重塊。其中錨塊15層、錨塊連接段9層、壓重塊6層、鞍部16層、后澆帶3層、側(cè)墻8層。
?。?）錨固系統(tǒng)施工
1）主要材料
錨桿采用40CrNiMoA，扣緊螺母、球面墊圈及內(nèi)球面墊圈采用40Cr，連接器采用45號(hào)鍛鋼。定位支架采用角鋼、槽鋼，材質(zhì)為Q235C鋼。錨桿外包層采用泡沫塑料和油毛氈。
2）施工要點(diǎn)
南錨主纜錨固系統(tǒng)是由索股錨固拉桿構(gòu)造和預(yù)應(yīng)力鋼束錨固構(gòu)造組成的。在前錨面位置，錨固拉桿一端與索股錨頭上的錨板相連接，另一端與被預(yù)應(yīng)力鋼束錨固于前錨面的連接器相連接。索股錨固拉桿構(gòu)造采用單錨頭類型，單錨頭類型由2根拉桿和單索股錨固連接器構(gòu)成，每根主纜兩端有88個(gè)單錨頭類型的索股錨固拉桿構(gòu)造。預(yù)應(yīng)力鋼束錨固系統(tǒng)構(gòu)造由預(yù)應(yīng)力鋼束和錨具組成，預(yù)應(yīng)力管道埋設(shè)于錨塊內(nèi)。對(duì)應(yīng)于單錨頭類型連接器選用15-16預(yù)應(yīng)力鋼束錨固，預(yù)應(yīng)力鋼束錨具采用特制15-16型錨具。
拉桿方向需均與其對(duì)應(yīng)索股方向一致。前錨面至后錨面錨固距離為18m，前錨面與后錨面均設(shè)錨固槽口與中心索股垂直的平面。索股錨固的預(yù)應(yīng)力鋼束其方向與索股方向一致。拉桿方向誤差采用球面墊圈和內(nèi)球面墊圈調(diào)整。
3）錨體施工
錨體為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，采取平面分塊、豎向分層的施工方法。錨體分成八塊：左右錨塊、錨塊連接段、壓重塊、左右鞍部、左右后澆帶。其中錨塊、錨塊連接塊、壓重塊、鞍部豎向按照大體積砼溫控要求進(jìn)行分層澆筑。前錨室頂板及前墻在主纜安裝完后施工。前墻采用一次澆注施工，頂板采用預(yù)制吊裝施工工藝。錨體混凝土由攪拌站生產(chǎn)、輸送車運(yùn)輸、泵車直接泵送入倉(cāng)工藝。
3 索導(dǎo)管定位安裝
3.1 索管匹配
由于采購(gòu)的索管長(zhǎng)度為6m，而實(shí)際索管長(zhǎng)度為20m左右。由于索管間存在偏差，安裝前在錨碇鋼筋場(chǎng)進(jìn)行預(yù)拼裝后再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼裝平臺(tái)設(shè)置在南錨鋼筋場(chǎng)，施工前，測(cè)量對(duì)施工場(chǎng)地高程進(jìn)行超平，然后在超平的地面上安裝，以此作為索管預(yù)拼裝平臺(tái)。
3.2 索管現(xiàn)場(chǎng)安裝定位
當(dāng)支架安裝到位后，根據(jù)索導(dǎo)管的空間位置，在定位支架上據(jù)索導(dǎo)管底口5cm左右的位置焊接支撐角鋼。安裝完畢后，安裝索管定位架，將索管定位架與支撐角鋼焊接。然后將索管穿過(guò)定位架與下端索導(dǎo)管進(jìn)行連接匹配。通過(guò)在定位支架與索管間增加木楔子進(jìn)行索管位置調(diào)整。 當(dāng)索導(dǎo)管調(diào)整到位后，安裝剩余預(yù)拼裝時(shí)未安裝的∠30×3mm角鋼。完成后進(jìn)行∠30×3mm連接焊接。焊接完成后，復(fù)測(cè)索管中心坐標(biāo)。如不滿足規(guī)范要求，解除連接焊縫重新進(jìn)行定位，直至滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。然后采用δ10mm鋼板將索管與定位架焊接固定。
3.3 索導(dǎo)管安裝精度控制要求
保證拉桿方向與相應(yīng)的索股方向一致，前錨面槽口誤差須控制在1cm以內(nèi)，以免使拉桿次應(yīng)力過(guò)大。預(yù)應(yīng)力鋼束管道也必須與索股方向一致，沿索股方向的誤差不得大于1cm，垂直于索股方向不大于0.5cm。在施工過(guò)程中必須保證管道不變形，在澆筑混凝土之前應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行密閉試驗(yàn)，以確保管道密封完好，不漏漿、不堵管。根據(jù)以往類似工程索導(dǎo)管安裝經(jīng)驗(yàn)，本工程索導(dǎo)管安裝精度以索導(dǎo)管中心坐標(biāo)進(jìn)行控制。本工程索導(dǎo)管安裝精度控制要求如下：
錨體前錨面孔道中心坐標(biāo)允許偏差為：±10mm；
四節(jié)索導(dǎo)管現(xiàn)場(chǎng)安裝成整體的軸線偏差：≤50mm。
4 小結(jié)
錨碇施工是一個(gè)龐大的工程 ，一個(gè)環(huán)節(jié)考慮不周到就有可能延誤整個(gè)工期。錨碇工程的重難點(diǎn)主要在基坑開(kāi)挖、錨固系統(tǒng)精度控制、大體積混凝土裂縫控制三個(gè)方面，本文結(jié)合青草背長(zhǎng)江大橋南錨碇施工過(guò)程重點(diǎn)講述了錨固系統(tǒng)精度控制在施工過(guò)程中的主要問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施。錨碇錨固系統(tǒng)是全橋關(guān)鍵部件，為最大限度降低定位偏差產(chǎn)生的附加應(yīng)力，確保系統(tǒng)安全度，錨固鋼板必須精確定位并可靠固定，施工定位要求高、難度大。青草背長(zhǎng)江大橋南錨碇預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)在施工過(guò)程中，嚴(yán)格進(jìn)行過(guò)程控制，使得全部安裝精度均滿足設(shè)計(jì)要求。
通過(guò)以上方案的實(shí)施，其效果不論從過(guò)程控制到實(shí)施結(jié)果都在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，既節(jié)約了工期降低了成本，又保證了工程質(zhì)量和安全，創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為類似工程樹(shù)立了參考典范。
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