淺析青草背長江大橋南錨碇施工技術
2017-06-19
1 錨碇的基本概念
錨碇是懸索橋的主要承力結構物，他的作用是承受主纜拉力并將其傳遞給地基基礎的，是支承主纜、保證全橋主體結構受力穩(wěn)定的關鍵部位。錨碇是指主纜索的錨固系統(tǒng)，包括錨塊、鞍部、纜索防護構造、散索鞍支承及其它附屬構造的錨體和基礎的總稱，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，更主要的還要承受主纜索拉力的水平分力。錨碇的工作機制就是借助錨固系統(tǒng)將主纜索拉力傳給錨塊，再通過包括錨塊在內的錨體將之傳給基礎，從而達到平衡主纜拉力，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。
重力式錨碇以地基反力抵抗錨塊、基礎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條件下，因此應用最為廣泛，國內、外大多數(shù)懸索橋，如：我國的香港的青馬大橋、江陰長江大橋、虎門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)勢就是可大幅降低工程造價，但因為它對橋址處的地形、地質條件等要求較高，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，預應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應力鋼束錨固。
?。?）氣象條件
橋位區(qū)屬亞熱帶濕潤季風氣候，具四季分明、雨量充沛、無霜期長、濕度大、春旱、夏熱、秋多綿雨、冬季多霧的特點。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，屬我國夏季最熱地區(qū)之一。歷年平均無霜期315天，年均霧日30.2天，年平均日照時數(shù)1297小時，年平均太陽輻射能345.83J/cm2，為重慶市日照低值中心之一。區(qū)內地形起伏大，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。
?。?）施工場地周圍環(huán)境
工程地點位于茶涪路右側，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、球面墊圈及內球面墊圈采用40Cr，連接器采用45號鍛鋼。定位支架采用角鋼、槽鋼，材質為Q235C鋼。錨桿外包層采用泡沫塑料和油毛氈。
2）施工要點
南錨主纜錨固系統(tǒng)是由索股錨固拉桿構造和預應力鋼束錨固構造組成的。在前錨面位置，錨固拉桿一端與索股錨頭上的錨板相連接，另一端與被預應力鋼束錨固于前錨面的連接器相連接。索股錨固拉桿構造采用單錨頭類型，單錨頭類型由2根拉桿和單索股錨固連接器構成，每根主纜兩端有88個單錨頭類型的索股錨固拉桿構造。預應力鋼束錨固系統(tǒng)構造由預應力鋼束和錨具組成，預應力管道埋設于錨塊內。對應于單錨頭類型連接器選用15-16預應力鋼束錨固，預應力鋼束錨具采用特制15-16型錨具。
拉桿方向需均與其對應索股方向一致。前錨面至后錨面錨固距離為18m，前錨面與后錨面均設錨固槽口與中心索股垂直的平面。索股錨固的預應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球面墊圈調整。
3）錨體施工
錨體為大體積混凝土結構，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，頂板采用預制吊裝施工工藝。錨體混凝土由攪拌站生產、輸送車運輸、泵車直接泵送入倉工藝。
3 索導管定位安裝
3.1 索管匹配
由于采購的索管長度為6m，而實際索管長度為20m左右。由于索管間存在偏差，安裝前在錨碇鋼筋場進行預拼裝后再進行現(xiàn)場安裝?，F(xiàn)場預拼裝平臺設置在南錨鋼筋場，施工前，測量對施工場地高程進行超平，然后在超平的地面上安裝，以此作為索管預拼裝平臺。
3.2 索管現(xiàn)場安裝定位
當支架安裝到位后，根據(jù)索導管的空間位置，在定位支架上據(jù)索導管底口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。然后將索管穿過定位架與下端索導管進行連接匹配。通過在定位支架與索管間增加木楔子進行索管位置調整。 當索導管調整到位后，安裝剩余預拼裝時未安裝的∠30×3mm角鋼。完成后進行∠30×3mm連接焊接。焊接完成后，復測索管中心坐標。如不滿足規(guī)范要求，解除連接焊縫重新進行定位，直至滿足設計規(guī)范要求。然后采用δ10mm鋼板將索管與定位架焊接固定。
3.3 索導管安裝精度控制要求
保證拉桿方向與相應的索股方向一致，前錨面槽口誤差須控制在1cm以內，以免使拉桿次應力過大。預應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。在施工過程中必須保證管道不變形，在澆筑混凝土之前應對管道進行密閉試驗，以確保管道密封完好，不漏漿、不堵管。根據(jù)以往類似工程索導管安裝經(jīng)驗，本工程索導管安裝精度以索導管中心坐標進行控制。本工程索導管安裝精度控制要求如下：
錨體前錨面孔道中心坐標允許偏差為：±10mm；
四節(jié)索導管現(xiàn)場安裝成整體的軸線偏差：≤50mm。
4 小結
錨碇施工是一個龐大的工程 ，一個環(huán)節(jié)考慮不周到就有可能延誤整個工期。錨碇工程的重難點主要在基坑開挖、錨固系統(tǒng)精度控制、大體積混凝土裂縫控制三個方面，本文結合青草背長江大橋南錨碇施工過程重點講述了錨固系統(tǒng)精度控制在施工過程中的主要問題及應對措施。錨碇錨固系統(tǒng)是全橋關鍵部件，為最大限度降低定位偏差產生的附加應力，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。青草背長江大橋南錨碇預應力錨固系統(tǒng)在施工過程中，嚴格進行過程控制，使得全部安裝精度均滿足設計要求。
通過以上方案的實施，其效果不論從過程控制到實施結果都在預設范圍內，既節(jié)約了工期降低了成本，又保證了工程質量和安全，創(chuàng)造很好的經(jīng)濟效益和社會效益，為類似工程樹立了參考典范。
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