多股成品索式錨碇錨固系統(tǒng)關(guān)鍵施工技術(shù)

蘇 強(qiáng)，吳東明

（柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

從20世紀(jì)90年代我國(guó)依托廈門海滄大橋首次設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力錨碇錨固系統(tǒng)[1-2]以來(lái)，預(yù)應(yīng)力錨碇錨固系統(tǒng)逐步替代型鋼錨碇錨固系統(tǒng)成為大型懸索橋錨碇工程的首選。隨著防護(hù)技術(shù)、施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力錨碇錨固系統(tǒng)經(jīng)歷了灌漿黏結(jié)式錨固系統(tǒng)、灌油無(wú)黏結(jié)式錨固系統(tǒng)[3]、單根PE鋼絞線式錨固系統(tǒng)等多種錨固系統(tǒng)，多股成品索式錨碇錨固系統(tǒng)是依托虎門二橋成功研發(fā)的最新預(yù)應(yīng)力錨碇錨固系統(tǒng)[4]。該錨固系統(tǒng)是在綜合了傳統(tǒng)各種錨固系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)理論突破，采用了多股成品索替代傳統(tǒng)的鋼絞線灌漿或灌油系統(tǒng)，具有錨固可靠、防腐優(yōu)越、施工簡(jiǎn)便、全生命周期成本低等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的鋼絞線灌漿錨固系統(tǒng)的施工，關(guān)鍵是要確?？椎拦酀{的質(zhì)量，以保證孔道內(nèi)鋼絞線的耐久性。文獻(xiàn)[5-6]介紹了鋼絞線灌漿錨固系統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力管道定位測(cè)量、控制及安裝，并簡(jiǎn)述了預(yù)應(yīng)力的張拉與孔道壓漿工藝。文獻(xiàn)[7]介紹了環(huán)氧綱絞線在江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋錨碇工程中的具體應(yīng)用，采用了真空灌漿方法和特設(shè)補(bǔ)漿方法來(lái)確?？椎罎{體密實(shí)。

傳統(tǒng)的鋼絞線灌油錨固系統(tǒng)的施工，關(guān)鍵是要確保體系的密封性，以保證孔道內(nèi)油脂不滲漏。文獻(xiàn)[8]介紹了鋼絞線灌油無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)在贛江公路大橋中的應(yīng)用情況。文獻(xiàn)[9]介紹了灌油無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)在湖南矮寨大橋中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了防油脂滲漏而采取的措施和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)。

每一種類型的預(yù)應(yīng)力錨碇錨固系統(tǒng)因構(gòu)造不同，在施工工藝上也有所不同。多股成品索錨碇錨固系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的灌漿或灌油系統(tǒng)。為保證現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行、安全可靠，進(jìn)行了關(guān)鍵施工技術(shù)研究，確定了詳細(xì)的施工工藝。經(jīng)實(shí)際工程應(yīng)用表明所研究的關(guān)鍵施工技術(shù)先進(jìn)合理，施工方便快捷，施工質(zhì)量可靠，很好地滿足了工程設(shè)計(jì)的要求。

1 工程概況

虎門二橋主線工程共設(shè)置兩座跨江大橋，坭洲水道橋采用主跨 1 688 m的雙塔雙跨懸索橋，大沙水道橋采用主跨 1 200 m的雙塔單跨懸索橋。在虎門二橋錨碇工程中，采用了最新的多股成品索錨碇錨固系統(tǒng)。大沙水道橋全橋采用152套單索股錨固單元和268套雙索股錨固單元。坭洲水道橋全橋采用164套單索股錨固單元和424套雙索股錨固單元。錨固單元在前錨面排布如圖1和圖2所示。

2 多股成品索式錨固系統(tǒng)構(gòu)造

錨固系統(tǒng)由索股連接構(gòu)造和預(yù)應(yīng)力錨固構(gòu)造組成，如圖3所示。索股連接構(gòu)造由拉桿組件、連接器組成；預(yù)應(yīng)力錨固構(gòu)造由錨墊板等錨下構(gòu)件、鋼絞線成品索、錨頭防護(hù)罩、支承板等組成。在前錨面位置拉桿一端與索股錨頭上的錨板相連接，在另一端與被成品索錨固于前錨面的連接器連接。

圖2 坭洲水道橋錨固單元排布（單位：cm）

圖3 多股成品索錨固系統(tǒng)

索股錨固連接構(gòu)造有單索股錨固連接構(gòu)造和雙索股錨固連接構(gòu)造兩種類型。單索股錨固連接構(gòu)造由2根拉桿、單索股連接器構(gòu)成；雙索股錨固連接構(gòu)造由4根拉桿、雙索股連接器構(gòu)成。單索股錨固單元采用6根GJ15-3型擠壓錨固鋼絞線拉索作為預(yù)應(yīng)力索，雙索股錨固單元采用5根GJ15-7型擠壓錨固鋼絞線拉索作為預(yù)應(yīng)力索。

3 錨固系統(tǒng)關(guān)鍵施工技術(shù)

經(jīng)研究多股成品索錨碇錨固系統(tǒng)總體施工流程為：安裝預(yù)埋件—安裝連接器和支承板—穿索—預(yù)應(yīng)力張拉—安裝防護(hù)罩—安裝拉桿—現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)處理。其中關(guān)鍵施工工藝有安裝預(yù)埋件、安裝連接器和支承板、穿索和預(yù)應(yīng)力張拉。

3.1 安裝預(yù)埋件

預(yù)埋件包括前后錨墊板、螺旋筋、預(yù)埋管道、連接管。安裝時(shí)重點(diǎn)要保證整個(gè)管道密閉和前錨墊板傾角符合要求，預(yù)埋件的安裝質(zhì)量關(guān)系到后面所有工序的施工質(zhì)量。此工序采取了以下關(guān)鍵措施：

（1）各預(yù)埋管接長(zhǎng)、預(yù)埋管與前后錨墊板的連接均采用焊接連接，并要求所有的焊縫均勻、連續(xù)、密實(shí)，且焊接后采用密封材料涂覆所有焊縫，如圖4所示。以前類似的錨碇錨固系統(tǒng)因施工不到位，管道密閉性差，外部防腐介質(zhì)易滲入管道腐蝕預(yù)應(yīng)力筋，或管道內(nèi)的防腐材料（如灌油系統(tǒng)中所灌的油脂）易滲漏出去，且難以根治處理。

圖4 安裝預(yù)埋件

（2）前后錨面槽口采用凸模成形，并嚴(yán)格控制前錨墊板預(yù)埋時(shí)的傾角，從而控制前錨面孔道角度的偏差，一般允許的角度誤差為±0.1°。以前類似的錨碇錨固系統(tǒng)也常因施工不到位、前錨墊板的傾角超差過(guò)大，導(dǎo)致后續(xù)安裝的連接器、拉桿組件之間干涉，不得不增加斜墊板來(lái)進(jìn)行糾偏。

3.2 安裝連接器和支承板

現(xiàn)有常規(guī)錨碇錨固系統(tǒng)中連接器和預(yù)應(yīng)力索常采用同時(shí)吊裝的方法，連接器和前錨墊板間沒有固定連接，需采用臨時(shí)措施來(lái)固定連接器，這導(dǎo)致安裝時(shí)困難且影響安裝質(zhì)量。為方便施工和提高安裝質(zhì)量，采取連接器和預(yù)應(yīng)力索分開安裝的方法。研究采取的關(guān)鍵措施如下：

（1）連接器上設(shè)置法蘭，在法蘭上設(shè)置螺栓孔，用螺栓把連接器安裝固定在前錨墊板端面，如圖5所示。

（2）同理在后錨面，用螺栓把支承板安裝固定在后錨墊板端面，如圖5所示。

圖5 安裝連接器和支承板

（3）預(yù)應(yīng)力成品索不同時(shí)安裝。

3.3 穿索

待連接器和支承板安裝固定后再進(jìn)行穿索作業(yè)。針對(duì)該錨固體系特點(diǎn)，為保證孔道內(nèi)各根成品索順直不打絞，研究設(shè)計(jì)了采用牽引索的穿索方法，設(shè)計(jì)制作了安全、簡(jiǎn)便、輕巧的牽引索。

在前錨面，從上往下先將牽引索依次穿入連接器、孔道和支承板對(duì)應(yīng)的穿索孔中，再將需安裝的成品索與牽引索連接，從后錨面拉動(dòng)牽引索，同時(shí)成品索從前錨面進(jìn)入孔道直至成品索錨頭從后錨面支承板出來(lái)，最后調(diào)整成品索兩端錨頭的外露長(zhǎng)度到設(shè)定值，并在成品索錨頭處裝上墊圈和螺母，如圖6所示。重復(fù)上述步驟完成孔道內(nèi)其他成品索的安裝，一束單索股錨孔道要穿入6根GJ15-3成品索，一束雙索股錨孔道要穿入5根GJ15-7成品索。

圖6 穿索過(guò)程

3.4 預(yù)應(yīng)力張拉

成品索張拉不同于常規(guī)的夾片式群錨張拉。為方便張拉錨固，研究設(shè)計(jì)了專用的張拉設(shè)備，張拉設(shè)備由千斤頂、撐腳、張拉桿、張拉螺母組成。張拉前在連接器端面依次裝上撐腳、張拉桿、千斤頂、張拉螺母，按設(shè)定程序進(jìn)行張拉，如圖7和圖8所示。當(dāng)張拉錨固完成一根成品索后，拆除張拉螺母、千斤頂和張拉桿，并移至下一根需張拉的成品索。其中撐腳一次安裝后無(wú)須再移動(dòng)，直至一個(gè)孔道內(nèi)全部成品索張拉錨固完畢。

圖7 成品索張拉

圖8 成品索現(xiàn)場(chǎng)張拉

4 工程施工應(yīng)用

所研究的施工關(guān)鍵技術(shù)已應(yīng)用于虎門二橋的建設(shè)，至今該橋的錨碇錨固系統(tǒng)施工已全部完成，施工達(dá)到了預(yù)期效果，如圖9和圖10所示。預(yù)埋件焊接連接和嚴(yán)控前錨墊板角度保證了管道密封性和安裝精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。連接器和支承板先固定安裝于前后錨墊板，操作方便，無(wú)須再設(shè)臨時(shí)固定措施。采用了牽引索的方法保證了穿索方便快捷，且沒有出現(xiàn)各索打絞情況。設(shè)計(jì)了專用張拉設(shè)備使得張拉錨固過(guò)程操作簡(jiǎn)便快速，且很好地保證了張拉錨固質(zhì)量。

圖9 已張拉錨固后的前錨面

圖10 已張拉錨固的后錨面

5 結(jié)語(yǔ)

多股成品索式錨碇錨固系統(tǒng)是一種新型的錨碇錨固系統(tǒng)，對(duì)其關(guān)鍵施工工藝的研究和運(yùn)用改善了傳統(tǒng)施工工藝的缺陷，提高了施工速度，降低了施工強(qiáng)度，并確保了施工質(zhì)量。為今后同類型橋梁的施工提供了重要的參考經(jīng)驗(yàn)。