一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭

1.本发明属于悬索桥隧道式锚锭技术领域，特别涉及一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭。


背景技术：

2.传统的悬索桥隧道式锚锭都是依靠与围岩接触面之间的胶结力来提供对于主缆拉拔力的抵抗力，对于悬索桥上有较大的荷载时此时的锚塞体所提供的抗拔力就会逐渐的减小，特别是在锚塞体周围岩体的硬度和强度不足时会使岩体对于锚塞体的夹持力成倍的降低，这导致整个悬索桥的结构体系的稳定性能和安全性能会出现一个显著的下降。而且这种抵抗力仅仅是依靠摩擦力的存在来维持，如果发生地震等自然灾害时锚塞体表面或者锚塞体周围岩体受到破坏此时对于桥梁整体的安全性是一个巨大的挑战。再加上传统的锚塞体的混凝土的开挖量与浇筑量都是非常巨大的，仅单个锚塞体通常就需要6000至8000多立方米的混凝土进行一个整体的浇筑，耗费的施工时间是比较长的，并且需要耗费大量的人力物力。传统的隧道锚对于围岩有较高的要求，如果围岩的地质条件不好则应用隧道锚来锚固悬索桥的主缆是有难度的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服背景技术中提出的问题，提供一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，使得悬索桥隧道锚的承载能力有一个大幅度的提升，通过新型隧道锚的设计应用使得锚塞体与周围岩体的接触面增加，使得抗拉拔力也随之增加。
4.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
5.一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，其特征在于，包括两个锚塞体1，两个所述锚塞体1之间安装有三根钢管混凝土构造柱2，通过三根钢管混凝土构造柱2将两个锚塞体1连接成为一个整体。
6.优选的，所述锚塞体1呈喇叭状，所述锚塞体1由洞状前锚面3、洞状后锚面4、连接洞状前锚面3和洞状后锚面4底部的变截面状梯形底面5和连接洞状前锚面3和洞状后锚面4顶部的上曲面组成。
7.优选的，所述锚塞体1的喇叭状上曲面与围岩的接触面给喇叭状上曲面提供了一个侧向的阻力，使得锚塞体1可以更好的抵抗来自主缆的拉拔荷载，同时加强了周围岩体对于锚塞体的挤压应力，由于喇叭状曲面与围岩可以更好地接触也加大了其接触面的摩阻力。避免了锚塞体周围岩体的硬度与强度不足导致其夹持力的下降。其突出特点不仅是受力情况得到了改善也使得其开挖量和浇筑量显著下降。
8.优选的，三根所述钢管混凝土构造柱2的一端与左端的锚塞体1连接，三根所述构造柱2的另一端与右端的锚塞体1连接，每根钢管混凝土构造柱2都与岩体相互嵌套，围岩给于三根垂直于锚塞体1的钢管混凝土构造柱2一个抗拔力。
9.优选的，所述锚塞体1的底部为两腰弯曲的梯形形状，所述锚塞体1的底部与围岩
底部相接触，与围岩接触部分提供了一部分界面摩阻力。
10.优选的，所述锚塞体1的上曲面与锚洞上部围岩相接触，上曲面和围岩充分贴合，围岩和锚塞体上曲面之间存在界面摩阻力以及围岩突出结构对于凹形曲面的阻挡力。
11.优选的，所述新型喇叭状隧道锚一般采用采用喷盾构法或者施工喷锚暗挖法进行开挖与施工。
12.本发明具有以下有益效果：
13.1、本发明提供的喇叭状隧道锚的凹状曲面与锚洞的围岩进行充分的贴合接触，相较于传统悬索桥隧道式锚锭仅依靠与岩体接触的胶结力来抵抗整个悬索桥主缆的拉拔力，该隧道锚凹状曲面放大了围岩对锚锭的夹持效应，由于与岩体的接触面积增大使此时的界面摩阻力与岩体对于锚塞体的法向应力也相应的增大，在所修筑的锚洞内部岩体的硬度和刚度较差时，或者在其他外界因素影响使得岩体受到破坏时此时新型隧道锚可以克服这个缺点，大幅度提高对于悬索桥主缆拉拔荷载的抵抗能力。
14.2、本发明提供的三根与两边锚塞体相互连接的钢管混凝土构造柱与岩体相互嵌套，在受到悬索桥主缆对于隧道锚的拉拔力时构造柱由于岩体的阻挡使锚塞体可以更好的承担主缆对于锚塞体的拉拔力，三根钢管混凝土构造柱使得左右两边的锚塞体成为了一个整体结构，使新型锚塞体的稳定性和可靠性大幅度提升。也使得整个大跨度的悬索桥的相关力学性能大幅度提高。
15.3、本发明提供的喇叭状新型隧道锚在开挖与浇筑方面比起传统隧道式锚锭有巨大的优势，新型隧道式锚锭在开挖与浇筑时，就可以节省传统锚塞体的近30％的开挖与浇筑的量，仅单个新型隧道锚节约相关施工建设成本近百万元。
附图说明
16.图1为本发明中隧道式锚锭的渲染立体图；
17.图2是本发明中隧道式锚锭的三维立体图；
18.图3是本发明中图2的俯视图。
具体实施方式
19.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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.实施例一
21.一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，如图1所示，包括锚塞体1、钢管混凝土构造柱2，钢管混凝土构造柱2的间距尺寸可以具体到实际施工情况并进行实际的大跨度悬索桥的跨径来进行确定。
22.如图2所示，所述锚塞体1外侧围岩向内是呈变截面延伸，与周围岩体进行紧密接触，三根钢管混凝土构造柱2与锚塞体1相互嵌套。
23.如图3所示，所述连接两锚塞体1的钢管混凝土构造柱2位于锚塞体的中下部，将两个锚塞体连接起来使两锚塞体的整体受力特性得到了大幅度的提高，加上岩体对于构造柱的卡止作用使得整个锚塞体的受力特性得到加强。
24.隧道锚的凹状曲面与周围岩体相互贴合接触，将因此大大降低了锚碇对地基地质条件的要求，解决了传统隧道锚在软岩、或强风化及以上硬岩、或较破碎硬岩等地质基岩条件较差地区应用的技术问题，成功降低隧道锚对地基条件的要求，扩大了隧道锚的应用范围，提高了悬索桥的经济性。而且这种喇叭状的曲面使得对于岩体的开挖量和混凝土的浇筑量大大下降降低了对环境的扰动。
25.实施例二
26.按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、勤量测、快封闭”的原则进行组织隧道式锚锭的施工。施工过程的通风采用管道压入式通风。
27.一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚碇的施工方法，包括步骤如下：
28.步骤一、对悬索隧道式锚锭锚址区岩体进行开挖施工，先开挖半圆形的部分，开挖的宽度为7～10m，开挖半径为3.5～5m,悬索桥隧道锚的锚洞开挖一般采用短台阶法开挖，上台阶先行开挖，下台阶紧跟，每一个台阶长度为2米到4米；每一个断面开挖完成之后，马上进行一个施加锚杆的操作，并挂钢筋网喷射混凝土，使得围岩断面及时得到封闭，避免开挖的锚洞出现坍塌埋人安全事故，安装钢拱架，将钢筋连接在一起，锁脚锚杆稳固，使钢拱架连成整体受力均匀，再进行第二次喷射混凝土；开挖时左右前锚室掌子面错开4～5m开挖，防止左右断面围岩发生相互干扰影响施工进度；
29.步骤二、在传统的前锚室开挖支护稳定之后，进行锚塞体1的开挖与施工，锚塞体开挖深度为30～35m，开挖倾角为35
°
～45
°
，其开挖施工方法与上面所述步骤一不同；在开挖锚塞体这一段长度的距离时对周围岩体开挖出一个喇叭状洞穴形状，以便于新型锚塞体的浇筑；在开挖时做好支护，使用喷射混凝土防止围岩破坏松动造成坍塌，同时按照此法对于右边锚塞体锚洞也进行一个开挖；
30.步骤三、在步骤二的锚塞体1开挖支护完成之后，对连接左右锚塞体的三根钢管混凝土构造柱进行一个钻孔开挖；钻孔直径为2～4m，开挖时采用支架式横向钻孔机进行钻孔，采用支架式钻孔机可以使得预成孔不会倾斜，有助于浇筑混凝土；
31.步骤四、在步骤三完成后，将预制钢管桩运入洞室，放置好位置，利用顶升法进行钢管混凝土的一个整体化浇筑，利用泵送的压力将混凝土由底到顶注入钢管,由混凝土自重及泵送压力使混凝土达到密实的状态；
32.步骤五、在步骤四完成之后，进行定位支架施工，定位支架在安装前，确定隧道内部结构和尺寸，因为是喇叭状锚洞在测量尺寸时尤其要注意，然后制定支架安装方案，根据方案，安装定位支架底座，并进行精确测量，以确保位置和高度的准确性；根据测量结果，安装定位支架立柱，确保垂直度和水平度；安装支撑横梁和斜撑，以增强支架的稳定性和承重能力；经过检查和测试，确认支架的安装质量和稳定性符合要求；并在支架上安装其他结构物件；在施工过程中，需要注意安全措施，如设置防护网、安装安全绳等，确保工人的人身安全；同时，还需根据实际情况进行调整和改进，以确保支架的稳定性和承重能力；
33.步骤六、在步骤五定位支架设置完成之后，进行预应力钢束的安装及施工，根据锚塞体内预应力钢束设计长度和工作长度进行下料，将锚固端挤压锻头，用锚垫板、锚下加强筋和钢套管与其组成成品待用，在定位支架上测放预应力钢束安装位置，然后安装固定；
34.步骤七、在步骤六相关传统预应力钢束的施工完成之后，采用泵送的混凝土，进行锚塞体1与三根钢管混凝土构造柱2的浇筑施工。
35.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，其特征在于，包括两个锚塞体(1)，两个所述锚塞体(1)之间安装有三根钢管混凝土构造柱(2)，通过三根钢管混凝土构造柱(2)将两个锚塞体(1)连接成为一个整体。2.根据权利要求1所述的一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，其特征在于：所述锚塞体(1)呈喇叭状，所述锚塞体(1)由洞状前锚面(3)、洞状后锚面(4)、连接洞状前锚面(3)和洞状后锚面(4)底部的变截面状梯形底面(5)和连接洞状前锚面(3)和洞状后锚面(4)顶部的上曲面组成。3.根据权利要求2所述的一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，其特征在于：所述锚塞体(1)的喇叭状上曲面与围岩的接触面给喇叭状上曲面提供了一个侧向的阻力，使得锚塞体(1)可以更好的抵抗来自主缆的拉拔荷载，同时加强了周围岩体对于锚塞体的挤压应力，由于喇叭状曲面与围岩可以更好地接触也加大了其接触面的摩阻力。4.根据权利要求1所述的一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，其特征在于：三根所述钢管混凝土构造柱(2)的一端与左端的锚塞体(1)连接，三根所述构造柱(2)的另一端与右端的锚塞体(1)连接，每根钢管混凝土构造柱(2)都与岩体相互嵌套，围岩给于三根垂直于锚塞体(1)的钢管混凝土构造柱(2)一个抗拔力。5.根据权利要求3所述的一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，其特征在于：所述锚塞体(1)的底部为两腰弯曲的梯形形状，所述锚塞体(1)的底部与围岩底部相接触，与围岩接触部分提供了一部分界面摩阻力。6.根据权利要求5所述的一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，其特征在于：所述锚塞体(1)的上曲面与锚洞上部围岩相接触，上曲面和围岩充分贴合，围岩和锚塞体上曲面之间存在界面摩阻力以及围岩突出结构对于凹形曲面的阻挡力。

技术总结
本发明属于悬索桥隧道式锚锭技术领域，特别涉及一种新型喇叭状悬索桥隧道式锚锭，包括两个锚塞体，两个所述锚塞体之间安装有三根钢管混凝土构造柱，通过三根钢管混凝土构造柱将两个锚塞体连接成为一个整体。本发明提供的喇叭状隧道锚的凹状曲面与锚洞的围岩进行充分的贴合接触，相较于传统悬索桥隧道式锚锭仅依靠与岩体接触的胶结力来抵抗整个悬索桥主缆的拉拔力，该隧道锚凹状曲面放大了围岩对锚锭的夹持效应，由于与岩体的接触面积增大使此时的界面摩阻力与岩体对于锚塞体的法向应力也相应的增大，在所修筑的锚洞内部岩体的硬度和刚度较差时，大幅度提高对于悬索桥主缆拉拔荷载的抵抗能力。载的抵抗能力。载的抵抗能力。


技术研发人员：杨国俊 张树涛 韩宗健 杜永峰 侯志伟 冯玉涛
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15