多股成品索式錨碇錨固系統(tǒng)關(guān)鍵施工技術(shù)

蘇 強，吳東明

（柳州歐維姆機械股份有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

從20世紀90年代我國依托廈門海滄大橋首次設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力錨碇錨固系統(tǒng)[1-2]以來，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。隨著防護技術(shù)、施工技術(shù)的不斷進步，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，通過設(shè)計理論突破，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、施工簡便、全生命周期成本低等優(yōu)點。

傳統(tǒng)的鋼絞線灌漿錨固系統(tǒng)的施工，關(guān)鍵是要確保孔道灌漿的質(zhì)量，以保證孔道內(nèi)鋼絞線的耐久性。文獻[5-6]介紹了鋼絞線灌漿錨固系統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力管道定位測量、控制及安裝，并簡述了預(yù)應(yīng)力的張拉與孔道壓漿工藝。文獻[7]介紹了環(huán)氧綱絞線在江蘇潤揚長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)補漿方法來確保孔道漿體密實。

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[8]介紹了鋼絞線灌油無黏結(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[9]介紹了灌油無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)在湖南矮寨大橋中的應(yīng)用，重點介紹了防油脂滲漏而采取的措施和結(jié)構(gòu)設(shè)計改進。

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)場施工順利進行、安全可靠，進行了關(guān)鍵施工技術(shù)研究，確定了詳細的施工工藝。經(jīng)實際工程應(yīng)用表明所研究的關(guān)鍵施工技術(shù)先進合理，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—安裝防護罩—安裝拉桿—現(xiàn)場防護處理。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。安裝時重點要保證整個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、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，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，并嚴格控制前錨墊板預(yù)埋時的傾角，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進行糾偏。

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，需采用臨時措施來固定連接器，這導(dǎo)致安裝時困難且影響安裝質(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)力成品索不同時安裝。

3.3 穿索

待連接器和支承板安裝固定后再進行穿索作業(yè)。針對該錨固體系特點，為保證孔道內(nèi)各根成品索順直不打絞，研究設(shè)計了采用牽引索的穿索方法，設(shè)計制作了安全、簡便、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，從后錨面拉動牽引索，同時成品索從前錨面進入孔道直至成品索錨頭從后錨面支承板出來，最后調(diào)整成品索兩端錨頭的外露長度到設(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)定程序進行張拉，如圖7和圖8所示。當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須再移動，直至一個孔道內(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)埋件焊接連接和嚴控前錨墊板角度保證了管道密封性和安裝精度達到設(shè)計要求。連接器和支承板先固定安裝于前后錨墊板，操作方便，無須再設(shè)臨時固定措施。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)計了專用張拉設(shè)備使得張拉錨固過程操作簡便快速，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

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)，對其關(guān)鍵施工工藝的研究和運用改善了傳統(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。