多股成品索式锚碇锚固系统关键施工技术

2018-08-18吴东明

城市道桥与防洪 2018年8期

苏强，吴东明

（柳州欧维姆机械股份有限公司，广西柳州 545006）

0 引言

从20世纪90年代我国依托厦门海沧大桥首次设计采用预应力锚碇锚固系统[1-2]以来，预应力锚碇锚固系统逐步替代型钢锚碇锚固系统成为大型悬索桥锚碇工程的首选。随着防护技术、施工技术的不断进步，预应力锚碇锚固系统经历了灌浆黏结式锚固系统、灌油无黏结式锚固系统[3]、单根PE钢绞线式锚固系统等多种锚固系统，多股成品索式锚碇锚固系统是依托虎门二桥成功研发的最新预应力锚碇锚固系统[4]。该锚固系统是在综合了传统各种锚固系统的基础上，通过设计理论突破，采用了多股成品索替代传统的钢绞线灌浆或灌油系统，具有锚固可靠、防腐优越、施工简便、全生命周期成本低等优点。

传统的钢绞线灌浆锚固系统的施工，关键是要确保孔道灌浆的质量，以保证孔道内钢绞线的耐久性。文献[5-6]介绍了钢绞线灌浆锚固系统的预应力管道定位测量、控制及安装，并简述了预应力的张拉与孔道压浆工艺。文献[7]介绍了环氧纲绞线在江苏润扬长江大桥锚碇工程中的具体应用，采用了真空灌浆方法和特设补浆方法来确保孔道浆体密实。

传统的钢绞线灌油锚固系统的施工，关键是要确保体系的密封性，以保证孔道内油脂不渗漏。文献[8]介绍了钢绞线灌油无黏结预应力锚固系统在赣江公路大桥中的应用情况。文献[9]介绍了灌油无黏结预应力锚固系统在湖南矮寨大桥中的应用，重点介绍了防油脂渗漏而采取的措施和结构设计改进。

每一种类型的预应力锚碇锚固系统因构造不同，在施工工艺上也有所不同。多股成品索锚碇锚固系统不同于传统的灌浆或灌油系统。为保证现场施工顺利进行、安全可靠，进行了关键施工技术研究，确定了详细的施工工艺。经实际工程应用表明所研究的关键施工技术先进合理，施工方便快捷，施工质量可靠，很好地满足了工程设计的要求。

1 工程概况

虎门二桥主线工程共设置两座跨江大桥，坭洲水道桥采用主跨 1 688 m的双塔双跨悬索桥，大沙水道桥采用主跨 1 200 m的双塔单跨悬索桥。在虎门二桥锚碇工程中，采用了最新的多股成品索锚碇锚固系统。大沙水道桥全桥采用152套单索股锚固单元和268套双索股锚固单元。坭洲水道桥全桥采用164套单索股锚固单元和424套双索股锚固单元。锚固单元在前锚面排布如图1和图2所示。

2 多股成品索式锚固系统构造

锚固系统由索股连接构造和预应力锚固构造组成，如图3所示。索股连接构造由拉杆组件、连接器组成；预应力锚固构造由锚垫板等锚下构件、钢绞线成品索、锚头防护罩、支承板等组成。在前锚面位置拉杆一端与索股锚头上的锚板相连接，在另一端与被成品索锚固于前锚面的连接器连接。

图2 坭洲水道桥锚固单元排布（单位：cm）

图3 多股成品索锚固系统

索股锚固连接构造有单索股锚固连接构造和双索股锚固连接构造两种类型。单索股锚固连接构造由2根拉杆、单索股连接器构成；双索股锚固连接构造由4根拉杆、双索股连接器构成。单索股锚固单元采用6根GJ15-3型挤压锚固钢绞线拉索作为预应力索，双索股锚固单元采用5根GJ15-7型挤压锚固钢绞线拉索作为预应力索。

3 锚固系统关键施工技术

经研究多股成品索锚碇锚固系统总体施工流程为：安装预埋件—安装连接器和支承板—穿索—预应力张拉—安装防护罩—安装拉杆—现场防护处理。其中关键施工工艺有安装预埋件、安装连接器和支承板、穿索和预应力张拉。

3.1 安装预埋件

预埋件包括前后锚垫板、螺旋筋、预埋管道、连接管。安装时重点要保证整个管道密闭和前锚垫板倾角符合要求，预埋件的安装质量关系到后面所有工序的施工质量。此工序采取了以下关键措施：

（1）各预埋管接长、预埋管与前后锚垫板的连接均采用焊接连接，并要求所有的焊缝均匀、连续、密实，且焊接后采用密封材料涂覆所有焊缝，如图4所示。以前类似的锚碇锚固系统因施工不到位，管道密闭性差，外部防腐介质易渗入管道腐蚀预应力筋，或管道内的防腐材料（如灌油系统中所灌的油脂）易渗漏出去，且难以根治处理。

图4 安装预埋件

（2）前后锚面槽口采用凸模成形，并严格控制前锚垫板预埋时的倾角，从而控制前锚面孔道角度的偏差，一般允许的角度误差为±0.1°。以前类似的锚碇锚固系统也常因施工不到位、前锚垫板的倾角超差过大，导致后续安装的连接器、拉杆组件之间干涉，不得不增加斜垫板来进行纠偏。

3.2 安装连接器和支承板

现有常规锚碇锚固系统中连接器和预应力索常采用同时吊装的方法，连接器和前锚垫板间没有固定连接，需采用临时措施来固定连接器，这导致安装时困难且影响安装质量。为方便施工和提高安装质量，采取连接器和预应力索分开安装的方法。研究采取的关键措施如下：

（1）连接器上设置法兰，在法兰上设置螺栓孔，用螺栓把连接器安装固定在前锚垫板端面，如图5所示。

（2）同理在后锚面，用螺栓把支承板安装固定在后锚垫板端面，如图5所示。

图5 安装连接器和支承板

（3）预应力成品索不同时安装。

3.3 穿索

待连接器和支承板安装固定后再进行穿索作业。针对该锚固体系特点，为保证孔道内各根成品索顺直不打绞，研究设计了采用牵引索的穿索方法，设计制作了安全、简便、轻巧的牵引索。

在前锚面，从上往下先将牵引索依次穿入连接器、孔道和支承板对应的穿索孔中，再将需安装的成品索与牵引索连接，从后锚面拉动牵引索，同时成品索从前锚面进入孔道直至成品索锚头从后锚面支承板出来，最后调整成品索两端锚头的外露长度到设定值，并在成品索锚头处装上垫圈和螺母，如图6所示。重复上述步骤完成孔道内其他成品索的安装，一束单索股锚孔道要穿入6根GJ15-3成品索，一束双索股锚孔道要穿入5根GJ15-7成品索。

图6 穿索过程

3.4 预应力张拉

成品索张拉不同于常规的夹片式群锚张拉。为方便张拉锚固，研究设计了专用的张拉设备，张拉设备由千斤顶、撑脚、张拉杆、张拉螺母组成。张拉前在连接器端面依次装上撑脚、张拉杆、千斤顶、张拉螺母，按设定程序进行张拉，如图7和图8所示。当张拉锚固完成一根成品索后，拆除张拉螺母、千斤顶和张拉杆，并移至下一根需张拉的成品索。其中撑脚一次安装后无须再移动，直至一个孔道内全部成品索张拉锚固完毕。

图7 成品索张拉

图8 成品索现场张拉

4 工程施工应用

所研究的施工关键技术已应用于虎门二桥的建设，至今该桥的锚碇锚固系统施工已全部完成，施工达到了预期效果，如图9和图10所示。预埋件焊接连接和严控前锚垫板角度保证了管道密封性和安装精度达到设计要求。连接器和支承板先固定安装于前后锚垫板，操作方便，无须再设临时固定措施。采用了牵引索的方法保证了穿索方便快捷，且没有出现各索打绞情况。设计了专用张拉设备使得张拉锚固过程操作简便快速，且很好地保证了张拉锚固质量。