一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统的制作方法

1.本发明涉及特大悬索桥锚固施工领域，具体来讲涉及的是一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统。


背景技术：

2.高山峡谷，因高铁、高速公路网络延伸而渐成交通建设主战场，跨深切峡谷，悬索桥成为不二选择，其数量已呈迅猛增长。平衡主缆拉力是悬索桥跨深切峡谷设计的核心，其锚固端构筑物也必然是悬索桥主要、控制性工程。目前悬索桥主缆两端的锚固方式有地锚、自锚，绝大部分是地锚。地锚分为重力式和隧洞式两种。隧道式，其做法为主缆跨过索塔散索于锚塞体而与之相连，内置于山体隧道的锚塞体，通过与山体耦合，将锚塞体轴向重力分力、摩擦力、嵌合力的合力锚塞体隧道轴向力，即锚固索力，以抗拉平衡跨支撑索塔主缆拉力而传递给山体。锚固索力越大，相应锚塞体及容纳安装它隧道越大，其轴线也越陡。
3.主跨1200m的悬索桥，锚碇隧道后锚室断面甚至可达到 500m2，其轴线长近100m，倾角45
°
，而最大倾角达到53
°
，而左右锚室最小间距接近10m，开挖土石方达到2万m3，索塔高度达到近243.5m。目前索塔最高达到了350m。处于陡坡上隧道式锚碇与索塔，构造复杂，专业技术性强，体量庞大，构造成本高昂，地灾威胁严重，风场扰动大，要求系统柔性强，拽拉力大，工艺复杂精细，周期性长，其作业场地也难寻。见此，急需一种新的平衡锚固索力构筑物，一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部盘梁锚锚固系统发明恰好切合。
4.已有特大悬索桥主缆锚固特点和存在的缺陷：1、锚碇隧道洞门坡体更易破坏，影响悬索桥结构安全。与普通公路隧道一样，锚碇隧道洞门由边、仰坡，截洪沟，导向墙，套拱构成，但断面接近城门型而偏离于圆形，尺寸也很大，更易产生深部卸载裂缝，地表扰动也更易出现灾情。
5.2、锚碇隧道沿轴线渐变，不同断面，不同轮廓，呈顷斜异型倒喇叭形，结构复杂，非标准，造价更高。各个断面支护衬砌尺寸、工艺参数渐变，施工难度既繁琐又艰难。
6.3、锚碇隧道断面较公路隧道大很多，围岩易失稳破坏，造价成本大大增高。其后锚室甚至大了4-5倍，面积超过了500m2,暴露面积增大会导致围岩稳定性相对变差，刚度变弱，甚至严重至塌方、冒顶片帮，这必然要求强化超前支护、系统锚固，严控爆振，实时实地调整参数。
7.4、隧道轴线陡倾斜，甚至大于45
°
，下沿更陡达到了53
°
，必然造价高，质量难保证。陡倾斜隧道无论钻爆、爆碴铲装运、支护衬砌、设备保护，锚碇浇筑，大型设备运输难度大，工艺复杂，工序繁琐，工程质量难保证，成本较高，功效低下。
8.5、中隔岩柱易塑化破坏。左右锚室隔距远小于小净距，中隔岩柱本身易发生疲劳、塑化或受扰动而强度受损致锚碇隧道失稳垮塌，否则加固。
9.6、深切峡谷陡坡上索塔，为悬索桥受力核心构件，造价昂贵，安全风险高。地基差，风场复杂，塔身高，受弯矩大，塔尖扰度大，安全风险高。体量大，结构复杂、专业技术性强，必然造价高昂。
10.7、深切峡谷陡坡上索塔与锚碇隧道因去其便道，场地，需占用更多的坡地，也不易布设，环境不友好，更易破坏生态。
11.处于深切峡谷中陡坡隧道式锚碇与索塔随新技术、新工艺、新材料的涌现而逐渐失去优势，必然催生造价低、结构简单，环境友好，安全、绿色、实用，便于养护，施工工艺简单、工序少主缆锚固系统，一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统的发明恰好切合。


技术实现要素：

12.因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统。本发明本着针对深切峡谷陡峻岸坡修建悬索桥，去掉目前壮观高耸的索塔，去掉目前巨型隧道锚塞体的理念，采用陡坡深部盘梁锚锚固系统。
13.本发明是这样实现的，构造一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；陡坡深部盘梁锚锚固系统具有核心构件盘梁锚、散索转向体（或散索体）、主缆、索股群、去锚固室主通道、去索股室斜通道、索股通道、主缆通道。
14.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；主通道近盘梁锚硐室时，盘梁锚侧侧向增大，增大宽度（锚固两侧向及上向侧宽度，即锚固硐室左右侧、上下侧较索股通道断面大的宽度）、锚固室深度由锚固力大小确定，形状可圆，可方，可菱形。
15.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；盘梁锚，抵在索股硐室周围岩体上，发挥梁的作用，将受到索股拉力直接转头传递了岩体，同时将少部分力通过锚杆传给围岩；盘梁锚为厚大高标号钢筋混凝土块体，块体内，靠散索转向体（散索体）侧置入小号型钢格网，并与钢筋骨架、锚杆相连；顺每索股方向预埋波纹管，内置钢套管，主通道侧块体内预埋垂直索股较厚钢板并设置锚垫。
16.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；索股通道，超极小断面隧道，轮廓可圆，可城门洞形，断面需满足股索散索转向体（散索体）运输条件，随水平轴散索转向体（散索体）方向渐变逐小，可适当加强衬砌支护；长度不定，尽可能小，其与盘梁锚强度负向相关。
17.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；主通道为散索转向体（或散索体）构件、盘梁块体材料运输以及运营时检修通道，为极小断面道隧，其线位由洞口地势、地灾险情、山体地质构造、岩层产状、岩性、涌突水等情况确定，回转半径要大，搭接要圆顺，线路尽可能短，其设置要灵活；其断面大小取决于散索转向体（或散索体）等构件基本单元顺轴线向横向最大尺寸特征与施工要求；其轮廓可圆，可城门洞形；其坡度0.1-0.3%；其掘进即可采用光面控振爆破方式，也可采用小型隧道掘进机方式，也可采取其他掘进方式；遇破碎围岩时可采取挂网喷浆支护或其他方式支护；其运输方式可采用轻轨平板运输，以蓄电池驱动；其疏排水采取自流，确保锚碇系统永久性排水；其通风方式施工期采取压入式通风，而运营期采取自然通风方式。
18.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；散索转向体（或散索体）硐室，散索或转向体空间，基础成阶梯状，阶梯面与主缆与索股合力正交。
19.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；主缆，将锚固索力跨过散索转向体（散索体）传至盘梁。
20.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；主缆通道，主缆非跨过索塔非接触山体直接钻进山体通道；主缆通道，轮廓可圆形，可马蹄形，圆形可钻孔形成或光爆形成，马蹄形光爆掘进；圆形成孔，一种方案先自上而下钻小孔，后安装反井钻头刷大；小孔斜交软硬接触面或破碎带、溶硐，为了避免钻偏，钻进过程要轻压、慢转，确保长度＞10cm，软岩转硬岩时不能加压；可缩短测量循环进尺，红外线导向及时发现钻偏，确定弯曲深度、偏斜方位和倾角大小，以便及时采用纠偏钻头校正钻孔线位；如钻孔已出现地表，可采用金刚石串珠往返式绳锯机校正，或沿线位凿直径2m通道；马蹄形光爆掘进成通道；断面大小由主缆断面与支护衬砌决定。
21.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；主缆进口段为敞开式轮廓城门形水平硐室，便于主缆安装、养护与检修，同时对地表陡坡加固，避免地灾。
22.根据本发明所述一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，其特征在于；主缆通道可钢筋纤维混凝土注模支护，确保防水，防尘与通风。
23.本发明具有如下优点：本发明本着针对深切峡谷陡峻岸坡修建悬索桥，去掉目前壮观高耸的索塔，去掉目前巨型隧道锚塞体的理念，采用陡坡深部盘梁锚锚固系统，其结构与施工具有以下特点、优点：1、陡坡深部盘梁锚锚固系统较隧道锚塞体锚固系统体量小很多，结构简单，因此去索塔、无隧道式锚碇情况下悬索桥结构简单，力学性质更优，柔性更好，稳定性更强，允许桥摆幅更大，而且工程造价相对大大降低；2、去盘梁锚硐室主通道既可做施工通道、检修维护永久通道，又可做其排水、排渗系统、通风系统，而隧道式锚碇系统需要单独施做；3、采用陡坡深部盘梁锚锚固系统，无需大面积破坏或占用地表，生态环境更友好，不用担心地灾对索塔威胁；4、陡坡深部盘梁锚锚固系统无中隔岩柱，不需担心锚碇隧道超小净距中隔岩柱塑化破坏，爆破损毁，其安全度更高、质量更可靠；5、去陡坡深部盘梁锚锚固系统主通道线位、轮廓、断面灵活；6、陡坡深部盘梁锚锚固系统易适应性深切峡谷陡峻岸坡，有利于西部交通推进；7、去索塔主缆陡坡深部盘梁锚锚固系统施工时无需修建索塔、去隧道式锚碇便道与作业平台，不需要钻爆开挖台车、二衬支护台车，更不需要大型运碴车，更不需要每次爆破需提升大型开挖设备，施工简单、安全，质量更可靠。
附图说明
24.图1a、1b、1c是传统陡坡上索塔侧面图、隧道锚竖、平剖面图；图2 去索塔主缆陡坡深部锚固系统示意图；图2a去索塔顺主缆陡坡深部锚固系统示意图；图3 主缆盘梁锚锚固系统力学构件示意图；图3a顺主缆盘梁锚锚固系统力学构件示意图；
图4锚固系统轴线水平投影图；图5 盘梁锚示意网图。
具体实施方式
25.下面将结合附图1-图5对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明通过改进在此提供一种跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统，具体如下；受力核心构件盘梁锚力学原理；一种新的理念，针对深切峡谷，修建悬索桥，去掉目前陡峻岸坡上体型巍然壮观的索塔，而是主缆直接钻入山体，同时取消主缆锚固段体量巨大的锚塞体（见图1），为此，新技术催生了去索塔陡坡深部体量非常小的盘梁式锚碇为核心的主缆锚固系统，如跨1200m的悬索桥，锚固索力8
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109n，灰岩山体，与特大断面隧道断面积相同盘梁周长近33m，只要固注浆围岩，提高盘梁作用围岩抗剪强度，消去应力包，仅需＜60m水平埋深，其结构简单，因去索塔,悬索桥力学性质更好，柔性更佳，稳定性更强，允许桥侧向摆幅更大。原索塔为受力核心构件转为盘梁锚，索股拉力直接由盘梁锚转向给岩体，盘梁锚形成拉力与散索转向体（或散索体）受到地基支撑力形成主缆锚固力（见图3或图3a）。
27.下面对陡坡深部盘梁锚锚固系统结构进行详细说明：陡坡深部盘梁锚锚固系统由核心构件盘梁锚、散索转向体（或散索体）、主缆、索股群、去锚固室主通道，去索股室斜通道构成（见图4）。
28.主通道近盘梁锚硐室时，盘梁锚侧侧向增大，增大宽度（锚固两侧向及上向侧宽度，即锚固硐室左右侧、上下侧较索股通道断面大的宽度）、锚固室深度由锚固力大小确定，形状可圆，可方，可菱形等，见图3或图3a、图4剖面图。
29.盘梁锚，抵在索股硐室周围岩体上，发挥梁的作用，将受到索股拉力直接转头传递了岩体，同时将少部分力通过锚杆传给围岩。盘梁锚为厚大高标号钢筋混凝土块体，块体内，靠散索转向体（散索体）侧置入小号型钢格网，并与钢筋骨架、锚杆相连。顺每索股方向预埋波纹管，内置钢套管，主通道侧块体内预埋垂直索股较厚钢板并设置锚垫（见图3或图3a、图5）。
30.索股通道，超极小断面隧道，轮廓可圆，可城门洞形，断面需满足股索散索转向体（散索体）运输条件，随水平轴散索转向体（散索体）方向渐变逐小，可适当加强衬砌支护。长度不定，尽可能小，其与盘梁锚强度负向相关（见图2）。
31.主通道为散索转向体（或散索体）构件、盘梁块体材料运输以及运营时检修通道，为极小断面道隧，其线位由洞口地势、地灾险情、山体地质构造、岩层产状、岩性、涌突水等情况确定，回转半径要大，搭接要圆顺，线路尽可能短，其设置灵活；其断面大小取决于散索转向体（或散索体）等构件基本单元顺轴线向横向最大尺寸特征与施工要求；其轮廓可圆，可城门洞形；其坡度0.1-0.3%；其掘进即可采用光面控振爆破方式，也可采用小型隧道掘进机方式，也可采取其他掘进方式；遇破碎围岩时可采取挂网喷浆支护或其他方式支护；其运
输方式可采用轻轨平板运输，以蓄电池驱动；其疏排水采取自流，确保锚碇系统永久性排水；其通风方式施工期采取压入式通风，而运营期采取自然通风方式。
32.散索转向体（或散索体），与普通隧道式散索鞍一样。
33.散索转向体（或散索体）硐室，散索或转向体空间，基础成阶梯状，阶梯面与主缆与索股合力正交。
34.主缆，将锚固索力跨过散索转向体（散索体）传至盘梁。
35.主缆通道，主缆非跨过索塔非接触山体直接钻进山体通道。主缆通道，轮廓可圆形，可马蹄形，圆形可钻孔形成或光爆形成，马蹄形光爆掘进。圆形成孔，一种方案先自上而下钻小孔，后安装反井钻头刷大。小孔斜交软硬接触面或破碎带、溶硐，为了避免钻偏，钻进过程要轻压、慢转，确保长度＞10cm，软岩转硬岩时不能加压；可缩短测量循环进尺，红外线导向及时发现钻偏，确定弯曲深度、偏斜方位和倾角大小，以便及时采用纠偏钻头校正钻孔线位；如钻孔已出现地表，可采用金刚石串珠往返式绳锯机校正，或沿线位凿直径2m通道。马蹄形光爆掘进成通道。断面大小由主缆断面与支护衬砌决定。
36.主缆进口段为敞开式轮廓城门形水平硐室，便于主缆安装、养护与检修，同时对地表陡坡加固，避免地灾。
37.主缆通道可钢筋纤维混凝土注模支护，确保防水，防尘与通风。
38.本发明所述跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆陡坡深部锚固系统具有如下特点与优点：本发明本着针对深切峡谷陡峻岸坡修建悬索桥，去掉目前壮观高耸的索塔，去掉目前巨型隧道锚塞体的理念，采用陡坡深部盘梁锚锚固系统，其结构与施工具有以下特点、优点：1、陡坡深部盘梁锚锚固系统较隧道锚塞体锚固系统体量小很多，结构简单，因此去索塔、无隧道式锚碇情况下悬索桥结构简单，力学性质更优，柔性更好，稳定性更强，允许桥摆幅更大，而且工程造价相对大大降低；2、去盘梁锚硐室主通道既可做施工通道、检修维护永久通道，又可做其排水、排渗系统、通风系统，而隧道式锚碇系统需要单独施做；3、采用陡坡深部盘梁锚锚固系统，无需大面积破坏或占用地表，生态环境更友好，不用担心地灾对索塔威胁；4、陡坡深部盘梁锚锚固系统无中隔岩柱，不需担心锚碇隧道超小净距中隔岩柱塑化破坏，爆破损毁，其安全度更高、质量更可靠；5、去陡坡深部盘梁锚锚固系统主通道线位、轮廓、断面灵活；6、陡坡深部盘梁锚锚固系统易适应性深切峡谷陡峻岸坡，有利于西部交通推进；7、去索塔主缆陡坡深部盘梁锚锚固系统施工时无需修建索塔、去隧道式锚碇便道与作业平台，不需要钻爆开挖台车、二衬支护台车，更不需要大型运碴车，更不需要每次爆破需提升大型开挖设备，施工简单、安全，质量更可靠。
39.因此跨深切峡谷特大悬索桥去索塔主缆深部锚固系统，理念新异，创新性强，无高耸索塔、巨型陡倾伏隧道锚塞体，结构简单，悬索桥力学更优，柔性更强，稳定更好，允许摆幅更大，更适应深切峡谷陡峻坡岸，更可助推高铁、高速公路网络西延，而且施工简单，生态环境友好，工程造价低廉。
40.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。