錨碇設施錨碇設計

建造人行索桁橋，應根據(jù)地質(zhì)地形條件選擇合理的錨碇形式，并確定基底持力層位置。山區(qū)農(nóng)村人行索桁橋主要采用兩種簡單、有效而且經(jīng)濟的錨碇形式：樁柱式錨碇和組合式錨碇。錨碇主要承受上拔力和水平力，因此需要驗算錨樁抗拔承載力，樁身抗剪、抗拉承載力，錨樁水平承載力；必要時對樁身還需進行抗裂驗算。要求承載力容許值大于錨樁所受荷載效應值。

錨碇設施兩種錨碇的適用條件

人行索桁橋的樁柱式錨碇為挖孔灌注樁，適用硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖地基；樁徑不小于1.2m，嵌入微風化層深度不小于3.5m。樁柱式錨碇如下圖所示。

組合式錨碇為重力式基礎與樁基礎的組合，適用于中實到密實的碎石土，中實到密實的中砂、礫砂、粗砂地基，樁徑不小于1.2m，樁周與基礎邊緣不小于0.5m，基礎埋置深度不小于3.5m。組合式錨碇如下圖所示。

錨碇設施抗拔容許承載力

抗拔承載力取決于樁身與樁側(cè)土層摩阻力和樁身自重兩個主要因素。

按照《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63--2007)，單樁軸向受拉承載力容許值為：

W——樁身自重；

V——背索對錨碇向上的最大豎向拉力。

對于樁柱式錨碇，抗拔承載力以樁側(cè)摩阻力為主；對于組合式錨碇，樁身自重占主要成分。

錨碇設施樁身抗拉

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB 50010一2010)第7.4.1條，樁身軸向拉力設計值表達式為：

錨碇設施樁身抗剪

樁身所受剪力由鋼筋和混凝土共同承擔，則：

錨碇設施樁身水平承載力

參照《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ 94—2008)，當樁的水平承載力由水平位移控制，且缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按下式估算樁身配筋率不小于0.65%灌注樁單樁水平承載力特征值：

當缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按照下列公式估算樁身配筋率小于0.65%的單樁水平承載力特征值：

式中，

若錨碇位置的地基承載力比較好，可建造重力式錨碇，一般采用明挖擴大基礎。當位置在軟土層時，可采用大型沉井或地下連續(xù)墻的形式。

錨碇設施重力式錨碇

重力式錨碇明挖基礎施工除按一般的明挖基礎施工外，還應符合以下要求：①基坑開挖時應采取沿等高線自上而下分層開挖，在坑外和坑底要分別設置排水溝和截水溝，防止地面水流入積留在坑內(nèi)而引起塌方或基底土層破壞，原則上應采用機械開挖，開挖時應在基底標高以上預留150～300mm土層用人工清理，不得破壞坑底結(jié)構(gòu)，如采用爆破方法施工，應使用如預裂爆破等小型爆破法，盡量避免對邊坡造成破壞；②對于深大基坑邊坡處理，應采取邊開挖邊支護措施保證邊坡穩(wěn)定，支護方法應根據(jù)地質(zhì)情況選用。

重力式錨碇沉井基礎施工按一般沉井施工的有關規(guī)定執(zhí)行。重力式錨碇地下連續(xù)墻基礎施工除按一般地下連續(xù)墻的有關規(guī)定執(zhí)行外，另外還應符合以下要求：①采用“逆作法”進行基坑開挖時必須進行施工監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括環(huán)境監(jiān)測、水工監(jiān)測、地下連續(xù)墻體監(jiān)測、土工監(jiān)測及內(nèi)襯監(jiān)測；②基坑開挖前對地下連續(xù)墻基底基巖裂隙應進行壓漿封閉，減少地下水向基坑滲透。

地下連續(xù)墻基礎適用于錨碇下方持力層高程相差太大，不適宜于采用沉井基礎的情況。其適用面廣，可用于各種黏性土、沙土、沖積土及50 mm以下的沙礫層中，不受深度限制。虎門大橋西錨碇因持力層巖面嚴重不平，高差達10.5 m，若采用沉井基礎下沉時會遇到極大的困難，無法控制工期和保證質(zhì)量，后改為地下連續(xù)墻基礎，獲得成功。

重力式錨塊混凝土的澆注應按大體積混凝土澆筑的注意事項進行，錨塊與基礎應形成整體。關鍵的問題是溫度控制，施工需采取下列措施進行溫度控制，防止混凝土開裂。

（1）采用低水化熱品種的水泥對于普通硅酸鹽水泥應經(jīng)過水化熱試驗比較后方可使用。不宜采用初出爐水泥。

（2）降低水泥用量、減少水化熱摻入質(zhì)量符合要求的粉煤灰和緩凝型外摻劑，粉煤灰和礦粉用量一般分別為膠凝材料用量的30%左右，水泥用量為40%左右?；炷量砂?0d的設計強度進行配合比設計。

（3）降低混凝土入倉溫度 可對沙石料加遮蓋，防止日照，采用冷卻水作為混凝土的拌和水等。一般選擇夜晚溫度較低時段澆筑混凝土。

（4）在混凝土結(jié)構(gòu)中布置冷卻水管，混凝土終凝后開始通水冷卻降溫。設計好水管流量、管道分布密度和進水溫度?；炷脸跄箝_始通水冷卻以減低混凝土內(nèi)部溫升速度及溫度峰值。進出水溫差控制在10 ℃左右，水溫與混凝土內(nèi)部溫差不大于20℃。混凝土內(nèi)部溫度經(jīng)過峰值開始降溫時停止通水，降溫速度不宜大于2℃/d。

（5）大體積混凝土應采用水平分層施工應視混凝土澆筑能力、配合比水化熱計算及降溫措施而定，混凝土層間間歇宜為4～7d。每層厚度一般可取1～1.5m。在澆筑后達到一定強度時，可高壓沖洗清除表面的浮漿，隨后用10cm深的清水蓄水養(yǎng)生。在混凝土澆筑前在上面覆蓋15cm的水泥砂漿，以保證分層之間的一體化。如需要豎向分塊施工，塊與塊之間應預留后澆濕接縫，槽縫寬度宜為1.5～2m，槽縫內(nèi)宜澆筑微膨脹混凝土。每層混凝土澆筑完后應立即遮蓋塑料薄膜減少混凝土表面水分揮發(fā)，當混凝土終凝時可掀開塑料薄膜在頂面蓄水養(yǎng)生。氣溫急劇下降時須注意保溫，并應將混凝土內(nèi)表溫差控制在25℃以內(nèi)。

低標號混凝土可用車送或吊罐方式澆筑，若使用輸送泵，往往為了保證可泵性而加大坍落度，在配合比中加大水泥用量，這樣既不經(jīng)濟又不利于水化熱控制 。

錨碇設施隧道式錨碇

隧道式錨碇在隧道開挖時除按現(xiàn)行《公路隧道施工技術規(guī)范》有關規(guī)定執(zhí)行外，還應符合以下要求。

（1）在條件許可的情況下，宜在附近選取一地質(zhì)相似的地方進行爆破監(jiān)控試驗，對爆破施工方案各參數(shù)(鉆爆孔數(shù)、防震孑L數(shù)、爆破分段數(shù)和爆破間隔裝藥量、爆破結(jié)構(gòu)布置、半孔率、超爆時差等)進行試驗和修正，以正式確定爆破方案，指導施工。

（2）開掘施工時要盡最大可能減少對圍巖的擾動，嚴格控制爆破。開挖巖石過程中不應采用大藥量的爆破，應盡量保護巖石的整體性。

（3）應選擇合理的循環(huán)開掘進尺，宜用多斷面或分臺階開挖，不宜采用全斷面開挖。

（4）錨洞支護施工應遵循強支護、快封閉的原則，支護緊跟開挖面，以縮短圍巖應力松弛時間及開挖面的裸露風化時間，保持圍巖的穩(wěn)定。

（5）爆破實施過程中對周圍建筑物要進行嚴密觀察，對地表沉降量及洞室收斂量定期觀測記錄。

（6）施工襯砌工程時應保證防水層質(zhì)量，在施工防水層前應對錨噴混凝土表面進行嚴格檢查處理，保證初期支護基面沒有鋼筋、錨桿、凸出的管件等尖銳突出物，并用砂漿找平。對于向下傾斜的隧道錨如地下水較豐富應采取必要的引水措施將水引入集水溝內(nèi)，在襯砌混凝土施工縫處沿隧道軸線方向預埋止水板。

隧道式錨碇混凝土施工應符合以下要求：①錨體混凝土必須與巖體結(jié)合良好，宜采用自密實型微膨脹混凝土，確?；炷僚c拱頂基巖緊密黏結(jié)；②洞內(nèi)應具備排水和通風條件。

巖錨施工應滿足的要求包括以下幾點：①巖錨孔宜采用破碎法施工，在成孔過程中注意對鉆孔深度和孔空間軸線位置的檢查和記錄，達到設計深度后，用潔凈高壓水沖洗孔道并采取有效方法將鉆渣掏出；②錨索下料時宜采用砂輪機切割，穿束時必須設置定位環(huán)，保證錨索在孔中位于對中位置，同時注意避免錨索扭轉(zhuǎn)；③巖錨桿就位后應及時進行壓漿。

錨碇設施錨固體系的施工

錨碇型鋼錨固體系應按下列規(guī)定進行施工：①所有鋼構(gòu)件的制作與安裝均應按相關要求進行；②錨桿、錨梁制造時應嚴格按設計要求進行拋丸除銹、表面涂裝和無破損探傷等工作。出廠前應對構(gòu)件連接進行試拼，其中應包括錨桿拼裝、錨桿與錨梁連接、錨支架及其連接系平面試裝；③錨桿、錨梁制作及安裝精度應符合圖1的要求。

錨碇預應力錨固體系應按下列規(guī)定進行施工：①預應力張拉與壓漿工藝，除需嚴格按照設計等的要求進行外，錨頭要安裝防護套，并注入保護性油脂；②加工件必須進行超聲波和磁粉探傷檢查；③預應力錨固系統(tǒng)施工精度應符合圖2的要求。

錨碇設施錨固體系的結(jié)構(gòu)類型

根據(jù)主纜在錨塊中的錨固位置可分為后錨式和前錨式。前錨式就是索股錨頭在錨塊前錨固，通過錨固系統(tǒng)將纜力作用到錨體；后錨式是將索股直接穿過錨塊，錨固于錨塊后面，如下圖所示。

錨碇設施型鋼錨固系統(tǒng)施工

型鋼錨固系統(tǒng)主要由錨架和支架組成。錨架包括錨桿、前錨梁、拉桿、后錨梁等．是主要傳力構(gòu)件。支架是安放錨桿、錨梁并使之精確定位的支撐構(gòu)件。

施工程序：錨桿、錨梁等工廠制造→現(xiàn)場拼裝錨支架→安裝后錨梁→安裝錨桿與錨支架→安裝前錨梁→精確調(diào)整位置→澆筑錨體混凝土。

施工要求：

（1）所有構(gòu)件安裝均應按照鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范要求進行。

（2）錨支架是將散件運到現(xiàn)場拼裝而成的，也可將若干桿件先拼裝成片，再逐片安裝。錨桿由下至上逐層安裝，每安裝完一層需拼裝相應的支架與托架后才能安裝另一層錨桿。

（3）由于錨桿與錨梁質(zhì)量較大．應加大錨支架及錨梁托架的剛度，以防止支架變形，避免影響錨桿位置。

（4）構(gòu)件質(zhì)量要求，由于錨桿、錨梁為永久受力構(gòu)件，制作時必須進行除銹、表面涂裝和焊接件探傷工作。出廠前，應對構(gòu)件進行試拼，以保證安裝質(zhì)量。

（5）安裝精度，錨桿、錨梁安裝精度應滿足《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTJ 041—2000)的規(guī)定要求。

錨碇設施預應力錨固體系施工

施工程序：基礎施工→安裝預應力管道→澆筑錨體混凝土→穿預應力筋→安裝錨固連接器→預應力筋張拉→預應力管道壓漿→安裝與張拉索股。

施工要求：預應力張拉與壓漿工藝，應嚴格按設計與施工規(guī)范要求進行。前錨面的預應力錨頭應安裝防護帽，并向帽內(nèi)注入保護性油脂。構(gòu)件應進行探傷檢查，運輸及堆放過程中應避免構(gòu)件受損 。

錨碇板擋墻是由面板、拉索、錨碇和填土組成。其工作原理是用拉索將面板與錨碇緊密連系，利用填土的側(cè)壓力將錨索繃緊，由面板、錨索、錨碇和填土共同組成穩(wěn)定的擋土結(jié)構(gòu)，以支擋錨碇后的土體，使其不遭破壞。

錨碇板擋墻實質(zhì)上就是普通的重力式擋土墻，只是巧妙地用面板、錨索、錨碇和填土來替代石料或混凝土等圬工材料，從而大幅度降低了造價，并增大了擋土結(jié)構(gòu)的安全度。在驗算錨碇板擋墻時，只需將面板、錨索、錨碇和填土組成的實體，視作普通的重力式擋土墻，在主動土壓力作用下，驗算其抗滑移、抗傾覆及整體穩(wěn)定性。如果穩(wěn)定性驗算未能過關時，只需將錨索的長度加長，便可達到穩(wěn)定的目的。剩余的問題是面板、錨索、錨碇的驗算。

在橋臺后一定距離設置整體的鋼筋混凝土錨碇塊，在錨碇塊與橋臺樁基間設置預應力鋼筋（采用精軋螺紋鋼，外加套管），并調(diào)整支座位置至原設計樁位中心線處以盡量減少偏心彎矩。樁間設置預應力鋼筋墊梁，通過在墊梁端張拉一定量預應力而達到避免樁基進一步破壞及對已有位移進行適量糾偏的作用。

錨碇作為懸索橋的四大部分之一，其土方量占懸索橋總開挖量的絕大部分，是最大限度減少環(huán)境擾動的關鍵所在。隧道錨可有效減少開挖量和混凝土用量，是理想的錨碇型式，如美國的華盛頓橋，其新澤西岸隧道錨與紐約岸重力錨混凝土用量比1:4.8，我國四渡河特大橋宜昌岸隧道錨與恩施岸重力錨混凝土用量比1:4，土石方開挖量之比1:5。因而，隧道錨的使用對有效保護自然環(huán)境、避免大規(guī)模開挖、節(jié)約投資方面具有重要意義。