斜拉橋換索施工技術(shù)及造價(jià)控制

[摘要]隨著時(shí)間的推移，斜啦橋由于拉索疲勞、錨具松脫導(dǎo)致斜拉索功能退化，不得不進(jìn)行許拉索的更換。文章以某城市斜拉橋?yàn)槔?，介紹拉索更換的施工技術(shù)，并對換索的工程造價(jià)控制進(jìn)行分析，對斜拉橋換索技術(shù)及造價(jià)控制有較好的借鑒作用。

[關(guān)鍵詞]斜拉橋；換索；造價(jià)控制

[作者簡介]毛麗萍，柳州市市政設(shè)施維護(hù)管理處助理工程師，研究方向：市政公用設(shè)施的施工與造價(jià)控制，廣西柳州.545001

[中圖分類號]U448.27

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1007-7723(2009)06-0144-0003

一、引言

斜拉橋是20世紀(jì)50年代開始發(fā)展起來的橋型，是當(dāng)前大跨度橋梁中應(yīng)用較廣的橋梁形式，以其優(yōu)越的力學(xué)性能、卓越的跨越能力、優(yōu)美的外形、良好的動(dòng)力性能和便捷施工，成為大跨度橋梁首選的結(jié)構(gòu)形式。

斜拉橋在20世紀(jì)60年代初傳入我國后，至80年代，迅速在全國各地推廣，許多省市建造了各種不同類型的斜拉橋。進(jìn)入90年代，以上海南浦大橋的建成(1991年)為起點(diǎn)，我國的斜拉橋建設(shè)出現(xiàn)了一個(gè)新的高潮。

過去的幾十年，由于斜拉橋在結(jié)構(gòu)分析的進(jìn)步、高強(qiáng)材料和施工方法以及防腐技術(shù)的發(fā)展，使得斜拉橋在大跨徑橋梁的選用上占據(jù)重要的位置。然而，伴隨著時(shí)間的推移，由于拉索疲勞、錨具松脫導(dǎo)致斜拉索功能退化，混凝土收縮徐變，支座沉降變位，以及施工、養(yǎng)護(hù)甚至是設(shè)計(jì)的原因，致使目前很多橋梁并沒有在合理的狀態(tài)下運(yùn)營。這給橋梁埋下了安全隱患。更換斜拉索成為保證斜拉橋良好安全運(yùn)營的有效手段。

二、工程概況

(一)主橋結(jié)構(gòu)概況

柳州市某斜拉橋建于1994年，是柳州市內(nèi)交通內(nèi)環(huán)線上的一座重要橋梁。主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土獨(dú)塔雙索面斜拉橋，全橋跨徑組成為：2×16m+3×30m+2×120m+3×30m+2×16m=484m，其中主橋?yàn)?×120m的獨(dú)塔雙索面混凝土斜拉橋。

該橋?yàn)樗?、梁、墩固結(jié)體系，橋面體系為板梁式結(jié)構(gòu)，由主梁、橫梁、內(nèi)縱梁和橋面板組成。主梁為矩形截面，寬2m，高2m。主塔為龍門結(jié)構(gòu)，雙橫梁，橋面以上塔高60m；斜拉索為雙索面扇形索，每一索面共26對拉索，梁上索距為4m。舊斜拉索為OVM200斜拉索體系，共26對(104根)，約242.5噸；橋面橫向布置為：2 m(人行道)+2m(拉索錨固區(qū))+18m(車行道)+2m(拉索錨固區(qū))+2m(人行道)=26 m。車行道與拉索錨固區(qū)之間用防撞墻隔開。設(shè)計(jì)荷載：汽車-超20級，人群荷載3.5kN／m2，驗(yàn)算荷載：掛車-120。

該橋建成通車運(yùn)營lO年后，出現(xiàn)了斜拉索PE護(hù)套開裂、斜拉索嚴(yán)重銹蝕等病害現(xiàn)象。經(jīng)過市政設(shè)施維護(hù)管理處組織多次專家論證，結(jié)論是為保證大橋的運(yùn)營結(jié)構(gòu)安全，需要進(jìn)行斜拉索更換。

(二)拉索結(jié)構(gòu)概況

斜拉索塔端為張拉端，梁端為固定端。原斜拉索采用無粘結(jié)鋼絞線體系，錨具OVM200群錨體系，索體強(qiáng)度等級為1860MPa，直徑為15.2,4mm，拉索共13種規(guī)格，最大為37孔，最小為8孔，除19孔和37孔這兩種拉索為正六邊形外，其他規(guī)格的拉索均填充構(gòu)成19孔或37孔的假索。

經(jīng)換索施工后，拉索體系更換為平行鋼絞線拉索，配套錨具為冷鑄錨。新更換的鋼絲索為柳州歐維姆機(jī)械有限責(zé)任公司研究開發(fā)的FES㈣，低應(yīng)力防腐體系。分為5種規(guī)格：LZM7-73、LZM745、LZM7-109、LZM7-139、LZM7-151。索體外層PE與---內(nèi)層PE之間設(shè)置一隔離層。環(huán)境變化時(shí)，外層PE護(hù)套能相對內(nèi)層產(chǎn)生微量滑動(dòng)，從而一定程度上降低外層PE工作應(yīng)力。由于外層PE處于較低應(yīng)力狀態(tài)下工作，因而其耐環(huán)境應(yīng)力開裂的時(shí)間可大大延長；另一方面，索體鋼絲灌注防腐油脂，使鋼絲表面完全被油脂包裹，鋼絲與鋼絲之間的三角縫完全被防腐油脂封堵，完全阻斷因毛細(xì)作用造成索體潮濕度增加引起鋼絲的腐蝕，有效提高索體的防腐性能與耐久性。

三、換索施工技術(shù)

(一)施工基本過程

為保證大橋的運(yùn)營結(jié)構(gòu)安全，需要進(jìn)行斜拉索更換。在施工過程中，嚴(yán)格按斜拉索橋的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工控制。工作內(nèi)容包括：避雷針修復(fù)、舊索放張卸索、新索牽引張拉、錨固、調(diào)索、外護(hù)不銹鋼管安裝、下端預(yù)埋管注油、張拉端安裝保護(hù)罩、下端封錨等。

主要施工步驟：全橋索力、標(biāo)高、位移測量和評估一臨時(shí)結(jié)構(gòu)安裝一避雷針修復(fù)→舊斜拉索拆除→新斜拉索掛索張拉→全橋調(diào)索→新斜拉索防腐叫申縮縫更換。

每一對斜拉索拆換對應(yīng)步驟如下：監(jiān)控指令下達(dá)→舊索放張→拆除舊索輔件→割斷舊索→新索展索→新索上端牽引臨時(shí)錨固→新索下端牽引蓋錨→新索上端千斤頂主動(dòng)牽引蓋錨→張拉。

斜拉索編號從索塔內(nèi)部向外部進(jìn)行編號，編號為1#～26#，東西兩側(cè)各26根，全橋共104根。換索順序?yàn)椋?#→1#→3#→4#→5#→6#→7#→8#→9#→10#→12#→13#→15#→16#→18#→17#→20#→19#→22#→21#→24#→23#→26#→25#→14#。

(二)舊索放張拆除

舊索放張、拆除施工順序嚴(yán)格執(zhí)行了設(shè)計(jì)單位與施工單位制定的方案，從方向上按從下到上的順序；從索徑上按照由小到大的順序。

卸索利用反力架、連接器張拉螺桿、接力螺母、拉伸機(jī)，按計(jì)算索力為依據(jù)，雙向?qū)ΨQ同時(shí)進(jìn)行拉索分級松張。卸索以變形為主控制索力變化，同步放松。放松時(shí)密切注意兩側(cè)松張的索力，變形保持同步，以保證索塔受力平衡。

舊索放張的工藝在監(jiān)理單位的監(jiān)督下嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)確定的工藝完成。

(三)新索安裝張拉

新索安裝、張拉的施工順序是與舊索放張、拆除施工順序相應(yīng)的，即每拆除完一對舊索之后，接著是安裝、張拉一對新索；然后又是下對舊索拆除及新索安裝，依此循環(huán)直至最后一對舊、新索拆除及安裝完成。

張拉采用張拉力與伸長值雙指標(biāo)控制，分級張拉。待同一索號雙向?qū)ΨQ同時(shí)張拉達(dá)到給定的索力后，沒有特殊情況，該索不再張拉。施工過程中，索塔兩側(cè)橋面高程應(yīng)在卸索前后、張拉后分三次觀測，密切注意橋面高程的變化。張拉力以油壓表控制。

在整個(gè)施工過程中，從材料的進(jìn)場報(bào)驗(yàn)，隱蔽工程的驗(yàn)收到整個(gè)安裝、張拉過程的工藝、應(yīng)力控制等都嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，施工組織設(shè)計(jì)及各種監(jiān)理工作程序要求進(jìn)行。在施工過程中出現(xiàn)的一些問題，例如預(yù)埋管清理問題、成品保護(hù)問題及各種大大小小的安全隱患問題等，都基本上按照每次監(jiān)理例會上確定的方法進(jìn)行了妥善解決。

(四)調(diào)索及動(dòng)靜載試驗(yàn)

換索工作的最后一對索即14#索于2006年12月6日完成。同濟(jì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室于12月8日對本工程新拉索進(jìn)行了靜載索力測試及動(dòng)載索力測試。數(shù)據(jù)表明，新索各方面的力學(xué)數(shù)據(jù)完全滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目部于12月9日～11

日對上、下游共8根索的索力進(jìn)行了小幅度的調(diào)整，以滿足橋面均勻沉降變形的要求。調(diào)整后的新索經(jīng)設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位檢測，完全滿足要求。

四、造價(jià)控制

由于斜拉橋換索在國內(nèi)進(jìn)行得較少，該橋施工前國內(nèi)只有少數(shù)橋梁進(jìn)行過換索施工，可參照的造價(jià)控制經(jīng)驗(yàn)十分有限，而根據(jù)施工時(shí)的公路工程預(yù)算定額只有新斜拉橋拉索的安裝定額，沒有相關(guān)拆除舊索的預(yù)算定額可參考。因此，該橋換索造價(jià)控制方法對以后的相關(guān)工程有較好的借鑒。

(一)換索施工

本工程采用招標(biāo)方式施工的范圍為工程為壺西大橋維修工程換索施工部分，其主要工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備、舊索放張、新索掛索、張拉、調(diào)索、減振裝置安裝、防水罩安裝等。

招標(biāo)分為技術(shù)標(biāo)和商務(wù)標(biāo)，只有技術(shù)標(biāo)通過后再進(jìn)行商務(wù)標(biāo)的評價(jià)。商務(wù)標(biāo)的報(bào)價(jià)以預(yù)算編制為主進(jìn)行?，F(xiàn)說明如下：

1.預(yù)算依據(jù)為：設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的《換索工程施工圖》及《設(shè)計(jì)說明》；《柳州市壺西大橋斜拉索換索工程施工方案》；《壺西大橋換索工程施工招標(biāo)文件》；《柳州市建設(shè)工程造價(jià)信息》2006年第2期及市場調(diào)查價(jià)格；交通部頒發(fā)的《公路基本建設(shè)工程概算、預(yù)算編制辦法》、《公路工程預(yù)算定額》及《公路工程機(jī)械臺班費(fèi)用定額》；各項(xiàng)費(fèi)用按照一類地區(qū)、技術(shù)復(fù)雜性大橋取費(fèi)。人工工資：40元，天，稅金按稅3.41％取費(fèi)。

2.預(yù)算編制所含工程量：對全橋的26對、共104.根斜拉索進(jìn)行舊索的拆除及新成品索的安裝、張拉、調(diào)索。斜拉索采用PES冷鑄墩頭錨成品斜拉索，索體總重約242.5噸；按設(shè)計(jì)要求分別進(jìn)行景觀施工、避霄針修復(fù)以及伸縮縫更換。

3.換索項(xiàng)目預(yù)算包括的工作內(nèi)容有：施工準(zhǔn)備如封道，實(shí)行交通管制，設(shè)置塔頂鋼支架、塔內(nèi)外施工平臺、梁底施工平臺、拉索檢測吊籃制作安裝，卷揚(yáng)機(jī)安裝，千斤頂標(biāo)定等；拆除舊索內(nèi)容有拆除舊索附屬結(jié)構(gòu)、清理錨杯內(nèi)雜物、螺牙除銹、舊索放張、拆除；安裝新索主要有斜拉索制造、斜拉索檢測，掛索系統(tǒng)布設(shè)、放索、掛索、安裝錨頭、機(jī)具安裝、預(yù)緊、附屬裝置安裝、全橋調(diào)索一次；錨頭防護(hù)方面有安裝減震體、安裝錨頭保護(hù)罩、錨腔及保護(hù)罩內(nèi)注防腐油脂、安裝下防水罩；全面調(diào)索機(jī)具移動(dòng)安裝、整體調(diào)索。

4.按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行景觀施工(包含塔柱涂刷象牙白漆及安裝彩色塑鋁板)，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行避雷針修復(fù)及按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行伸縮縫更換，根據(jù)交通部頒發(fā)的《公路基本建設(shè)工程概算、預(yù)算編制辦法》進(jìn)行，并參考市場價(jià)及建筑工程預(yù)算。

5.全部換索工程、景觀施工、避雷針修復(fù)及伸縮縫更換以預(yù)算價(jià)格為基礎(chǔ)，通過業(yè)主與施工單位協(xié)商，達(dá)成讓利后合同總價(jià)為950萬元。

(二)施工監(jiān)測

由于換索施工技術(shù)復(fù)雜、質(zhì)量及安全要求高，考慮到施工單位的條件，業(yè)主選擇了有資質(zhì)的第三方來進(jìn)行施工監(jiān)測。施工監(jiān)測主要是進(jìn)行橋面高程的監(jiān)測、索力的監(jiān)測、索塔的傾斜監(jiān)測。監(jiān)測與施工同步進(jìn)行，監(jiān)測數(shù)據(jù)同施工單位自測數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證，用來指導(dǎo)換索施工。施工監(jiān)控按國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)價(jià)。監(jiān)測費(fèi)用約占換索費(fèi)用的2.5％，花錢較少，作用較大。

(三)荷載試驗(yàn)

壺西大橋主橋于2006年11月底完成換索工作。為了確保該橋換索后的安全，管理部門委托同濟(jì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室對該橋技術(shù)狀況進(jìn)行檢測評定，并通過靜動(dòng)載試驗(yàn)判定其承載能力。

質(zhì)量檢測站于12月8日對本工程新拉索進(jìn)行了靜載力測試及動(dòng)載索力測試。數(shù)據(jù)表明，新索各方面的力學(xué)數(shù)據(jù)完全滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，換索施工單位于12月9日～11日對上、下游共8根索的索力進(jìn)行了小幅度的調(diào)整，以滿足橋面均勻沉降變形的要求。調(diào)整后的新索經(jīng)檢測，完全滿足要求。

荷載實(shí)驗(yàn)按國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)價(jià)。實(shí)驗(yàn)費(fèi)用約占換索費(fèi)用的3.5％。

(四)總的造價(jià)控制

由于整個(gè)換索的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及建設(shè)其他費(fèi)用都是嚴(yán)格按國家的法律法規(guī)及建設(shè)程序進(jìn)行，工程造價(jià)控制較好，全部工程費(fèi)用都是在預(yù)控的范圍內(nèi)。

五、結(jié)語

斜拉橋換索施工技術(shù)要求高，必須經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算和嚴(yán)格加強(qiáng)施工監(jiān)控，在保證施工質(zhì)量和安全的前提下，最大限度地降低成本，做好造價(jià)控制。