淺談纜索吊施工控制要點

卞佳 胡逢輝 胡火全

摘 要：本文以張家界澧水特大橋為背景，結(jié)合自己在施工在的一些體會，簡單的對纜索吊在施工全周期中需要控制的要點進行了總結(jié)，為以后的類似項目積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：纜索吊；簡介；安裝；拆除；控制要點

概述：張家界澧水特大橋位于湖南西部，橫跨在張家界和花垣縣的一個大峽谷上。該處地勢險要，峽谷距離橋面高達400m，峽谷里只有少量的流水。澧水特大橋主跨為856m的懸索橋，主梁為鋼桁架梁，單片加勁梁最大重為117噸。結(jié)合兩岸地形，考慮貓道影響及塔頂寬度限制，兩岸錨碇處設(shè)置地錨吊帶錨固承重繩，在主塔塔頂位置設(shè)置纜索吊機塔架。纜索吊機主跨856m，張家界邊跨233m，花垣岸邊跨226m。塔架采用型鋼拼裝。本文結(jié)合在施工在累積的一些經(jīng)驗，對纜索吊做一個簡單的總結(jié)，以供大家參考。

圖1 纜索吊總體布置圖

一、纜索吊機簡介

（一）繩索系統(tǒng)。（1）承重繩設(shè)兩組，每組由8φ56（6×

36WS+IWR）鋼絲繩組成，空纜矢跨比1/15（未上跑車），空纜垂度57m，承重繩最低點距跨中梁段頂37.2m；重載矢跨比1/12，重載垂度71.3m，承重繩最低點距跨中梁段頂23m。左右幅對稱于橋軸布置，間距34.35m，處于貓道外側(cè)。（2）起吊系統(tǒng)：φ36鋼絲繩在上、下掛架間繞8線后，鋼絲繩的一端經(jīng)過張家界索塔塔架上索鞍導(dǎo)向輪進入張家界岸錨碇上的20噸起重卷揚機，另一端固定于花垣岸地錨，共設(shè)置獨立起吊系統(tǒng)兩套。（3）牽引系統(tǒng)：利用18噸卷揚機和φ36鋼絲繩作為牽引系統(tǒng)。張家界岸牽引卷揚機布置在放索區(qū)，花垣岸牽引卷揚機布置在錨碇地錨吊帶附近，鋼絲繩從卷揚機出來經(jīng)過塔架上索鞍，繞過跑馬滑車牽引轉(zhuǎn)向輪導(dǎo)向固定于錨碇錨固裝置。共設(shè)置四套牽引系。（4）梁段進行牽引、起吊速度：V牽引=8m/min；V起吊

=2m/min。

（二）纜索吊機塔架。塔架采取塔上矮塔的方案，為獨立的空間體系，每個塔架采用4根HW400×400的型鋼作為立柱，橫桿采用HW400×400的型鋼，斜撐為28的槽鋼組成的空間格構(gòu)體系，支撐在主塔塔頂和側(cè)面上，塔架總高為12m（含索鞍）。塔架與塔頂門架連接，以增加塔架整體的穩(wěn)定性。

（三）纜索吊地錨。兩岸地錨吊帶直接埋進錨體砼中，預(yù)埋時確保每根吊帶的銷孔位置一致。為增加地錨吊帶處砼的抗裂性，在吊帶預(yù)埋在砼中的四周布置防裂鋼筋網(wǎng)；為確保吊帶位置砼完整性，C30砼一次澆筑完成，澆筑過程須控制好砼坍落度，避免出現(xiàn)離析；澆筑完成后覆蓋養(yǎng)生，避免出現(xiàn)溫度裂縫。

（四）纜索吊的主要材料。（1）纜索吊承重繩采用極限強度

1870MPa（6×36WS+IWR）的高強度鋼絲繩，鋼絲繩直徑為φ56，使用前進行消除非彈性變形的預(yù)張拉；（2）纜索吊的起吊繩采用φ36的鍍鋅鋼絲繩（6×36WS+IWR），極限強度

1870MPa；（3）纜索吊的牽引繩采用φ36的鍍鋅鋼絲繩（6×

36WS+IWR），極限強度為1870MPa；（4）塔頂處塔架立柱、橫桿采用HW400×400型鋼，斜撐為28槽鋼，材質(zhì)均為Q235鋼；

圖2 地錨一般構(gòu)造圖

二、纜索吊安裝

（一）卷揚機安裝。張家界岸布置4臺卷揚機，左右各兩臺，一臺20噸卷揚機做為起重卷揚機，一臺18噸卷揚機做為牽引卷揚機。花垣岸布置2臺18噸牽引卷揚機，左右幅各一臺。卷揚機都安裝在兩岸的錨碇錨塊上，卷揚機的精確位置通過測量放樣來確定。測量放樣確定好位置以后，畫出每臺卷揚機的輪廓，在卷揚機的輪廓線上每隔20cm左右打一個1m深的孔，孔的直徑是45mm。使用φ32的精軋螺紋鋼和配套螺母固定卷揚機，孔內(nèi)剩余空隙灌注環(huán)氧砂漿。牽引卷揚機前面還設(shè)置一個壓輪，壓輪的中心線和卷揚機出繩口在一條直線上，這樣設(shè)計理由是在卷揚機工作的時候保護鋼絲繩，避免與壓輪的側(cè)面摩擦。卷揚機的儲繩筒安裝在卷揚機的正后方，以便收繩和放繩。

（二）地錨轉(zhuǎn)向輪的安裝。張家界岸每個地錨設(shè)置5個轉(zhuǎn)向輪，花垣岸岸每個地錨設(shè)置4個轉(zhuǎn)向輪，為使各個轉(zhuǎn)向輪銷孔均勻受力，各個轉(zhuǎn)向輪高度必須保持一致。通過雙支2I56工鋼分配梁轉(zhuǎn)換錨固到四根預(yù)埋吊帶上。吊帶在錨碇澆筑混凝土的時進行預(yù)埋，預(yù)埋件周圍的混凝土務(wù)必振搗密實，及時養(yǎng)護，以防止出現(xiàn)裂縫。此處是后期吊梁施工的主要受力點，施工過程中務(wù)必定期觀察周邊混凝土情況。轉(zhuǎn)向輪和預(yù)埋吊帶是通過銷子連接，連接好以后將轉(zhuǎn)向輪用槽鋼支撐起來，其角度和吊帶的角度一樣，方便以后纜索吊承重繩的安裝。

（三）塔架的拼裝及索鞍的安裝 。每個塔架采用4根HW

400×400型鋼作為立柱，塔架高12m（含索鞍），立柱順橋向間距為4.3m，橫橋向間距為1.5m，布置在塔頂門架外側(cè)，通過塔吊吊裝安裝到位。

先對塔頂預(yù)埋鋼板表面進行清理，清除表面的雜物和粉塵，進行塔架斜支腿安裝，先安裝4排雙支I56工鋼承重梁及HW400×400斜支腿，再鋪設(shè)2排雙支HN450×200型鋼分配梁，施工時注意各焊縫尺寸和施焊順序滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和圖紙要求。

塔架頂部設(shè)置三道橫向工鋼承重梁（3 I56a+4 I56a+3 I56a），承重梁間距為2.15m；承重梁頂面橋縱向鋪9根I56工鋼分配梁，分配梁間距0.2m，作為索鞍的支撐平臺。

塔架的立柱的勁板比較稀疏，同過計算得出受力比較大的地方進行補焊勁板。勁板焊接好以后把焊縫打磨好，連同勁板一塊噴漆。塔架的前后方向用槽鋼與門架連接加固。索鞍安裝好以后，在索鞍的前后方向也用槽鋼焊接加固，索鞍底座焊接在塔架頂?shù)匿撓渖希说鬃钠胶缚p外，還需要焊接勁板，以抵抗承重繩在塔頂產(chǎn)生的水平推力。

（四）承重繩架設(shè)。纜索吊承重繩在貓道門架拆除后，利用主纜架設(shè)階段的牽引系統(tǒng)施工。將承重繩索盤置于張家界岸放索架上，利用吊車拉出繩頭并與拽拉器相連，牽拉至張家界岸索塔，松開拽拉器與繩頭的連接，利用塔頂卷揚機及塔吊配合將繩頭翻過張家界岸索塔。將繩頭與拽拉器重新相連，將繩頭牽拉至花垣岸索塔處，利用同樣的方法將繩頭翻過花垣岸索塔，再利用拽拉器將繩頭牽拉至花垣岸地錨處。為了保證牽引過程的順利進行，在塔頂門架上承重繩牽拉位置需布設(shè)滾筒。其余承重繩的架設(shè)工序與之相同。

承重繩的牽拉按由外向內(nèi)的順序進行。承重繩在架設(shè)的過程中，考慮到兩岸的場地情況，把多余的繩頭都放在了張家界岸錨碇處。

（五）承重繩垂度調(diào)整。所有承重繩的牽拉架設(shè)及入鞍方法相同。承重繩架設(shè)好以后的線性是不符合要求的，其垂度需要調(diào)整。采取架設(shè)一根調(diào)整一根的方法，承重繩垂度調(diào)整的施工步驟如下：（1）第一根承重繩在花垣岸穿過地錨轉(zhuǎn)向輪用繩卡卡死，繩卡數(shù)量不少于7個。（2）張家界岸利用10噸卷揚機配置φ21.5鋼絲繩導(dǎo)10線與第一根承重繩相連，連接方式為φ36鋼絲繩雙線與承重繩卡緊，繩卡數(shù)量不少于14個。（3）緩慢啟動10噸卷揚機對承重繩垂度進行調(diào)整。（4）垂度調(diào)整到位后，將第一根承重繩穿過張家界岸地錨轉(zhuǎn)向輪位置鋼繩反卡錨固，此時繩卡數(shù)量不少于7個。（5）松開10噸卷揚機鋼絲繩與承重繩連接的繩卡。（6）架設(shè)第二根承重繩，并將第二根穿過花垣岸地錨轉(zhuǎn)向輪用繩卡卡死。（7）在張家界岸利用10噸卷揚機按照⑵、⑶對承重繩垂度進行調(diào)整。（8）垂度調(diào)整到位后，在張家界岸利用繩卡將第二根和第一根承重繩進行連接，松開10噸卷揚機鋼絲繩與承重繩的連接以及第一根的反卡錨固。（9）架設(shè)第三根，將第三根承重繩穿過花垣岸地錨轉(zhuǎn)向輪用繩卡卡死。（10）在張家界岸利用18噸卷揚機按照⑵、⑶對承重繩垂度進行調(diào)整。（11）垂度調(diào)整到位后，在張家界岸利用繩卡將第三根和第二根承重繩進行連接，松開18噸卷揚機鋼絲繩與承重繩的連接以及第二根的反卡錨固。（12）按照前續(xù)方法交替更換錨固岸，調(diào)整剩余的承重繩。

（六）跑馬的安裝和牽引繩、起重繩的架設(shè)。承重繩架設(shè)完畢后，在張家界岸索塔塔頂門架工作平臺上拼裝跑馬滑車，利用塔吊把跑馬滑車分片安裝在承重繩上，再用組合軸將8排跑馬聯(lián)成整體，組裝完成后安裝上掛梁、上掛架。8排跑馬是用一根通長的組合軸連接起來的，每片跑馬都是用卡板固定在組合軸上的，所以卡板上的螺栓一定要擰緊。組合軸是空心軸，用一根φ20的拉桿穿過組合軸，兩個端頭用鋼板加螺母帶緊，以防止跑馬片脫落。

利用架設(shè)主纜的牽引系統(tǒng)把張家界岸錨碇處20噸卷揚機的φ36牽引繩拉至塔頂，然后通過索鞍上的起重輪，穿過索鞍后再穿過上掛架、下掛架，由牽引系統(tǒng)牽至花垣岸塔頂。在花垣岸塔頂也是穿過纜索鞍上兩個起重輪，然后將牽引繩繩頭直接牽拉到花垣岸錨碇的錨固點錨固即可。牽引繩過塔的工序和承重繩過塔的工序基本一致。

跑馬系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)安裝完成以后，把原來的主纜架設(shè)的牽引系統(tǒng)拆除。錨碇處18噸卷揚機重新盤上2500mφ36鋼絲繩做為牽引繩，把塔頂?shù)?0噸卷揚機的φ21.5的鋼絲繩通過貓道放至錨碇，兩根鋼絲繩的繩頭連接起來，起吊塔頂卷揚機把φ36鋼絲繩的拉到塔頂。用塔吊把鋼絲繩的繩頭提起來穿過纜索鞍上的牽引輪，然后再穿過跑車牽引裝置導(dǎo)輪。穿過導(dǎo)輪以后把繩頭再與錨碇處5噸卷揚機的φ21.5鋼絲繩的繩頭連接起來，啟動5噸卷揚機把φ36鋼絲繩拉至錨碇的錨固點錨固，自此牽引系統(tǒng)架設(shè)完成。

跑馬的下掛架還要與一個三角吊架連接，纜索吊機吊裝鋼桁梁就是通過這個三角吊架與鋼桁梁連接的。三角吊架與下掛架的是通過銷軸連接。

這些工作完全完成以后，整個纜索吊機系統(tǒng)形成。纜索吊機全部拼裝完成后，組織進行全面的檢查驗收，重點檢查各部構(gòu)件連接，鋼絲繩的連接是否緊固可靠，跑車、滑輪組和動力設(shè)備是否操作靈活有效，并進行整機試運轉(zhuǎn)，確認整機機構(gòu)穩(wěn)妥后方可實施吊裝作業(yè)。

（七）纜索吊機試吊實驗。（1）空載試驗?？蛰d試驗?zāi)康闹饕菣z驗設(shè)備安裝情況以及各項性能情況是否能滿足圖紙要求、安裝是否正確，具體如下：（a）重點檢查各部構(gòu)件連接，鋼絲繩的連接是否緊固可靠，跑車、滑輪組和動力設(shè)備是否操作靈活有效。（b）分別開動牽引卷揚機和起吊卷揚機，運行跑馬系統(tǒng)檢查各部件的可靠性，起吊系統(tǒng)有無出現(xiàn)卡繩、提升速度是否同步及各配套的機具設(shè)備是否運行良好等。（c）用全站儀觀測承重繩在空載情況下的跨中位置處變形情況，當(dāng)啟動牽引卷揚機空載到跨中時候，也要用全站儀觀察跨中位置處的承重繩的情況。（d）開動起吊卷揚機全程上下一次，要求二套起吊系統(tǒng)基本同步、動作速度一致。（e）開動牽引機全程行走一次，要求2套跑馬系統(tǒng)同步動作速度一致。（f）無論是啟動牽引卷揚機還是起重卷揚機，塔架上必須安排技術(shù)人員觀察塔架上的情況。

（2）荷載試驗。經(jīng)過計算，纜索吊機的試吊重量為84噸（1/2加勁梁重量、臨時吊耳重、吊架重、配重之和的110%；117÷

2+0.5+5+12），我們利用整捆的半成品鋼筋做為纜索吊單邊試吊荷載。試吊之前先把試吊要用荷鋼筋準備好，試吊時用鋼絲繩把鋼筋捆好，檢查好以后通知指揮人員準備起吊。首先啟動起重卷揚機，待試吊荷載離開地面大約50cm左右，啟動牽引卷揚機讓跑馬向塔頂方向行走至第四個索夾位置，然后退回原來的位置，靜止半個小時，檢查纜索系統(tǒng)。（a）檢查啟動卷揚機的剎車及受力情況，把卷揚機啟動后馬上停止，看剎車是否能夠及時剎?。痪頁P機在運行過程中看錨固卷揚機的拉桿周圍的混凝土是否有裂縫等。（b）錨碇出的吊帶四周混凝土是否有裂縫，吊帶本身是否變形、焊縫是否有裂縫，承重的銷子是否有變形等。（c）起重繩錨固點四周的混凝土是否有裂縫，錨固裝置本身是否有變形及焊縫是否有裂縫，起重繩錨固處的卡子是否牢固，標記點與卡子之間是否有相對滑移的情況等。（d）承重繩錨固的卡子與標記點是否有滑移，卡子有沒有松動的情況。（e）觀察起重繩在邊跨貓道上的情況。（f）塔架的受力情況，塔架的桿件是否有變形，焊縫是否有裂縫；纜索鞍上的輪子及受力點的情況、輪子的運轉(zhuǎn)情況。起吊之前在承重繩的鞍槽附近用紅噴漆做一個記號，待把試吊荷載吊起以后測量標記向中跨的位移。（g）在起吊之前在塔架受力大的地方焊接應(yīng)變片，起吊以后用儀器測試應(yīng)力，看桿件受力是否正常。（h）在試吊的過程中要經(jīng)常去主塔側(cè)面的大斜支腿處觀察，因為這里是受力的支撐點，觀察預(yù)埋鋼板是否變形，四周混凝土是否有新的裂縫等。（i）用全站儀觀測塔架的沉降及塔身的偏位情況。

如果檢查后整個系統(tǒng)都沒有問題，通知指揮人員指揮卷揚機繼續(xù)試吊。50%及100%重量的試吊過程是讓纜索吊機行走至花垣岸的預(yù)定位置，70%重量的試吊是讓纜索吊行走至跨中位置，110%重量的試吊是讓纜索吊機起動到一定高度，啟動牽引卷揚機讓跑馬行走至第四個索夾位置后游回到原位。纜索吊機試吊左右幅都要試吊，兩幅分開試吊，但是試吊每一個重量的步驟及檢查程序都是一樣的。試吊的整個過程測量人員用全站儀全程觀測，記錄數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進行對比，看是否正常。

結(jié)論：本文以張花項目纜索吊施工工藝為基礎(chǔ)，對整個纜索吊裝系統(tǒng)從安裝，荷載試驗，到拆除進行了分析總結(jié)，提出了各階段可能存在的問題和相應(yīng)的改進方法。供類似項目參考借鑒，供同行學(xué)習(xí)交流。

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