深茂鐵路潭江特大橋斜拉索安裝技術(shù)

劉開(kāi)端

摘要：潭江特大橋主橋布置為（32+57+130+256+64）m獨(dú)塔混合梁斜拉橋，主橋長(zhǎng)540.55m。斜拉索采用雙索面布置，全橋共設(shè)15×4=60根斜拉索，采用PESC7-199、PESC7-223、PESC7-265、PESC7-313、PESC-337五種規(guī)格。斜拉索安裝施工環(huán)節(jié)較多，但每項(xiàng)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格控制質(zhì)量，以避免后期返工或影響總體工程質(zhì)量。文章介紹了潭江特大橋主橋8#～15#斜拉索安裝及張拉施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：潭江特大橋；斜拉橋；斜拉索安裝；橋梁工程；張拉施工 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U443 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0141-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.069

1 工程概況

潭江特大橋主橋布置為（32+57+130+256+64）m獨(dú)塔混合梁斜拉橋，主橋長(zhǎng)540.55m。主跨256m為潭江通航孔。主塔為H型索塔，橋面以上塔高127m。主梁采用雙主梁結(jié)構(gòu)形式，梁高4.6m，橋面橫向?qū)?4m。主跨采用鋼箱梁，邊跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和鋼箱梁，鋼混結(jié)合段設(shè)置于10#墩。斜拉索采用雙索面布置，全橋共設(shè)15×4=60根斜拉索，斜拉索采用PESC7-199、PESC7-223、PESC7-265、PESC7-313、PESC-337五種規(guī)格。斜拉索最長(zhǎng)索266.38m，最短索98.787m，單根索最大鋼絲凈重25.26t。斜拉索塔端錨固于塔內(nèi)鋼錨箱處，梁端鋼箱梁段錨固于邊腹板與風(fēng)嘴之間的鋼錨箱處，混凝土段錨固于齒塊處。

2 斜拉索安裝施工技術(shù)難點(diǎn)

潭江特大橋斜拉索安裝施工特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（1）本橋斜拉索具有規(guī)格大、單根斜拉索重量大等特點(diǎn)，斜拉索吊裝、掛設(shè)及展索施工難度大，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)起吊設(shè)備，精確控制斜拉索安裝各工序吊裝重量；（2）潭江特大橋跨潭江水道主橋斜拉索成橋索力為3527.4～5954.2kN，需要根據(jù)斜拉索張拉作業(yè)空間和安裝特點(diǎn)選取合適的張拉機(jī)具；（3）設(shè)計(jì)圖中將斜拉索塔端作為張拉端，梁端作為固定端。塔端作業(yè)空間狹小，斜拉索塔端張拉時(shí)，8#～15#索中跨、邊跨兩套張拉設(shè)備會(huì)發(fā)生空間沖突，無(wú)法保證對(duì)稱、同步張拉作業(yè)。塔端采用鋼錨箱結(jié)構(gòu)，鋼錨箱橫隔板影響塔內(nèi)作業(yè)空間；（4）M8-M15、S8-S15索采用塔（梁）端軟牽引方式，但軟牽引方式耗時(shí)較長(zhǎng)且施工復(fù)雜，這也是本次工程的主要難點(diǎn)。

3 斜拉索安裝各階段施工索力計(jì)算

為保證安裝的準(zhǔn)確性，要詳細(xì)計(jì)算各階段施工索力的大小，嚴(yán)格按照計(jì)算結(jié)果施工。

本次工程中假設(shè)斜拉索鋼絲精下料長(zhǎng)度為L(zhǎng)，塔梁兩端索孔錨板中心的幾何距離用L0表示，錨墊板距梁端杯分絲板墩頭之間的距離用ΔL表示，L1表示塔端錨杯分絲板距離錨墊板距離，牽引力T的作用下，其彈性伸長(zhǎng)量為T(mén)L/EA，垂度影響的伸長(zhǎng)量近似為-w2L2xL0/（24T2），因此可得：

式中：ΔL為梁端分絲板墩頭到錨墊板距離（拉出時(shí)為負(fù)值）；L1為塔端分絲板墩頭到錨墊板距離（拉出時(shí)為正值）；L為斜拉索鋼絲精下料長(zhǎng)度；L0為塔梁兩端索孔錨板中心的幾何距離；ω為斜拉索單位長(zhǎng)度重量；LX為L(zhǎng)的水平投影長(zhǎng)度；T為牽引力；A為鋼絲截面面積；E為彈性模量。

此公式實(shí)際上是一個(gè)牽引力T為變量的一元三次方程，利用盛金公式對(duì)方程進(jìn)行求解。通過(guò)這個(gè)一元三次方程求解，可以得出施工中所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)施工，能保證斜拉索安裝質(zhì)量，為工程質(zhì)量奠定技基礎(chǔ)。

4 斜拉索安裝施工技術(shù)要點(diǎn)

斜拉索安裝施工較為復(fù)雜，依據(jù)上述計(jì)算結(jié)果做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，安裝施工主要包括以下環(huán)節(jié)：施工前準(zhǔn)備→斜拉索上橋→塔端掛設(shè)→梁面展鎖→梁端牽引→梁端軟牽引→斜拉索硬牽引及張拉。

4.1 施工準(zhǔn)備的環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)主要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，施工中所用材料、機(jī)械設(shè)備等。根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求在斜拉索出廠前做好相關(guān)性能檢驗(yàn)。當(dāng)斜拉索出廠被運(yùn)送至施工場(chǎng)地后，技術(shù)人員向其索要合格證書(shū)及質(zhì)量保證書(shū)，其中包括各項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果、斜拉索數(shù)量及質(zhì)量等；如果斜拉索進(jìn)行過(guò)非常規(guī)試驗(yàn)，技術(shù)人員同樣需要索取檢驗(yàn)報(bào)告。

工程實(shí)際中發(fā)現(xiàn)斜拉索錨杯外徑與索導(dǎo)管內(nèi)徑大小幾乎相等，掛鎖施工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)位置偏差情況，一旦偏差就會(huì)損傷錨杯外絲扣和斜拉索的PE保護(hù)套，影響其質(zhì)量。為避免此種情況的發(fā)生，施工技術(shù)人員要全面檢查塔、梁端的索導(dǎo)管，對(duì)其中存在的焊渣、毛刺、混凝土渣等進(jìn)行處理，打磨光滑，避免位置偏差損傷斜拉索。

4.2 斜拉索上橋要點(diǎn)

施工現(xiàn)場(chǎng)存在斜拉索時(shí)，應(yīng)該將方木支墊鋪設(shè)在鎖體下端，為保證索體完整應(yīng)該在兩者間鋪設(shè)軟質(zhì)隔離物，常見(jiàn)的比如棉氈等，避免斜拉索與梁面或橋面直接接觸。此外，為保證索體完整周?chē)?0m內(nèi)嚴(yán)禁火源存在，如果確實(shí)需要焊接或氣割，作業(yè)人員要對(duì)索體負(fù)責(zé)人員進(jìn)行技術(shù)交底，同時(shí)準(zhǔn)備好安全應(yīng)對(duì)措施，備好滅火裝置；按照編號(hào)分開(kāi)各斜拉索，避免索體搞混影響施工進(jìn)度。

采用塔吊將斜拉索吊裝上橋。如果斜拉索是成盤(pán)起吊，需要設(shè)置3個(gè)吊點(diǎn)，吊裝時(shí)要運(yùn)用專用的吊裝帶，堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)斜拉索上直接套鋼絲繩的情況，主要是為了保證PE護(hù)套與錨頭螺紋的完整。如果發(fā)現(xiàn)錨頭螺紋存在損傷需要及時(shí)采取措施進(jìn)行修正，PE外套上發(fā)生超過(guò)3mm的刻痕與局部損傷后需要及時(shí)修復(fù)，一般采用與PE護(hù)套相同的材質(zhì)修復(fù)受損處，整個(gè)處理過(guò)程必須在掛鎖前完成。

4.3 塔端掛設(shè)

4.3.1 （S1-S2、M1-M2）斜拉索。索體置于300kN的放縮盤(pán)上，利用塔吊將索體拉出8m長(zhǎng)度置于梁面上，此時(shí)將牽引板安裝在斜拉錨索杯后端。利用塔吊塔頂中的卷?yè)P(yáng)機(jī)將鋼絲繩緩緩放下，穿過(guò)塔內(nèi)對(duì)應(yīng)鋼錨箱處并轉(zhuǎn)向滑輪與錨杯螺母，鋼絲繩從索導(dǎo)管內(nèi)由下引出，慢慢下放至橋面將其與牽引板相互連接；此外還要設(shè)置吊點(diǎn)，本次工程中吊點(diǎn)設(shè)置在距錨杯5～10m處的索體上，采用200kN專用軟質(zhì)吊裝帶，吊裝帶被塔吊吊鉤吊起。此時(shí)同時(shí)啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，配合塔吊進(jìn)行塔端掛設(shè)，此過(guò)程主要受力由塔吊承擔(dān)，當(dāng)錨杯提升到塔端索導(dǎo)管口時(shí)，增大卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力，同時(shí)利用塔吊調(diào)整錨杯與索導(dǎo)管角度，使錨杯角度與索導(dǎo)管角度一致。將斜拉索錨杯牽引出塔端錨墊板，錨杯露出錨墊板5～6絲時(shí)停止?fàn)恳?，鎖緊錨杯螺母，然后繼續(xù)牽引直至旋至平帽，塔端掛設(shè)完成。

4.3.2 （S3-S7、M3-M15）斜拉索。索體置于300kN的放縮盤(pán)上，利用塔吊將索體拉出6～8m長(zhǎng)度置于梁面上，此時(shí)將便捷套、6500kN張拉桿等安裝在斜拉錨索杯后端。塔頂將卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩從塔內(nèi)放下，其余與上述類似。最后卷?yè)P(yáng)機(jī)配合塔吊將張拉桿牽引出塔端錨墊板，完成塔端掛設(shè)。

4.3.3 （S8-S15）斜拉索。前述步驟與（S1-S2、M1-M2）斜拉索相似，在吊起的同時(shí)50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)啟動(dòng)，50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)與塔吊相互配合進(jìn)行塔端掛設(shè)，此過(guò)程主要受力由塔吊承擔(dān)，當(dāng)錨杯提升到塔端索導(dǎo)管口時(shí)，增大卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力，同時(shí)利用塔吊調(diào)整錨杯與索導(dǎo)管角度，使錨杯角度與索導(dǎo)管角度一致。將斜拉索錨杯牽引出塔端錨墊板，錨杯露出錨墊板5～6絲時(shí)停止?fàn)恳i緊錨杯螺母，然后繼續(xù)牽引直至旋至設(shè)計(jì)位置，塔端掛設(shè)完成。

4.4 梁面展索

斜拉索在放索盤(pán)上剩余索體的展開(kāi)，提升索體的方式采用塔吊、橋面汽車(chē)吊等吊裝機(jī)具，直至將斜拉索梁端與放索盤(pán)相互脫離。當(dāng)兩者距離0.5～1.0m時(shí)停止提升，梁面卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩與梁端錨杯通過(guò)轉(zhuǎn)向滑車(chē)相連接，索體落下后，在錨杯小車(chē)上安裝錨杯，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)收繩，卷?yè)P(yáng)機(jī)收繩速度與索體下落速度相匹配，避免出現(xiàn)歪拉斜拽情況，直到將梁端錨杯牽引到索導(dǎo)管附近為止，同時(shí)臨時(shí)固定索體錨杯，一般選擇鋼絲繩進(jìn)行固定，對(duì)下一根塔端安裝到位的拉索進(jìn)行橋面展索。梁面展索時(shí)需要在索體與梁面間放置一臺(tái)單軸小車(chē)，兩者間隔4～5m，避免索體與梁面直接基礎(chǔ)損傷PE護(hù)套，而小車(chē)與索體間則鋪墊橡膠皮，避免損傷索體。

4.5 梁端牽引

4.5.1 （S1-S7、M1-M7）斜拉索。將300kN專用哈佛夾安裝在距離梁端錨杯4～6m處，設(shè)置牽引點(diǎn)時(shí)采用200kN軟質(zhì)吊裝帶并與卷?yè)P(yáng)機(jī)相連。將吊點(diǎn)設(shè)置在哈佛夾，設(shè)置好吊點(diǎn)后利用250kN汽車(chē)吊起吊，同時(shí)啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，當(dāng)將錨杯牽引到梁面索導(dǎo)管口時(shí)，此時(shí)錨杯傾角會(huì)出現(xiàn)一定偏差，需要利用汽車(chē)吊進(jìn)行調(diào)整保證傾角與兩端索導(dǎo)管軸線保持一致。整個(gè)起吊過(guò)程中安排專人指揮提升速度，避免損傷錨杯絲扣。將索導(dǎo)管內(nèi)全部包含錨杯及延長(zhǎng)筒后，需要將橡膠皮或麻布袋鋪設(shè)在索導(dǎo)管下端口，避免索體與索導(dǎo)管下端口直接接觸造成損傷。牽引在錨杯露出梁下錨墊板5～6絲時(shí)停止，梁端錨杯安裝螺母，繼續(xù)牽引，直至將梁端錨杯螺母戴至設(shè)計(jì)位置。

4.5.2 （S8-S15）斜拉索。根據(jù)索力計(jì)算確定最大軟牽引力，選取一定根數(shù)與長(zhǎng)度的鋼絞線，鋼絞線單端擠成P錨，每根鋼絞線上以P錨處為起點(diǎn)，以1m為單位做上標(biāo)記線，便于多根鋼絞線的等長(zhǎng)控制。

在梁端錨杯后端分別安裝變接套、6500kN張拉桿、軟牽引連接器以及鋼絞線，在鋼絞線端部1m位置安裝一個(gè)分絲器（保證梁下工具錨與鋼絞線安裝不錯(cuò)位）。安裝300kN梁面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)，汽車(chē)吊大鉤吊起牽引動(dòng)滑輪和索體，小鉤吊起梁端錨杯，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，當(dāng)鋼絞線穿出梁端錨墊板2m左右時(shí)，停止卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引（此階段卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)牽引力控制在30t以內(nèi)），安裝梁下軟牽引系統(tǒng)。

4.5.3 （M8-M15）斜拉索。卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引之前，塔端安裝張拉設(shè)備，將塔端錨杯分絲板下放一定距離，減小梁端牽引力。在梁端錨杯后端分別安裝軟牽引錨板以及鋼絞線，在鋼絞線端部1m位置安裝一個(gè)分絲器（保證梁內(nèi)工具錨與鋼絞線安裝不錯(cuò)位）。安裝300kN梁面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)，汽車(chē)吊大鉤吊起牽引動(dòng)滑輪和索體，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，當(dāng)鋼絞線穿出梁端錨墊板2m左右時(shí)，停止卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引（此階段卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)牽引力控制在30t以內(nèi)），安裝梁下軟牽引

系統(tǒng)。

4.6 梁端軟牽引

啟動(dòng)梁端軟牽引前需要調(diào)整多根鋼絞線的長(zhǎng)度，根據(jù)長(zhǎng)度標(biāo)記將其調(diào)整為等長(zhǎng)，調(diào)整時(shí)根據(jù)實(shí)際情況選擇人工方式或270kN千斤頂。啟動(dòng)梁下軟牽引系統(tǒng)，開(kāi)始進(jìn)行梁端軟牽引，當(dāng)張拉桿或錨杯進(jìn)入索導(dǎo)管時(shí)，為了提高錨杯傾角需要利用汽車(chē)吊提升索體逐漸實(shí)現(xiàn)，保證其與索導(dǎo)管軸線處于一致，整個(gè)提升過(guò)程中應(yīng)該安排專人負(fù)責(zé)提升速度，同時(shí)注意保護(hù)張拉桿與錨杯絲扣避免其受傷。當(dāng)錨杯與延長(zhǎng)筒全部進(jìn)入索導(dǎo)管后，同上述一樣需要在下方端口處鋪設(shè)橡膠皮或麻布袋，保證索體的完整。

（S8-S15）斜拉索要點(diǎn)：當(dāng)張拉桿露出梁下錨杯落實(shí)6～7cm時(shí)，及時(shí)將張拉桿副螺母安裝好，確保牽引安全。此后繼續(xù)開(kāi)始軟牽引并旋緊張拉桿副螺母，一直到張拉桿撫螺母戴平帽。

（M8-M15）斜拉索：當(dāng)梁端錨杯露出錨墊板6～7cm時(shí)，安裝錨杯螺母，以保證后期牽引安全。繼續(xù)軟牽引，為保障安全及時(shí)將錨杯螺母旋緊，直到梁端錨杯抵達(dá)設(shè)計(jì)位置。拆除軟牽引體系，檢查鋼絞線表面的受損情況，視受損情況的程度來(lái)決定是否更換鋼絞線，以便于下一根斜拉索的安全牽引。

4.7 斜拉索硬牽引及張拉

結(jié)束梁端軟牽引后開(kāi)始硬性牽引環(huán)節(jié)。當(dāng)6500kN張拉桿牽引出千斤頂后端20cm的時(shí)候，及時(shí)拆除硬性牽引張欄桿，同時(shí)錨固千斤頂后6500kN張拉桿主螺母，繼續(xù)牽引，直至錨杯螺母戴平帽，硬性牽引結(jié)束。

此外張拉斜拉索的時(shí)候，整個(gè)張拉過(guò)程按照指令進(jìn)行，而監(jiān)控領(lǐng)導(dǎo)小組根據(jù)實(shí)際情況下達(dá)合適的張拉指令。同時(shí)詳細(xì)記錄伸長(zhǎng)量與油表讀數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求與順序進(jìn)行張拉，張拉過(guò)程中需要千斤頂配合，同樣配套使用油泵與油表，確保張拉記錄的完整性與真實(shí)性。

斜拉索張拉時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉應(yīng)力或監(jiān)控領(lǐng)導(dǎo)小組的指令進(jìn)行，主要校核張拉過(guò)程斜拉索的伸長(zhǎng)量。整個(gè)過(guò)程中相關(guān)人員仔細(xì)記錄油表讀數(shù)、索力、伸長(zhǎng)量及索頭相對(duì)錨墊板的位置，這樣方便相互校核，張拉開(kāi)始前和結(jié)束時(shí)都應(yīng)該仔細(xì)測(cè)量索頭與錨墊板的相對(duì)位置。讀取油表讀數(shù)時(shí)油泵操作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，視線與油表保持垂直，確保讀數(shù)的準(zhǔn)確性避免發(fā)生多讀或少讀情況。

張拉斜拉索，仔細(xì)監(jiān)控橋梁與索塔的應(yīng)力、變化，溫度均勻時(shí)方能進(jìn)行測(cè)量索力，通常需要在日出前完成測(cè)量。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)潭江特大橋斜拉索張拉作業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合塔端、梁端作業(yè)空間。鋼箱梁段M1-M15、S1-S7索張拉端設(shè)置在塔端，混凝土段S8-S15索張拉端設(shè)置在梁端，能夠滿足斜拉索對(duì)稱、同步張拉要求，既能保證工程質(zhì)量和工程安全，又能滿足工期的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳明憲.斜拉橋建造技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2] 邵旭東，張欣，李立峰.斜拉索索狀態(tài)的精確計(jì)算[J].中南公路工程，2005，30（1）.

[3] 周文，王保，紀(jì)超.江順大橋主橋Z3號(hào)主墩斜拉索施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2016，（S1）.

[4] 田永強(qiáng).港珠澳大橋九洲航道橋斜拉索安裝技術(shù)[J].施工技術(shù)，2016，（11）.

[5] 李景豐，周偉明.同向回轉(zhuǎn)拉索錨固體系斜拉索施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2015，（2）.

（責(zé)任編輯：王 波）