大跨度懸索橋纜索設(shè)備安裝施工技術(shù)

劉茹

摘 要：紅河特大橋是云南省建水（個(gè)舊）至元陽(yáng)高速公路項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)工程之一，其大跨度懸索橋纜索運(yùn)輸設(shè)備的安裝與拆除存在施工技術(shù)問題。本文結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行理論分析，詳細(xì)介紹了纜索設(shè)備的安裝、運(yùn)輸、拆除的流程以及施工技術(shù)，確保纜索設(shè)備安裝的技術(shù)準(zhǔn)確性和施工安全性，為今后同類大跨度的懸索橋纜索設(shè)備安裝施工積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大跨度;懸索橋;纜索設(shè)備;施工

中圖分類號(hào)：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）20-0131-04

Abstract： The Red River Super Bridge is one of the joint projects of the Jianshui （Gejiu） to Yuanyang Expressway project in Yunnan Province， there are technical problems in the installation and dismantling of the cable transport equipment for its long-span suspension bridges. This paper conducted a theoretical analysis in conjunction with engineering practice， and detailed the installation， transportation， dismantling process and construction technology of the cable equipment to ensure the technical accuracy and construction safety of the cable equipment installation， and to accumulate valuable experience for the installation of similar large-span suspension bridge cable equipment in the future.

Keywords： large span;suspension bridge;cable equipment;construction

建水（個(gè)舊）至元陽(yáng)高速公路是紅河哈尼族彝族自治州高速網(wǎng)的重要組成部分，該公路有助于帶動(dòng)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，有助于推進(jìn)滇中城市經(jīng)濟(jì)圈一體化建設(shè)，有助于加強(qiáng)區(qū)域資源開發(fā)和國(guó)際能源合作，也有助于加快少數(shù)民族地區(qū)扶貧開發(fā)。本文以該工程為例，分析了大跨度懸索橋纜索設(shè)備安裝施工技術(shù)。

1 安裝

1.1 索鞍安裝

主索鞍安裝在頂梁上，采用固定索鞍，固定索鞍由索鞍底部的分布梁、連接梁、墊塊梁、起重索轉(zhuǎn)向輪、牽引索轉(zhuǎn)向輪結(jié)構(gòu)以及主索導(dǎo)向結(jié)構(gòu)等構(gòu)件組成[1-3]，采用塔吊將索鞍各構(gòu)件分散吊至塔頂安裝。

纜索吊裝系統(tǒng)施工前，應(yīng)每天進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量，風(fēng)速達(dá)到6級(jí)時(shí)嚴(yán)禁作業(yè)，其間應(yīng)采用風(fēng)速儀進(jìn)行全程監(jiān)控。

1.2 跑車的臨時(shí)放置

在建水河岸主塔頂部和靠近主塔的橋跨中心位置分別安裝兩個(gè)工作平臺(tái)（采用型鋼焊接安裝），每個(gè)工作平臺(tái)的尺寸一般為6.0 m×2.5 m，每個(gè)工作平臺(tái)的位置需要能夠容納兩個(gè)主纜空載垂直方向放置的空載跑車。主纜空載跑車垂直方向放置后，軸高與主纜兩端空載下吊點(diǎn)的垂度相適應(yīng)，便于在兩個(gè)天車下吊點(diǎn)之間繞過提升的鋼絲繩，不至于影響主纜的牽引力。

1.2.1 跑車臨時(shí)拼裝及放置的設(shè)計(jì)和施工主要工藝流程。基本流程如下：拼裝臨時(shí)放置施工流程拼裝平臺(tái)→跑車塔吊拼裝運(yùn)輸→跑車臨時(shí)拼裝定位塔吊放置→拼裝跑車固定。

1.2.2 跑車臨時(shí)拼裝及放置施工過程需注意的事項(xiàng)。臨時(shí)平臺(tái)搭設(shè)必須按設(shè)計(jì)施工，位置準(zhǔn)確，焊接牢固;跑車就位時(shí)不要沖擊施工平臺(tái)，要慢落輕放;跑車就位后必須立即進(jìn)行固定，確保固定裝置牢固可靠[4-6]。

1.3 主索安裝

纜索起重機(jī)的主纜采用62 mm鋼絲繩（6×37+IWR），共20根（10根為一組），單根長(zhǎng)度約為1 300 m，主纜穿過兩側(cè)的索塔后，錨固在兩側(cè)的錨固輪上。主索采用一端收緊，收緊裝置位于建水岸錨碇位置處。同時(shí)，測(cè)量人員用全站儀進(jìn)行垂度的觀測(cè)，觀測(cè)頻率不小于2次/d，達(dá)到垂度和索力雙控。主纜安裝施工主要包括五個(gè)步驟。

1.3.1 在水岸上安裝主纜牽引卷筒和循環(huán)索。在建水岸上分別安裝兩臺(tái)15 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，主纜兩端通過牽引系統(tǒng)將兩條牽引繩索和主纜拉至對(duì)岸，繩索兩端分別牽引進(jìn)入15 t卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒，形成大循環(huán)。

1.3.2 安裝承重繩。調(diào)試使用已完成安裝的電動(dòng)牽引繩循環(huán)系統(tǒng)，將承重繩從河岸一端的主索拉到另一端，用兩側(cè)繩卡將一端主索兩側(cè)分別固定在主繩卡和錨輪上，另一端主索的兩側(cè)分別利用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)將繩緊固至主繩所設(shè)計(jì)的水平垂度，用兩側(cè)繩卡將主索分別固定在主索卡和錨輪上。

1.3.3 主索過河。主索由跨河牽引循環(huán)系統(tǒng)跨河牽引?？紤]到施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的限制，所有主索由元陽(yáng)岸牽引至建水岸。具體操作步驟如下。

首先，將單根主索盤于卷盤上，放置在建水岸錨碇處，并放置一個(gè)放索架;在建水岸錨碇處安裝兩臺(tái)15 t卷?yè)P(yáng)機(jī);利用汽車吊機(jī)將主索卷盤放置于放索架上，放索架布置于15 t卷?yè)P(yáng)機(jī)后側(cè)10 m左右;繩頭兩岸的過河主索由卷盤帶動(dòng)放繩，繩頭必須同時(shí)穿過15 t的大型卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)卷筒，至少將其在繩頭前端纏繞5圈，將好的繩頭暫時(shí)與放在兩岸的兩側(cè)過河天車牽引索的繩頭前端進(jìn)行連接，繩頭與過河牽引索前端連接時(shí)，繩頭前端必須保持有一個(gè)寬度足夠的繩頭直徑和一個(gè)長(zhǎng)度，能夠同時(shí)連接穿過繩頭兩岸的過河主索鞍和兩側(cè)的過河天車。

其次，啟動(dòng)過河牽引索循環(huán)系統(tǒng)15 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，主索由建水岸錨碇處牽引至建水岸塔頂;通信工具采用對(duì)講機(jī)進(jìn)行指揮，啟動(dòng)兩側(cè)對(duì)應(yīng)的過河牽引索循環(huán)系統(tǒng)15 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，主索由建水錨碇處牽引至東建水塔頂;如有特需情況，指揮人員用對(duì)講機(jī)指揮停止作業(yè);人工協(xié)助主索繩頭穿過索鞍，在靠河側(cè)將主繩頭與過河牽引繩再次臨時(shí)連接，松開后主繩與過河牽引繩之間臨時(shí)連接;主索由建水岸塔頂往元陽(yáng)岸牽引;主索牽引至元陽(yáng)岸塔頂索鞍前端，人工輔助主索穿過索鞍，并在靠前側(cè)將主索與過河牽引索連接，解除后側(cè)主索與過河牽引索連接;主繩放索過河的過程中，需要同時(shí)完全控制過河主繩牽引放索的卷機(jī)和揚(yáng)機(jī)的主繩運(yùn)行速度，以同時(shí)完全控制主繩放索的卷機(jī)和揚(yáng)機(jī)運(yùn)行垂度。

最后，繼續(xù)牽引主索至元陽(yáng)岸錨碇處，拆除主索與過河牽引索連接，并將繩頭繞過元陽(yáng)岸主索錨固輪，同時(shí)安裝好建水岸收緊裝置;將建水岸放索架上的主索全部放出，繩頭與收緊裝置連接;繼續(xù)將主索往元陽(yáng)岸牽引，使主索的垂度接近設(shè)計(jì)值;用繩卡將元陽(yáng)岸主索繩頭固定;過河牽引索反向運(yùn)行，將承重滑輪牽引至東岸塔頂附近拆除。

重復(fù)上述操作步驟，完成剩余主索過河。

1.3.4 初調(diào)主索采用根分級(jí)擰緊。其施工步驟如下：主纜由鋼絲繩滑輪拉緊，建水岸上的每根主纜都配有獨(dú)立的拉緊裝置;拉緊裝置的活動(dòng)頭進(jìn)入卷?yè)P(yáng)機(jī)拉緊鋼絲繩，松開拉緊裝置的鋼絲繩連接;分別收緊每個(gè)主索，用15 t卷?yè)P(yáng)機(jī)逐個(gè)拉緊，以通過垂度控制主纜的初始張力;主纜拉緊后，固定繩夾與連接主纜收緊裝置的鋼絲繩，并將主纜收緊裝置從卷?yè)P(yáng)電動(dòng)機(jī)的繩索上斷開。

1.3.5 垂度測(cè)量。采用全站儀，在建水岸和元陽(yáng)岸，對(duì)主索垂度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過理論計(jì)算，確定每根主索空載時(shí)跨中最大垂度位置處全站儀測(cè)出的數(shù)據(jù)，推算水平角和豎直角[7-8]。

主索安裝應(yīng)注意的事項(xiàng)如下：主索與過河牽引循環(huán)索連接必須牢固;循環(huán)繩牽引過程中，隨時(shí)都要注意仔細(xì)觀察跨河過程中循環(huán)繩的垂度，不要太大或太小;主索必須緩慢穿過跑車和鞍座，并確保沒有障礙物;主索的固定繩卡必須卡牢固，繩卡數(shù)量足夠;主索捆綁在錨固輪的位置必須與設(shè)計(jì)的位置相吻合;初調(diào)主索垂度，寧大勿小。

1.4 牽引索安裝

采用兩根36 mm鋼絲繩（6×37+fc）焊接做成的大型跑車自動(dòng)牽引索，每根采用“走4”布置。牽引索安裝調(diào)整工作完成清除主索留在拉桿上的一個(gè)空索后，即可在主索拉桿上重新安裝一輛跑車用的牽引索。

1.4.1 牽引索的安裝步驟如下：在建水岸布置4臺(tái)25 t摩擦卷?yè)P(yáng)機(jī)及錨碇轉(zhuǎn)向滑輪，并將卷?yè)P(yáng)機(jī)固定;利用臨時(shí)循環(huán)索牽引安裝牽引索;塔吊吊裝牽引鋼絲繩頭至塔頂轉(zhuǎn)向，臨時(shí)打梢;牽引索在建水岸跑車上走4線安裝;一端繩頭進(jìn)入25 t摩擦卷?yè)P(yáng)機(jī);另一端利用臨時(shí)循環(huán)索牽引至元陽(yáng)岸，往復(fù)在元陽(yáng)岸跑車上走4線;最后將牽引索另一端牽回至建水岸，并將兩繩頭對(duì)接完成第一根牽引索的安裝。

重復(fù)以上步驟，完成另一套牽引索的安裝。

1.4.2 牽引索安裝注意事項(xiàng)。牽引索在穿索過程中一定要按順序進(jìn)行，索與索之間不能交叉;牽引索對(duì)接長(zhǎng)度必須大于36 m。

1.5 起重索安裝

1.5.1 提升繩索為4根28 mm鋼絲繩（6×37+fc）。每根提升繩布置成“走10”形式。牽引繩安裝完成后可以安裝提升繩，在安裝提升繩之前，必須暫時(shí)放置下吊點(diǎn)。吊繩的安裝過程如下。

首先，下部吊點(diǎn)應(yīng)通過塔式起重機(jī)在跑車正下方運(yùn)輸。當(dāng)離吊點(diǎn)約2.5 m時(shí)，應(yīng)緩慢吊起;當(dāng)離吊點(diǎn)約1.5 m時(shí)，應(yīng)立即停止;使用準(zhǔn)備好的起重繩索將下吊點(diǎn)臨時(shí)連接;解除塔吊吊鉤;在建水岸布置4臺(tái)15 t卷?yè)P(yáng)機(jī)和相應(yīng)的地錨轉(zhuǎn)向滑輪;人工牽引起重索一端的繩頭至塔架底;用塔吊將提升繩鋼絲繩的頭部吊至塔頂，臨時(shí)打梢。

人工協(xié)助電動(dòng)提升索穿過上吊點(diǎn)主索鞍一側(cè)的繩頭和轉(zhuǎn)向輪，穿過上、下吊點(diǎn)之間的牽引滑輪和導(dǎo)向組，穿過下吊點(diǎn)的滑輪組10次后，繩頭被提升索拉出跑車的上吊點(diǎn)，進(jìn)入一輛電動(dòng)跑車的上吊點(diǎn)的牽引導(dǎo)向輪，拉出上吊點(diǎn)的導(dǎo)向輪后與下吊點(diǎn)的牽引循環(huán)繩連接。

用牽引循環(huán)繩將提升繩頭拉到對(duì)岸索鞍附近;人工協(xié)助提升索穿過對(duì)面河岸索鞍下轉(zhuǎn)向輪，并固定在主地錨梁上;將起重索的另一端頭進(jìn)入15 t的卷?yè)P(yáng)機(jī);卷?yè)P(yáng)機(jī)啟動(dòng)使下吊點(diǎn)上升30 cm，取下上、下吊點(diǎn)之間的連接起重繩。重復(fù)上述安裝步驟，完成剩余3根起重索安裝。

1.5.2 起重索安裝需注意的有關(guān)事項(xiàng)。上、下吊點(diǎn)之間的距離要控制在1.7～2.0 m;穿索過程中應(yīng)注意繩索不要打攪，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)順序穿索;死頭繩卡數(shù)量必須保證足夠且卡牢固。

1.6 跑車連接

1.6.1 跑車連接的施工步驟。在主塔附近啟動(dòng)跑車的卷?yè)P(yáng)機(jī)，以便拉緊牽引索;手動(dòng)高速卷?yè)P(yáng)機(jī)通過拉動(dòng)臨時(shí)高速安裝的兩條鋼絲繩，使其中兩條安裝鋼絲繩的另外一端與在橫跨中軸兩側(cè)的臨時(shí)高速跑車上的卷?yè)P(yáng)機(jī)自動(dòng)連接，另一條鋼絲繩的另外一端則在同時(shí)穿過手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)向塔頂?shù)膬蓚€(gè)轉(zhuǎn)向輪后自動(dòng)連接進(jìn)入臨時(shí)高速跑車上的卷?yè)P(yáng)機(jī);用兩組有一定長(zhǎng)的電動(dòng)連接索把其中兩臺(tái)具有固定長(zhǎng)的電動(dòng)跑車主機(jī)緊密連接;松開中跨跑車的固定裝置;快速啟動(dòng)一側(cè)的高速牽引繩和一側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)，慢慢地啟動(dòng)松開一側(cè)牽引繩和一側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)，使兩輛高速跑車一起往一個(gè)跨中心的方向快速移動(dòng)。然后，重復(fù)上述的兩個(gè)操作，連接另一側(cè)的電動(dòng)天車。

1.6.2 連接索的安裝注意事項(xiàng)。卷?yè)P(yáng)機(jī)帶緊牽引索或臨時(shí)牽引索時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)的速度要緩慢，使跑車剛好受力即可;連接索的長(zhǎng)度、直徑必須滿足設(shè)計(jì)要求。

1.7 主索調(diào)整（終調(diào)）

主索的終調(diào)安裝垂度一般要分兩次：第一次主索調(diào)整的目的是主索終調(diào)安裝的垂度與跑車所設(shè)計(jì)的垂度相一致，在所有主纜基本調(diào)整好之后，讓跑車在整個(gè)主索的跨度上來回跑調(diào)整一圈。第二次主索調(diào)整垂度是將跑車每根主索的安裝垂度相對(duì)誤差控制在10 cm以內(nèi)，使一組的主纜基本準(zhǔn)確地處于同一主索的水平面、同一主索橫截面。

1.8 旋轉(zhuǎn)吊鉤的安裝

旋轉(zhuǎn)吊鉤在建水岸主塔前纜吊正下方進(jìn)行組裝，組裝完成后將纜吊的吊點(diǎn)慢慢放下至旋轉(zhuǎn)吊鉤的正上方，將纜吊的吊鉤與旋轉(zhuǎn)吊鉤進(jìn)行連接，連接完成后啟動(dòng)起重卷?yè)P(yáng)機(jī)，使旋轉(zhuǎn)吊鉤離開地面1 m左右，調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)吊鉤，使其能滿足施工要求。

2 纜索吊拆除

2.1 纜索吊拆除流程

系統(tǒng)拆除按安裝順序的逆向進(jìn)行，即先拆除主吊裝體系（跑車及提升、牽引索、主吊裝索道承載索等），然后拆除工作吊裝體系（跑車及提升、牽引索、承載索等），再拆除導(dǎo)索。索體系拆除完成后，最后拆除塔吊。

2.2 拆除準(zhǔn)備工作

纜索吊機(jī)拆除前清理出作業(yè)場(chǎng)地，劃出垂直作業(yè)面并設(shè)置安全護(hù)欄、警示牌等;檢查纜索吊機(jī)各卷?yè)P(yáng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及剎車性能、電器設(shè)備的工作情況;準(zhǔn)備好施工過程中需要的各臨時(shí)設(shè)備，如卷?yè)P(yáng)機(jī)、臨時(shí)轉(zhuǎn)向錨固裝置、收索器、受拉葫蘆、鋼絲繩、繩卡、安全繩等;在卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩前，在鋼絲繩拖動(dòng)所經(jīng)過的地方，需要進(jìn)行安全隱患排查;需要一臺(tái)35 t吊車。

2.3 施工方法

下吊具、起重索的拆除纜索吊機(jī)牽引至主橋跨中橋面上方，將旋轉(zhuǎn)的下吊具下落至跨中橋面，用35 t的吊車將旋轉(zhuǎn)的下吊鉤全部拆除。纜索吊機(jī)繼續(xù)放松橋上的起重索，使橋上的起重索垂度逐漸變大，索力較小時(shí)在塔頂將起重索臨時(shí)鎖定。解除起重索錨固端繩卡，用35 t的塔吊將橋上的起重索提起翻過塔頂放置跨中橋面上，啟動(dòng)起重卷?yè)P(yáng)機(jī)收起全部起重索，將下吊具運(yùn)走。

拆除牽引索時(shí)，放松牽引索調(diào)節(jié)滑車，使得跑車能隨主索下落至橋面上。利用卷?yè)P(yáng)機(jī)逐根分級(jí)放松主索調(diào)節(jié)松緊繩，使主索垂度慢慢變大，最終使跑車下落至橋面上的臨時(shí)支撐架上，固定跑車。放開牽引索，一端用卷?yè)P(yáng)機(jī)打梢，另一端與臨時(shí)循環(huán)牽引索相連，放松打梢端，啟動(dòng)臨時(shí)循環(huán)繩，逐漸將牽引索收回，牽引索端頭利用塔吊輔助翻越索塔。

拆除主索、跑車時(shí)，將主索與牽引索臨時(shí)連接卡牢，主繩錨定端未受力時(shí)，拉緊牽引繩絞車，松開錨定端的繩夾，松開牽引繩絞車，使主索垂度繼續(xù)變大。當(dāng)放松至索鞍兩端主索能自身平衡后，利用塔吊將主索端頭提起翻越索塔并下放至橋面，按著同樣的方法將主索另一端也翻越索塔下放至橋面，再用牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)回拉主索，同時(shí)采用收索架將主索入盤收回。接著，用同樣的方法拆除剩下的主索。主索拆除后，將跑車運(yùn)走。

纜索繩索系統(tǒng)拆除完畢后，開始拆除索鞍，先運(yùn)用人工氣割將跑車底部的限位塊割除，再利用塔吊將索鞍拆除吊下。運(yùn)走所有構(gòu)件并拆卸完畢后，歸類整理材料、機(jī)具等，再組織車輛將其運(yùn)走。

3 結(jié)語(yǔ)

大跨度懸索橋纜索運(yùn)輸設(shè)備的安裝與拆除通常面臨較多施工技術(shù)問題。本文對(duì)大跨度懸索橋纜索運(yùn)輸設(shè)備安裝與拆除的施工技術(shù)問題進(jìn)行了理論分析，最終可以確保纜索設(shè)備安裝技術(shù)準(zhǔn)確和施工安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]寧凱，盧磊，孔令洲.纜索吊機(jī)循環(huán)式牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究與施工分析[J].公路，2018（5）：113-116.

[2]孔余江.淺談高速公路橋梁工程纜索系統(tǒng)施工方案[J].黑龍江交通科技，2014（3）：128-129.

[3]黎訓(xùn)國(guó)，張明閃，盧磊.千米級(jí)大噸位懸索橋纜索吊安裝施工技術(shù)[J].公路，2017（4）：135-140.

[4]任涵.山區(qū)懸索橋纜索吊裝關(guān)鍵技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2016.

[5]冉茂學(xué)，許紅勝.山區(qū)大跨懸索橋施工纜索吊機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].中外公路，2009（4）：101-104.

[6]交通運(yùn)輸部.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范：JTG/T F50—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[7]交通部.公路懸索橋吊索：JT/T 449—2001[S].北京：人民交通出版社，2001.

[8]交通運(yùn)輸部.公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范：JTG F90—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.