斜拉索索體防護(hù)與施工控制技術(shù)

（中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 510420）

1 工程概況

佛山市南海瀝桂大橋全長(zhǎng)約為983.5 m，主橋主要采用（120+160）m雙索面人字形獨(dú)塔斜拉橋，南、北引橋分別為503.5、200 m，均采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。橋塔高100 m，采用異型倒Y形結(jié)構(gòu)，斜拉索錨固至箱梁兩側(cè)橫肋的邊緣處，全橋共48對(duì)（96根，在主塔兩側(cè)均勻布置）鋼絞線斜拉索。

2 斜拉橋索體受損的關(guān)鍵成因及防護(hù)方法

2.1 關(guān)鍵成因

（1）腐蝕與振動(dòng)。

斜拉索腐蝕問(wèn)題較為普遍，與氧化、過(guò)大的拉應(yīng)力、電化電位等因素有關(guān)，會(huì)導(dǎo)致拉索出現(xiàn)不同程度的腐蝕現(xiàn)象，隨著影響程度的加深，誘發(fā)腐蝕裂縫、氧化斷裂等問(wèn)題；在斜拉橋剛度偏低的條件下，車(chē)輛、風(fēng)荷載均會(huì)對(duì)其造成擾動(dòng)性影響，導(dǎo)致斜拉橋發(fā)生振動(dòng)，加劇索體的損壞。

（2）施工方法不合理。

部分斜拉橋工程，在灌漿施工階段的氣溫明顯偏高，后續(xù)隨著溫度的急劇下降，易影響聚乙烯管的穩(wěn)定性，如出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，防護(hù)作用失效，導(dǎo)致拉索產(chǎn)生裂縫；在拉索修整過(guò)程中，易由于操作不當(dāng)形成切口、刻痕等問(wèn)題。

2.2 防護(hù)方法

（1）注重選材。

拉索應(yīng)具有高強(qiáng)度的特性，鋼絲、鋼絞線等均為可選擇的對(duì)象，各類(lèi)斜拉索的性能各異，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。

（2）防腐技術(shù)。

鋼索與潮濕空氣等外部環(huán)境接觸后，將發(fā)生化學(xué)變化，出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，為避免此問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)?，F(xiàn)階段，拉索的防護(hù)方法較為豐富，如全封閉索防護(hù)、化學(xué)涂層法、套管壓漿法等，可根據(jù)需求采取臨時(shí)防護(hù)措施或永久防護(hù)措施。

（3）引入抗震技術(shù)。

振動(dòng)的破壞性較強(qiáng)，易導(dǎo)致拉索的使用性能受影響，如完整性不足、耐久性下降等，可采取抗震措施，以規(guī)避振動(dòng)對(duì)拉索的破壞。應(yīng)用抗震技術(shù)時(shí)，合理控制容許振幅，該值與拉索直徑等值或等于L/3 000～L/1 700（L為拉索長(zhǎng)度，另外應(yīng)保證阻尼大于0.03）。

3 斜拉索體施工技術(shù)分析

3.1 索體結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目中，索體形成4層保護(hù)，分別為鋼絞線外環(huán)氧涂層、無(wú)黏結(jié)鋼筋專(zhuān)用油脂、熱擠HDPE層、外包HDPE護(hù)套。

（1）張拉端配套可調(diào)式OVM250型錨具，在錨具內(nèi)和防護(hù)罩內(nèi)注防腐油脂，以達(dá)到防護(hù)的效果；

（2）錨固點(diǎn)均設(shè)置在錨墊板的頂面；

（3）固定端使用的錨具與張拉端一致，錨固點(diǎn)布設(shè)位置發(fā)生改變，即梁底部的錨墊板底面；

（4）在專(zhuān)用連接裝置的輔助作用下，將斜拉索錨在掛籃底部，后續(xù)組織混凝土澆筑作業(yè)，待實(shí)測(cè)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，進(jìn)行索力轉(zhuǎn)換，若無(wú)誤將斜拉索錨至梁底面[1]。

索體防護(hù)層示意圖具體如圖1所示。

圖1 索體防護(hù)層示意圖

3.2 施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.2.1 下料

邊掛索邊下料，兩項(xiàng)工作同步推進(jìn)。下料精度控制為重點(diǎn)內(nèi)容，要求工作人員精準(zhǔn)下料，減小施工中的誤差，采取適度的保護(hù)措施，避免PE護(hù)套受損。為滿(mǎn)足后續(xù)掛索張拉的作業(yè)需求，需要著重考慮張拉端、固定端的PE護(hù)套，并控制剝除量。

3.2.2 施工平臺(tái)

由于斜拉索的數(shù)量較多，因此，為保證施工的順暢性、質(zhì)量的可靠性，需針對(duì)性地設(shè)計(jì)塔內(nèi)外及梁下平臺(tái)，供施工使用。塔頂鋼支架的結(jié)構(gòu)組成包含鋼支架、預(yù)埋件，可根據(jù)鋼支架的外形特點(diǎn)合理設(shè)置預(yù)埋件，待塔頂封頂后，以吊裝的方式將鋼支架轉(zhuǎn)移至塔頂，與預(yù)埋件焊接于一體，構(gòu)成完整的結(jié)構(gòu)體系[2]。通過(guò)該支架的設(shè)置，可為塔內(nèi)外的平臺(tái)提供穩(wěn)定可靠的高空吊點(diǎn)。

3.2.3 掛索及錨具安裝

（1）從盤(pán)上抽出牽引，采取2根一同抽出的方法，根據(jù)施工需求適配1套放線機(jī)構(gòu)。

（2）錨具安裝工作中，全面清理錨具內(nèi)壁，確保維持潔凈的狀態(tài)，詳細(xì)檢查錨孔和密封板的孔位，判斷兩者是否對(duì)齊；條件允許時(shí)，使用鋼絞線試穿，若錨孔內(nèi)存在雜物，需將其清理干凈，以免影響錨固施工效果。

（3）前支點(diǎn)掛籃遷移到位后，在掛籃上安裝固定端錨具和下端預(yù)埋管。從結(jié)構(gòu)尺寸的角度來(lái)看，梁端預(yù)埋管的長(zhǎng)度達(dá)到5 m，掛籃上轉(zhuǎn)換裝置處無(wú)穿牽引索的位置，在預(yù)埋工作中應(yīng)適抬高管道，使用吊裝的方法將固定端錨具穩(wěn)定安裝至指定位置，到位后用支架托住[3]。

為便于后續(xù)穿索，預(yù)埋管下端錨墊板需超過(guò)錨具80 cm，并加大對(duì)預(yù)埋管的防護(hù)力度，如采用托架支撐穩(wěn)固。

3.2.4 張拉工藝

逐根穿掛鋼絞線，使用YDCS160為150型千斤頂張拉，鋼絞線張拉力為重點(diǎn)控制指標(biāo)，通過(guò)設(shè)計(jì)索力的平均值乘以計(jì)算的超張系數(shù)確定。

單根鋼絞線索力應(yīng)具有均勻性，易出現(xiàn)受力不均衡的情況。本項(xiàng)目采用等張拉力法，在張拉端第2排第1根鋼絞線處設(shè)置壓力傳感器，以該裝置的實(shí)測(cè)值為準(zhǔn)，適當(dāng)調(diào)整后續(xù)鋼絞線的張拉力。

按照“支座→傳感體→單孔工具錨→工具夾片”的順序，將壓力傳感器安裝到位。傳感體通過(guò)導(dǎo)線與顯示儀連接，顯示儀可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)實(shí)際的壓力數(shù)值，施工人員可及時(shí)掌握實(shí)際情況。待掛索作業(yè)落實(shí)到位后，拆除傳感器，在張拉端鋼絞線處配套臨時(shí)夾片，按規(guī)范將YDCS160為150型千斤頂安裝到位，精準(zhǔn)確定測(cè)量基點(diǎn)，做好標(biāo)記。

3.3 斜拉索防護(hù)

3.3.1 索體防腐

索體材質(zhì)為帶PE環(huán)氧鋼絞線，在PE層和鋼絞線間設(shè)置專(zhuān)用油脂。在實(shí)際施工中若出現(xiàn)PE受損的情況時(shí)，隨即使用焊槍修補(bǔ)，以免出現(xiàn)鋼絞線銹蝕的現(xiàn)象。索體外部的防護(hù)采用HDPE圓管，成橋后安裝減振器并采取固定措施，同時(shí)固定管外的防水罩，與兩端預(yù)埋管連接，可避免水分進(jìn)入HDPE管內(nèi)，隔絕外部自然因素，并有效防護(hù)索體。

3.3.2 錨頭內(nèi)防腐

應(yīng)剝除錨頭內(nèi)鋼絞線兩端的PE，無(wú)法順利掛索和張拉，剝除位置的鋼絞線易受損，需要采取防護(hù)措施，如在錨具內(nèi)灌注防腐油脂等。根據(jù)注漿施工需求，適配OVM活塞式注漿泵，經(jīng)過(guò)調(diào)索作業(yè)后，啟用注漿泵，利用該裝置將油脂壓入錨具內(nèi)。在注漿過(guò)程中，應(yīng)密切觀察錨具排氣孔的情況，若該處出漿，表明漿液已灌滿(mǎn)，應(yīng)立即暫停注漿作業(yè)，對(duì)灌漿孔和排氣孔采取封堵措施[4]。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 防護(hù)工作

生產(chǎn)期間應(yīng)對(duì)斜拉索采取多重防護(hù)措施，實(shí)際施工中由于多方面原因，易出現(xiàn)防護(hù)體系受損的情況。例如，部分防護(hù)套管的柔度對(duì)溫度較為敏感，在低溫環(huán)境下展開(kāi)拉索索盤(pán)時(shí)，易出現(xiàn)套管破裂的情況。運(yùn)輸、吊運(yùn)索盤(pán)過(guò)程中，易損傷套管和鋼管，應(yīng)及時(shí)采取修補(bǔ)措施，避免影響施工進(jìn)度；在掛索過(guò)程中，應(yīng)關(guān)注斜拉索的實(shí)際情況，加強(qiáng)防護(hù)，不可因剮蹭導(dǎo)致斜拉索受損。

4.2 新材料的應(yīng)用

（1）隨著技術(shù)研發(fā)活動(dòng)的持續(xù)開(kāi)展，生產(chǎn)工藝逐步成熟，可改善新型復(fù)合材料的品質(zhì)，在提高橋梁承載力和極限跨越能力方面具有較佳的應(yīng)用效果。①施工具有流程化與精簡(jiǎn)化的特點(diǎn)，可使構(gòu)件吊運(yùn)等相關(guān)操作更便捷；②斜拉索的自重較輕，承受的拉力較小，可高效完成錨固作業(yè)；③上部結(jié)構(gòu)恒載下降，可有效簡(jiǎn)化下部結(jié)構(gòu)，縮短工期，并減少成本投入；④復(fù)合材料具有抗銹蝕、抗腐蝕的特點(diǎn)，耐久性較好[5]。

（2）應(yīng)用抗風(fēng)雨激振拉索、防護(hù)層高密度聚乙烯拉索等相關(guān)材料后，可有效延長(zhǎng)拉索的使用壽命，避免頻繁更換拉索的問(wèn)題。在具體施工中，應(yīng)合理控制錨環(huán)內(nèi)錨腔的長(zhǎng)度、拉索的折點(diǎn)，確保其具有足夠的錨固強(qiáng)度、安全性。在條件允許時(shí)，可配套拉索的移動(dòng)滾道，使索體與滾道維持穩(wěn)定，以免出現(xiàn)相對(duì)移動(dòng)的情況。溫度、水分的控制是重點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)減小荷載變化帶來(lái)的不良影響，如鋼絲間存在摩擦，適度填充油性蠟或其他材料，可達(dá)到潤(rùn)滑、減摩的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，斜拉橋工程建設(shè)中，斜拉索為重點(diǎn)內(nèi)容，其材料性質(zhì)、防護(hù)技術(shù)等均會(huì)對(duì)斜拉橋的施工質(zhì)量及運(yùn)營(yíng)水平造成不同程度的影響。在工程實(shí)踐中，工作人員應(yīng)充分重視斜拉索索體的防護(hù)工作，將原材料質(zhì)量控制、施工工藝優(yōu)化等方面作為工作的著力點(diǎn)，保證斜拉索的施工質(zhì)量，為斜拉橋的整體品質(zhì)提供保障。