雙拽拉器大循環(huán)往復(fù)牽引架設(shè)懸索橋主纜施工技術(shù)

彭應(yīng)川

摘要：官廳水庫特大橋主纜架設(shè)采用PPWS法施工，大橋地處張家口進北京的風(fēng)口，受場地空間、施工工期、施工成本等影響，主纜架設(shè)采用雙拽拉器大循環(huán)往復(fù)牽引系統(tǒng)。大循環(huán)牽引系統(tǒng)在上下游牽引索上固定兩個拽拉器，橋軸線的一側(cè)牽引時，拽拉器帶著主纜，被牽引索從南錨碇拖拉至北錨碇，而橋軸線另一側(cè)的拽拉器處于空載狀態(tài)。隨著上下游拽拉器的往復(fù)運動，主纜逐根從南錨碇放索區(qū)被牽引至北錨碇。

關(guān)鍵詞：雙拽拉器 ?大循環(huán) ?往復(fù)牽引施工

1? 工程概況

官廳水庫特大橋?qū)賾褋砜h城市道路工程一部分，與京包鐵路并行跨越官廳水庫，主橋設(shè)計采用210m+720m+210m雙塔單跨懸索橋，一跨跨越水庫水面，兩岸錨碇采用重力式沉井結(jié)構(gòu)，兩岸主塔采用樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

官廳大橋工程總長度1.988Km（K1+936.000～K3+924.000），其中主橋段全長1.14Km，沙城側(cè)（北岸）線路長0.424 Km，東花園側(cè)（南岸）線路長0.424 Km，兩岸接線全長0.848 Km。

2? 工藝原理

⑴在貓道系統(tǒng)安裝調(diào)試完成后布置主纜牽引系統(tǒng)，主纜采用摩擦式卷揚機配鋼絲繩實施架設(shè)，左、右幅兩根主纜牽引結(jié)構(gòu)串聯(lián)成整體，形成平面大循環(huán)牽引體系，南岸為放索區(qū)，北岸為牽引區(qū)。兩個拽拉器安裝在南北岸牽引繩中間，整套循環(huán)系統(tǒng)在卷揚機動力驅(qū)動下做往復(fù)運動。

⑵牽引索和主纜之間的連接主要靠拽拉器實現(xiàn)，整套牽引系統(tǒng)中設(shè)置2個對向拽拉器，拽拉器主要運行在放索區(qū)回轉(zhuǎn)支架和牽引區(qū)錨碇頂部轉(zhuǎn)向滑輪之間，運行過程中通過配重保證自身穩(wěn)定。

⑶牽引系統(tǒng)通過牽引區(qū)一臺大功率摩擦式卷揚機和貓道、塔頂、散索鞍門架上的導(dǎo)向滑輪做循環(huán)作業(yè)，實現(xiàn)上下游索股的架設(shè)。

⑷采用沙箱、水箱或預(yù)制混凝土塊作為平衡重牽引力的配置，布置在卷揚機前方，主纜架設(shè)時，根據(jù)牽引索力和線型的變化調(diào)整配重量，達到牽引索線型好、鋼絲繩不在卷揚機滾筒上打滑的目的。

3? 技術(shù)特點

⑴采用摩擦式卷揚機配鋼絲繩實施架設(shè)，左、右幅兩根主纜牽引結(jié)構(gòu)串聯(lián)成整體，形成平面大循環(huán)牽引體系，牽引索雙向往復(fù)均可牽引索股，牽引索往返沒有空行程，牽引效率高，能耗較低。

⑵牽引設(shè)備少，采用大循環(huán)往復(fù)牽引系統(tǒng)，全橋只需要一臺牽引設(shè)備，相對于小循環(huán)需要兩臺牽引設(shè)備，卷揚機用量少。且不會出現(xiàn)主副卷揚機不同步造成的牽引索斷繩事故，速度連續(xù)性好。

⑶采用雙拽拉器在整套牽引系統(tǒng)中對向布置的結(jié)構(gòu)形式，可在一岸布置卷揚機，另一岸布置放索場，既降低了對牽引卷揚機的要求，又克服了同側(cè)布置時場地擁擠的矛盾。

⑷采用該技術(shù)施工，能合理的利用資源，便于施工期間的指揮和人員調(diào)配，方便項目施工管理。

4? 牽引系統(tǒng)計算

牽引索安全系數(shù)n=FP/T，其中FP：牽引索最小破斷力（KN），φ36索最小破斷力為FP=714KN;T=F1+F2;T：牽引索牽引力（KN）;F1為PWS索股牽引力：F1=T1+T2;F2：牽引索自身牽引力（KN）;F2=T3+T4;

T1：被牽引索自身索力（KN）;T2：被牽引索運行摩阻力（KN）;T3：牽引索自身索力（KN）;T4：牽引索運行摩阻力（KN）;q1：被索股線荷載（kg/m），自重q1=21.58kg/m;q2：牽引索線荷載（kg/m），φ36索自重q1=9.63kg/m;L0：導(dǎo)向輪間距（m），取L0=6m;f0：索股在相鄰導(dǎo)輪間垂度（m），取f0=0.2m;fm：摩擦系數(shù)，取0.1;L：牽引長度（m），取一邊跨+中跨，L=210+720=930m;L1：牽引邊跨長（m）;Lq：支撐門架間距（m），Lq=50m;fq：導(dǎo)索在相鄰門架間垂度（m），取fq =2m;P：被牽引索錨板，錨杯，蓋板及索夾重，取P=810kg;T1=50.18KN;T2=20.07KN;T3=68.5KN;T4=5.02KN;F1=70.25KN;F2=73.52KN;T=F1+F2=143.77KN;n=FP/T=714/143.77=4.97>3.0，滿足要求。

5關(guān)鍵技術(shù)及操作要點

5.1? 牽引系統(tǒng)概述

在貓道系統(tǒng)安裝調(diào)試完成后布置主纜牽引系統(tǒng)，主牽引系統(tǒng)總體布置為平面大循環(huán)系統(tǒng)，在一岸設(shè)置放索區(qū)，另一岸設(shè)置牽引區(qū)。大循環(huán)牽引體系通過左、右幅兩根主纜牽引結(jié)構(gòu)串聯(lián)而成，在北錨碇后方布置1臺25t摩擦式卷揚機（配φ36mm鋼絲繩）牽引主纜索股完成架設(shè)工作。

牽引索采用φ36mm鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩不能有油污等，牽引索兩端接成環(huán)形，在牽引索上安裝兩個拽拉器，分別架設(shè)兩根主纜的索股。

左右幅拽拉器的安裝位置按如下原則確定：當(dāng)左幅拽拉器由放索場牽引主纜索股到達錨碇時，右幅拽拉器正好到達放索場放索位置，使左右幅主纜架設(shè)施工連貫，節(jié)約施工時間，提高效率。

主纜錨頭通過拽拉器與循環(huán)牽引索連接，啟動25t卷揚機，將主纜一端從放索區(qū)區(qū)拽拉至牽引區(qū)，完成單束索股的牽引;然后卷揚機再反轉(zhuǎn)用另一個拽拉器將另一側(cè)的主纜拽拉至牽引區(qū)。

5.2放索區(qū)

放索區(qū)布置于南錨碇后方，引橋外側(cè)。對應(yīng)兩根主纜，放索場配置兩套放索設(shè)備，與之相配套的有放索器、轉(zhuǎn)向支架、豎向壓輪、滾筒等。放索場面積需考慮索股存放、放索速度等因素。

5.3牽引區(qū)

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，牽引區(qū)設(shè)置在放索區(qū)對岸的錨體后方，牽引動力由摩擦式卷揚機提供，前面設(shè)置平衡重支架，使索股牽引過程中確保牽引索受力均衡。牽引索從卷揚機引出，經(jīng)過平衡重支架轉(zhuǎn)向輪后，過錨碇轉(zhuǎn)向輪，直達散索鞍門架和塔頂門架，貓道上設(shè)有貓道門架，牽引索穿過散索鞍門架、貓道門架及塔頂門架上的導(dǎo)輪組。

5.4牽引系統(tǒng)布置

⑴ 錨碇散索鞍門架布置

錨碇支墩門架上設(shè)置1個滑輪組用于牽引索豎向轉(zhuǎn)向，門架頂放置1臺8t卷揚機及相應(yīng)滑車組用于牽引索安裝。

⑵ 錨碇轉(zhuǎn)向門架布置

錨碇錨體兩個錨塊上各設(shè)置一個轉(zhuǎn)向門架，為牽引索從錨體至地面的轉(zhuǎn)向作用。

⑶ 塔頂門架布置

考慮到大橋左、右幅主纜一起施工，主塔塔頂門架設(shè)置綜合考慮了左右幅兩根主纜的施工需要。牽引索經(jīng)過塔頂時，需要在豎向進行轉(zhuǎn)向，為保證牽引索順利通過，在塔頂門架上各設(shè)置2個滑輪組用于牽引索轉(zhuǎn)向。門架頂各放置兩臺10t卷揚機、2臺50t滑車組，并配置倒鏈輔助施工。

⑷ 貓道門架布置

在貓道上方，每隔50m設(shè)置一道貓道門架，距門架中心點1.4m處設(shè)置一套導(dǎo)輪組，用以支承牽引索。貓道門架綜合考慮了牽引索垂度的影響，拽拉器在通過貓道門架時，作業(yè)人員有足夠的作業(yè)空間。在貓道面層上距主纜1.2m外側(cè)設(shè)置滾輪，滾輪間距為6m一個，索股牽引中行走在上面。

⑸ 平衡重支架布置

為了避免在牽引系統(tǒng)運行各個工況過程中，由于摩擦式卷揚機進繩、出繩的鋼絲繩張力不同導(dǎo)致卷揚機鋼絲繩打滑、牽引索長度變化導(dǎo)致牽引線型的偏差，使索股牽引過程中確保牽引索受力均衡，在25t卷揚機前方設(shè)置平衡重支架，支架設(shè)置平衡重，牽引第一根索股時調(diào)節(jié)平衡重的砂子重量以確保和主牽引索受力平衡。

⑹ 拽拉器

主纜牽引時，主纜索股位于牽引索下方，為使?fàn)恳靼踩臓恳骼|索股，有效保證順利通過導(dǎo)向滑輪組，在錨頭和牽引索之間設(shè)置拽拉器進行連接，全橋共設(shè)置2個拽拉器，分別對向設(shè)置。

5.5索股和拽拉器連接

南錨放索場內(nèi)利用吊機將需要架設(shè)的索股從場內(nèi)吊起落入放索架內(nèi)，人工牽引出索股錨頭，同時啟動25t卷揚機使拽拉器到達放索場內(nèi)回轉(zhuǎn)支架前端，將牽引出的索股錨頭和拽拉器連接在一起。

5.6索股牽引

待錨頭和拽拉器連接到位后，啟動25t卷揚機，使拽拉器向南錨散索門架處前進，索股沿著上錨通道、錨體頂部、錨體和鞍部通道、散索鞍門架平臺上索股滾輪和拽拉器一起行走至過南錨散索鞍門架。

繼續(xù)牽引索股，拽拉器沿著貓道門架導(dǎo)輪組上φ36循環(huán)牽引繩過南塔、北塔向北錨前進，索股沿著貓道面層下游索股滾輪和拽拉器一起前進。

拽拉器繼續(xù)牽引索股至南錨錨室處，快接近錨體轉(zhuǎn)向輪時，將履帶吊機拴住索股錨頭，解開索股錨頭和拽拉器連接，將錨頭落入北錨錨室內(nèi)。

6? 結(jié)語

官廳水庫特大橋主纜架設(shè)過程中，利用雙拽拉器大循環(huán)往復(fù)牽引架設(shè)主纜能實現(xiàn)每天架設(shè)5～6根索股的速度，用時1個月時間完成182根索股架設(shè)，而且牽引過程中索股形狀保持比較好，有效控制了主纜架設(shè)可能產(chǎn)生的病害，得到了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評，對以后的懸索橋施工有一定的借鑒作用。

參考文獻

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