魚嘴長江大橋主纜索股牽引施工技術

李芳軍

(中鐵大橋局集團第八工程有限公司,重慶 400020)

魚嘴長江大橋主纜索股牽引施工技術

李芳軍

(中鐵大橋局集團第八工程有限公司,重慶 400020)

魚嘴長江大橋是位于重慶市的1座主跨616m的鋼箱梁懸索橋,為了解決在兩岸地形較為陡峭的條件下進行主纜牽引施工的難題,對各種牽引施工的方法進行比較,采用平面大循環牽引系統來實施主纜索股牽引,該牽引系統在國內首次實施,取得了良好的效果,順利完成了施工任務。對魚嘴長江大橋主纜索股牽引系統的方案選擇、布置及設備配置進行簡要介紹,并對實施經驗進行總結。

公路橋；長江大橋；懸索橋；主纜；施工

1 工程概況

魚嘴長江大橋是重慶外環高速公路東段上一座跨越長江的特大橋，主橋為616 m單跨雙立鉸簡支懸索橋，兩邊跨分別為180、205 m。南塔高118.972 m，北塔高139.704 m。主纜2根，橫橋向中心距34.8 m，采用預制平行鋼絲股法，每根由65股127根φ5.2 mm鍍鋅高強鋼絲組成，索股兩端為套筒式熱鑄錨頭，長度約為1 100 m，垂跨比為1∶10。加勁梁采用正交異性板扁平鋼箱梁，梁高3 m，寬36.8 m，梁段間采用全斷面焊接連接[1]。魚嘴長江大橋效果圖見圖1。

2 索股牽引系統選擇

本橋主纜施工采用的是PPWS法，即先在工廠將鋼絲編成索股(含錨頭加工及灌注)，卷在卷筒上運至工地，再逐根架設。對于索股牽引的方式，目前國內大量采用的是往復式牽引系統，即在兩岸各布置1臺卷揚機，纏繞在這2臺卷揚機上的牽引繩與索股錨頭連接，通過其往復運動來牽引索股。如宜昌長江大橋[2]、潤揚長江大橋[3]、西堠門大橋[4]等。索股的支承方式也有錨頭小車在貓道上行走[5]、貓道門架支承、架空索道[6]等形式。

在陽邏長江大橋主纜牽引施工時，中鐵大橋局又實踐了一種新的施工方法，采用“門架式小循環牽引系統”來架設主纜：即僅在一側設1臺卷揚機，牽引索繞過卷揚機滾筒，通過平衡重支架和各轉向滑車后通過拽拉器連接，形成獨立的小循環牽引系統。通過該牽引系統來架設主纜。

由于本橋兩側均為山坡，地形陡峭，沒有施工場地來進行往復式牽引系統的布置。根據現場條件，結合我公司已有的設備和多座大型懸索橋的施工經驗，決定開發采用“平面大循環牽引系統”來架設索股。即采用1臺卷揚機來同時完成上下游所有的索股牽引工作。當牽引卷揚機正轉時，下游側主纜端錨前端通過拽拉器與循環牽引索連接，將主纜一端從南錨碇拽拉至北錨碇，然后進行調索入鞍工作。與此同時，牽引卷揚機再反轉回去(此時為空轉)，通過拽拉器及循環牽引索將上游側主纜從南錨碇拽拉至北錨碇。如此周而復始，形成循環牽引系統。與小循環牽引系統相比，大循環牽引系統減少了接近一半的設備和材料數量，而且施工場地的占用面積也減少了一半，更加適合于本橋這種場地條件受限制的施工。

3 牽引系統布置

主纜架設牽引系統由南錨放索支架、南錨轉向支架、鞍體門架導輪組、塔頂門架導輪組、北錨錨塊頂面轉向支架、北錨處牽引卷揚機、循環索、貓道門架導輪組、各部位托輪、北錨處平衡重及其支架、拽拉器等組成。全橋僅設置1臺牽引卷揚機，布置在北錨下游處，通過正反轉來分別完成上、下游的索股架設，牽引索布置見圖2。

3.1 放索系統

放索系統布置于南錨碇后方，與之相配套的設備機具有放索支架、放索場50 t履帶吊機、放索滾筒等。

3.2 牽引索系統

主纜牽引系統總體布置為大循環系統，通過北錨碇下游側1臺25 t卷揚機正反轉分別牽引上下游主纜索股完成架設工作。

牽引索采用φ32 mm鋼芯鋼絲繩，全長約3 000 m。牽引索在北錨碇下游側配有錨固支架及相應的平衡重，在主塔塔頂上、鞍頂上設有支承門架，主牽引繩在貓道門架及塔(鞍)頂門架上則擱置于導輪組上。在南錨放索場中、北錨錨塊頂面則設有牽引索的轉向支架。

主纜牽引系統布置在北錨碇下游側。當牽引卷揚機正轉時，下游側主纜端錨前端通過拽拉器與循環牽引索連接，將主纜一端從南錨碇拽拉至北錨碇，然后進行調索入鞍工作。與此同時，牽引卷揚機再反轉回去，通過拽拉器及循環牽引索將上游側主纜從南錨碇拽拉至北錨碇。如此周而復始，形成循環牽引系統。

3.3 支承系統

支承系統在貓道面上用支承架(配有塑料支承滾輪)支承，支承架在貓道上的間距為8 m，支架底同貓道橫梁相連。

4 牽引系統設備配置

4.1 卷揚機

卷揚機是本牽引系統的核心設備，采用“JKB25調速卷揚機”，見圖3。其為雙卷筒摩擦式牽引卷揚機，使用變頻器設定某一速度后卷放鋼絲繩的速度恒定、出繩位置恒定[7]。變頻器能實現5～30 m/min的無級變速；通過安裝在定滑輪上的拉力傳感器及放大器等測試組件與計算機組成測控系統，通過計算機動態采集和實時牽引過程中每一段點的牽引力和速度變化情況、鋼絲繩的運行總長度，隨時保存打印。可根據具體工況設定拉力和速度關系，實行人工干預下的半自動化。

主要技術參數如下。

鋼絲繩拉力：250 kN；

鋼絲繩速度：5～30 m/min；

收繩筒容繩量：2 500 m。

4.2 放索架

用于支承索盤，并配有電機，可以控制轉動速度，在牽引索的共同作用下，將索股放出(圖4)。

4.3 拽拉器及索股支承架

拽拉器是牽引索與索股的連接裝置，牽引索的接頭也設在該處。索股支承架以間距8 m左右布置在貓道上，以支承索股重力，配有可轉動的尼龍滾輪，以保護索股(圖5)。

4.4 貓道門架

拽拉器帶上索股錨頭后，重力較大，為防止其由于自重下沉后碰撞貓道及索股支承架，在貓道上每隔一段距離設置1個門架以支承其重力，門架上配有導輪，供拽拉器平穩通過(圖6)。

4.5 平衡重系統

含支架、平衡重、轉向輪等，平衡重采用水箱，以方便調節重力。為了給牽引索提供一定的初張力，使其在運行過程在空載時也能使拽拉器不致于碰撞貓道及索股支承架，故采用平衡重系統來進行調節。平衡重系統也是循環牽引系統的關鍵裝置，也是區別于往復式牽引系統的標志之一。平衡重系統見圖7。

5 施工經驗總結

5.1 拽拉器的安裝位置

上、下游拽拉器的安裝位置非常關鍵，其原則是：當上游(或下游)拽拉器到達放索場放索位置時，下游(或上游)拽拉器正好到達對岸錨碇處準備摘取錨頭的位置。因為只有這樣，錨頭掛設、摘取才能同步進行，節約施工時間，提高效率。由于這個位置無法計算準確，先將上游(或下游)拽拉器安裝好，另一方下游(或上游)拽拉器預估一個位置，多余的牽引索鋼絲繩繞過拽拉器后先不切除，試跑一下后再精確定位，切除多余的鋼絲繩。

5.2 平衡重的確定

由于摩阻、鋼絲繩拉伸變形等無法準確計算，平衡重也只能先根據理論計算值施加，再空跑帶有拽拉器的牽引索，觀察其與貓道及索股支承架的距離，以不致發生碰撞為原則來調整平衡重力。本橋采用水箱壓重，重力調整非常方便。

5.3 效率分析

從第1根索股牽引開始，至所有索股架設完成(上、下游共計130根)，用了不到40 d的時間，其中還包括基準索調整、索股運輸滯后、惡劣天氣等耽誤的時間。經統計，熟練操作以后，每天單側可架設3根索股，全橋可架設6根。而且，影響架設進度的主要因素在于提索入鞍、索股高差調整等操作，因此，大循環牽引系統的施工效率與其他牽引系統是相當的，并不落后。

5.4 成本分析

與小循環牽引系統相比，節約了1臺牽引卷揚機，節約了一半的門架導輪和支架導輪組，同時也節約了一半的牽引鋼絲繩。與往復式牽引系統相比，節約了3臺卷揚機及其基礎處理費用。由于采用了大循環牽引系統架設主纜，使項目部在材料及設備上節約了50萬元左右的支出。更關鍵的是大循環牽引系統最大程度地減少了施工場地的占用，更適合于山區施工。

6 結語

中鐵大橋局集團在魚嘴長江大橋主纜施工中大膽創新，精心施工，首次在國內應用了平面大循環牽引系統，以較小的成本高效地完成了主纜施工，豐富了國內懸索橋的施工經驗，特別適用于山區等地形條件較復雜的工程施工，具有良好的推廣價值。

[1] 張紅星，劉德寶，王成樹.重慶魚嘴長江大橋總體設計[J].公路交通技術，2010(1)：53-57．

[2] 唐云偉.宜昌長江大橋主纜施工探討[J].交通科技，2003(4):15-18．

[3] 薛光雄，牛亞洲，程建新，等.潤揚大橋懸索橋主纜架設技術[J].橋梁建設，2004(4):32-35．

[4] 于群力.丁惠康.西堠門大橋超長索股的施工[J].公路，2007(12).

[5] 吳清發，石國彬，張文忠，等.汕頭海灣大橋懸索橋主纜施工技術[J].華南理工大學學報：自然科學版，1999(11).

[6] 王勇，鄭寶迪，黃松和.豐都長江大橋的索股架設[C]∥中國土木工程學會橋梁及結構分會第12屆年會論文集.廣州：1996.

[7] 殷俊. 陽邏大橋懸索橋施工中大型卷揚機的應用[J].中國科技財富，2009(8).

ConstructionTechnologyfortheTractionofMainCableStrandofYuzuiYangtzeRiverBridge

LI Fang-jun

(The 8th Engineering Co., Ltd., China Railway Major Bridge Engineering Group, Chongqing 400020, China)

The Yuzui Yangtze River Bridge is a suspension bridge with steel box girder and a main span of 616 meters, located in Chongqing. In order to solve the construction problem during the traction of the main cable under the steep terrain condition on both sides of the river, this study compared different kinds of traction methods with each other, and then a traction system of large plane circulation was adopted to do the traction of the main cable strand. It was the first time in China to use this kind of traction system, with which the construction task was completed successfully and effectively. In addition, about this traction system used in the traction of main cable strand of the Yuzui Yangtze River Bridge, this study briefly introduced the scheme selection, layout pattern and the equipment configuration, also summarized the application experience.

highway bridge; Yangtze River bridge; suspension bridge; main cable; construction

2013-07-31；

：2013-08-17

李芳軍(1975—)，男，高級工程師，1998年畢業于長沙鐵道學院橋梁工程專業，工學學士，E-mail：307554956@qq.com。

1004-2954(2014)05-0078-03

U448.27

：B

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.05.018