斜拉橋雨滴型分絲管鞍座錨固斜拉索施工技術

楊征杰 （中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

1 概 述

傳統矮塔斜拉橋斜拉索在索塔上或梁下錨固后在抗滑錨內填充環氧砂漿進行粘結，導致斜拉索出現問題后更換維修難度很大，且大部分斜拉索都采用光面鋼絞線或平行鋼絲，由于近年來空氣質量嚴重下降，其防腐年限和斜拉索的使用壽命均得到嚴重的考驗。雨滴型分絲管鞍座采用不銹鋼圓管壓制彎曲以后，與鞍座外殼及分絲管定位板組合焊接而成，最后在鞍座內部填充C50細石混凝土，該新型鞍座在國內斜拉橋上首次使用，其抗滑性能、抗疲勞性能和防腐性能均能滿足相關規范要求，且結構性能優越、造價低、加工制造方便，同時還能實現單根換索及調索。穿索時每根無粘結鋼絞線只穿過對應的鋼管，解決了穿索打絞的問題。該新型鞍座為大塊鋼板組焊而成，鞍座下部無索塔接觸面大，解決了傳統鞍座下部應力過大的問題。斜拉索采用熱鍍鋅無粘結PE鋼絞線，梁下錨固端灌注防腐油脂，提高了防腐等級及斜拉索的使用年限。鞍座錨體范圍內的鋼絞線在國內首次采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲防護處理，該新型材料有很好的防腐性能及耐磨性能外，還有較好的耐陰極剝離性能和很高的拉伸強度，大大提高了斜拉索的防腐年限和使用壽命。

2 工程概況

圖1 新汴河特大橋1/2斜拉索及鞍座布置圖

徐州至明光高速公路新汴河特大橋全長827m。主橋設計為獨塔單索面預應力混凝土部分斜拉橋結構，跨徑布置為60m+60m，全長120m。全橋斜拉索共9對，為空間平行布置。梁上錨固點順橋向間距為4m，橫橋向間距為0.9m，最長索長101.4m，最短索長33.3m，單根重0.85t～2.5t。斜拉索采用熱鍍鋅無粘結PE鋼絞線，鞍座錨體范圍內的鋼絞線采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲噴涂。主塔高18.5m，采用鋼筋混凝土獨柱實心矩形截面，順橋向長3m，橫橋向寬2m，布置在中央分隔帶上，并與主梁固接。塔上鞍座錨固為鞍座錨固，采用雨滴型不銹鋼分絲管鞍座，鞍座內填充C50細石混凝土，塔上每對鞍座均為22孔分絲管結構。新汴河特大橋斜拉索及鞍座布置如圖1所示。

3 工藝原理及流程

3.1 施工工藝原理

①在索塔及主梁施工階段，按照設計標高及坐標將鞍座及預埋鋼管進行預埋，澆筑混凝土前需進行標高和坐標復核，正確無誤后方可澆筑混凝土。

②斜拉索施工前，將牽引鋼絲繩穿過預施工的斜拉索上部一組鞍座，鋼絲繩兩端在主梁上固定，在牽引鋼絲繩上安裝單孔錨及滑輪組。在主梁上將過渡管、延伸管、HDPE管、鋼錐管、熱熔接頭及轉向塊進行預拼裝。利用塔吊與人工相結合的方式，將各類斜拉索管道利用滑輪組起吊并固定在斜拉索的預定位置。

③鋼絞線進場后，進行鋼絞線下料機鞍座錨體段聚脲噴涂等二次加工。加工完后將單根成盤的鋼絞線運輸至橋面穿索點附近，利用穿索機將鋼絞線從預埋導管處穿過HDPE管至塔上鞍座處，然后將鋼絞線的一端與牽引鋼絲繩連接，利用卷揚機將該束鋼絞線從錨固端鞍座引出到達另一側的預埋導管處，將鋼絞線端頭與連接器固定，利用牽引鋼絲繩將該端絞線向錨固端錨具內推送，直至該端絞線穿出錨孔達到規定工作長度,撤出牽引鋼絲繩，最后在錨固端錨具上裝上臨時工作夾片,用專用打緊器打緊錨固。

④整組鋼絞線全部穿好后進行鋼絞線張拉，張拉完后進行緊索、減振器及抗滑錨的安裝，檢查無誤后將斜拉索的各類保護管道進行調整，封閉加固，最后進行錨頭保護。

3.2 施工工藝流程（見圖2）

圖2 斜拉索施工工藝流程圖

4 斜拉索施工技術

4.1 鞍座構造及定位

斜拉索在索塔上的錨固方式為國內首次采用的雨滴型不銹鋼分絲管鞍座，鞍座內填充C50細石混凝土。該鞍座分絲管由壁厚2mm、外徑32mm不銹鋼圓管壓制后再彎曲而成，然后將鞍座鋼板外殼、分絲管定位板及分絲管組裝焊接成整體，最后在鞍座內填充C50細石混凝土及焊接剪力釘。該種新型帶剪力釘分絲管鞍座能實現斜拉索單根換索及調索，提高了鞍座處斜拉索的抗滑性能、抗疲勞性能和防腐性能，且結構性能優越、造價低、加工制造方便。采用分絲管鞍座，能避免鋼絞線穿索過程中的纏繞打絞的問題，該鞍座采用鋼板組裝焊接而成，鞍座下部無索塔接觸面大，解決了傳統鞍座下部應力過大的問題。

塔上鞍座采用坐標法定位，即以控制鞍座的頂點和進出口點來保證鞍座的空間位置。為確保鞍座的定位符合設計要求，斜拉索鞍座安裝工作以勁性骨架為依托。先在勁性骨架橫聯位置初步放樣出鞍座的位置，在橫聯中間焊接槽鋼，作為鞍座的底托；再按照設計坐標精確放樣出鞍座底軸線上的兩個點（平面位置、高程），用塔吊吊裝已經標出上下軸線的鞍座，底部軸線固定在放樣出的兩個點上，上部用手拉葫蘆臨時固定在勁性骨架的桁架柱和橫聯上，測量軸線上兩個點的空間坐標，對比設計坐標，利用手拉葫蘆進行位置調整，直至調整到偏差滿足規范要求；然后進行初步焊接固定，再復測鞍座的位置，滿足要求后進行索鞍的完全固定。鞍座平面圖見圖3及鞍座斷面圖見圖4。

圖3 鞍座1/2平面圖

圖4 鞍座斷面圖

4.2 鋼絞線聚脲噴涂施工

根據以往類似工程的施工經驗，為防止浪費，斜拉索鋼絞線根據設計長度在廠家定尺加工生產，材料進場后根據設計下料長度進行下料。下料時要注意保護鋼絞線外包PE護套不受損壞，若有破損之處，應修補完善，若損壞嚴重難以修補，則應棄用此根鋼絞線。為了保證鋼絞線下料長度準確，除保證鋼絞線行走路線為直線外，還應遵守長度丈量、標識復核的下料原則。

為提高斜拉索的防腐性能和使用年限，斜拉索采用熱鍍鋅無粘結PE鋼絞線，同時為提高鞍座錨體范圍內的鋼絞線的防腐耐磨性能，該工程在國內首次采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲噴涂處理，該新型材料除有很好的防腐性能及耐磨性能外，還有較好的耐陰極剝離性能和很高的拉伸強度。

聚脲噴涂體系分雙組份鐵紅聚氨酯改性防腐底漆、手工修補聚脲中間漆、鋼絞線專用防腐聚脲面漆。底漆采用手持噴槍噴涂施工，噴槍宜垂直于待噴鋼絞線表面，距離以0.3m~0.5m為宜，移動速度均勻；噴涂順序為先上后下，連續作業；一次多遍、縱橫交叉噴涂至設計要求的厚度。中間漆采用專門設計的施工工具進行涂刷，即在塑料盒上鉆眼使其卡在鋼絞線上，塑料盒能在鋼絞線上來回滑動，施工時將配制好的手工修補聚脲倒入塑料盒中，緩慢勻速向前滑動，使手工修補聚脲均勻填充于鋼絞線縫隙中。面漆采用聚脲專用噴涂機施工，噴涂時每遍厚度控制在0.5mm左右，從不同的角度均勻進行噴涂，先上后下，控制好槍口與鋼絞線的距離，確保涂層均勻覆蓋。噴涂時采取薄遍多次的方法進行，最終厚度達到2mm±0.5mm。鋼絞線防腐耐磨層構造圖見圖5。

圖5 鋼絞線防腐耐磨層構造圖

4.3 牽引吊裝系統及錨具安裝

斜拉索安裝采用導向鋼絲繩進行牽引，塔吊配合吊裝的方法進行。即在預安裝的斜拉索上部一組鞍座內穿引一根鋼絲繩，鋼絲繩兩端在主梁上固定，在牽引鋼絲繩上安裝單孔錨及滑輪組。主要用于過渡管、延伸管、HDPE管及鋼錐管的吊裝和預安裝。吊裝時利用塔吊與人工相結合的方式，將各類斜拉索管道配合滑輪組起吊并固定在斜拉索預定位置。

斜拉索梁下錨具安裝前應檢查錨孔，使之保持清潔無污。由于錨具由多個零部件組成，運到工地后不得隨意擰動密封裝置及定位螺栓。錨具安裝采用塔吊吊裝、人工配合的方式，安裝好后采用鋼絞線臨時固定。

4.4 HDPE管焊接及管道安裝

HDPE焊接前，計算出斜拉索所需HDPE管的長度，焊接時用支架或枕木將套管架立，防止HDPE套管損傷。HDPE管的連接采用發熱式工具對焊方式。HDPE管焊接前，將管材放置于夾緊裝置內并將之夾緊，在壓力作用下用平行機動旋刀削平兩個管材的被焊端面，并保證這兩個端面相互接觸時滿足規范要求。HDPE管焊接好以后，將過渡管、延伸管、HDPE管、鋼錐管及連接裝置組裝，用鋼絲繩分段固定，用塔吊起吊慢慢提升，人工同步配合用滑輪組拽拉。拽拉過程中控制好起吊速度和預定位置，直至將套管起吊至塔上管口附近并將其固定。

4.5 斜拉索穿索及張拉

①將單根成盤的鋼絞線運輸到施工現場后，將索盤吊裝于放線架上，因掛索時從HDPE管下端向上牽引，將放線方向朝向梁端預埋管處，放線架與預埋管之間應設鋪墊及導向，以防鋼絞線PE損傷。掛索采用穿索機進行，將盤上鋼絞線的一端從HDPE套管往上穿，到達塔上時由塔上工作人員送進索鞍相應分絲管中，過索鞍后穿進塔柱另一側HDPE套管，到預埋管口時與穿索器連接好，繼續將鋼絞線往前送直至該端鋼絞線穿出梁下錨具相應錨孔并達到規定工作長度,將鋼絞線的另一端同樣穿出梁下錨具相應錨孔并達到規定工作長度，至此單根穿索完成。

②掛索完成以后即可進行張拉。為使每根斜拉索各鋼絞線索力均勻，張拉時采用等值張拉法張拉。每根斜拉索各鋼絞線均逐根掛索并用YDCS160-150型千斤頂進行張拉。加載至10%張拉力時測初始伸長值；用壓力表讀數控制最后一級張拉力，使之跟傳感器顯示值相對應時，測終止伸長值。裝上工作夾片，適度打緊，卸壓至2MPa時測回縮值后錨固。在掛索結束后，即拆出傳感器，并按傳感器拆除時的讀數再進行補張拉。在單根張拉完每一根鋼絞線后，應嚴格控制工作夾片的跟進平整度。在單根張拉過程中，應同時均衡進行加載，力求兩端伸長值的不均勻值應控制在設計允許范圍之內。

4.6 附屬設施安裝

斜拉索張拉完后進行緊索，即在管口索夾旁相應的位置裝上一套緊索器將索收緊，使之成型至設計斷面。將組裝好的減振器推入主梁預埋鋼導管內，直至減振器端面與鋼導管管口持平，再收緊螺栓，按內縮外漲原理，使其內外分別與索體和鋼導管管壁緊緊相貼。用鍥緊千斤頂將鍥塊頂入抗滑錨的鍥槽內。塔上轉向塊由壓緊板、橡膠密封墊及過渡墊構成；待穿索張拉完成以后，將轉向塊與導管連接法蘭用螺栓擰緊，通過螺栓擠壓過渡墊，使其變形緊裹鋼絞線。梁下防松裝置安裝前，將錨頭兩端多余的鋼絞線切除，確保鋼絞線端頭平整光滑。安裝夾片防松裝置，用專用扳手將各空心螺栓旋緊，空心螺栓與夾片間墊有4片蝶簧，以隨時保持對夾片的壓緊力。錨頭保護采用在罩內灌注防腐油脂，可使絞線防腐，又可為以后換索提供方便。

5 結 語

徐州至明光高速公路新汴河特大橋主橋斜拉索在設計上開闊思路，大膽創新，在國內首次采用雨滴型不銹鋼分絲管鞍座及鞍座錨體段鋼絞線采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲防護處理等一系列新材料及新工藝。新材料及新工藝的使用也給工程施工提出了更高的要求和施工難度。通過現場施工實踐，總結了該類斜拉索施工的技術要點和操作流程，積累了施工經驗。目前該橋已完成第九對斜拉索安裝，該橋的施工將對今后類似工程施工具有參考及推廣價值。

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