鸚鵡洲長江大橋纜索系統施工質量控制

鄧頌杰

摘 要：懸索橋結構合理，橋梁外形美觀，施工受力明確，施工控制易行，該橋型在現代橋梁建設中應用越來越多。本文以武漢鸚鵡洲長江大橋為例詳細介紹了懸索橋纜索系統在安裝施工過程中的質量控制要點及注意事項，為懸索橋施工提供經驗和借鑒。

關鍵詞：懸索橋；纜索系統；質量控制

1 工程概況

武漢鸚鵡洲長江大橋主橋設計為三塔四跨簡支體系鋼-混結合梁懸索橋結構，橋跨布置為200+2×850+200m，三塔不等高，中塔頂標高較邊塔高17.7m，兩主跨主纜跨度為850.0m，矢跨比為1/9，上下游橫向兩根主纜的中心間距36.0m。在主纜中心線下方設置貓道，貓道索距離主纜中心1.5m，貓道面寬4.0m。

纜索系統由6根φ48貓道承重索、2根Ф22扶手索、2根φ40貓道門架支承索、2根φ36牽引索（在牽引后對接形成循環系統）、貓道面網、貓道門架、塔頂轉向索鞍及變位系統、下拉裝置、橫向天橋及錨固體系等組成。見“圖1.1 貓道立面布置圖”，。和“圖1.2 纜索系統斷面布置圖”。

2 質量管控

為保證各施工工序間轉換過程中的質量，需加強各工序的檢查力度，嚴格執行施工作業標準。為此項目安質部專門制定了施工工序及大型結構設施報驗程序，規定了需報驗的大型結構設施種類、工序和報驗規模。架子隊自檢合格報驗后，項目安質部將組織由總工程師、工程部、安質部、機電部、架子隊技術負責人、架子隊負責人共同參加的聯合檢查組對報檢的工序或大型結構設施進行檢查。檢查后，架子隊需根據檢查組的結論進行整改或進入下一道工序。

3 貓道索架設質量控制

根據貓道施工需求，分別在北錨側設置一臺15t卷揚機、南錨側設置一臺25t卷揚機、索鞍門架設置8t卷揚機并在相應的位置設置轉向輪等，2根2500mφ36先導索分別進入25t、15t卷揚機，利用人工牽引和塔頂卷揚機分別牽引過1#塔和3#塔，通過1000匹拖輪牽引至2#塔頂和拽拉器連接在一起，形成貓道架設往返對拉牽引系統，利用該牽引系統分別架設貓道φ40門架支承索、φ48貓道承重索、φ22貓道扶手索。貓道索架設時的質量控制有以下幾個方面：

3.1、貓道索鋼絲繩非彈性變形較大，將影響鋼絲繩架設后垂度的變化，在澆鑄錨頭前須進行預張拉以消除非彈性變形，然后再根據設計索長下料長度。

3.2、為確保貓道索錨頭質量的穩定和長期使用的安全性能，錨頭套筒需進行超聲波檢驗，每個熱鑄錨頭需帶有探傷檢驗記錄。

3.3、φ36牽引索鍍鋅鋼絲繩過江牽引時連接處須用麻芯鋼絲繩與其連接形成尾巴繩，連接處至少保證有10個繩卡。

3.4、拖輪牽引牽引索到中塔下方后解除與拖輪間的連接，使用滑車組提拉至中塔頂進行臨時錨固。兩根牽引索均牽引到位后使用拽拉器進行連接，鋼絲繩通過拽拉器楔形連接器后將楔形卡鎖死鋼絲繩，并在露出鋼絲繩尾端使用一個繩卡擰緊做為保險裝置。

3.5、牽引用滑鉤所使用的12T卡環在牽引過程中因與牽引索時刻發生摩擦極其容易磨損，在每根貓道索牽引對滑鉤進行拆除后都應進行檢查，如磨損較為嚴重的需立即進行更換。

3.6、主跨貓道承重索垂度調整：全站儀測量中跨跨中點垂度及中跨跨徑，并測量溫度，計算出實際需要的調整量，并與計算值比較。利用邊塔塔頂卷揚機和手拉葫蘆調整，直至滿足要求，在邊塔塔頂轉索鞍處錨固，并用油漆做好標記。

a3.7、邊跨貓道承重索調整：貓道錨固梁就位在初始設計位置，利用錨梁上的精軋螺紋鋼筋調節單根承重索，消除貓道承重索制作精度誤差并調整跨中標高到考慮變位長度差的修正標高。

4、貓道網片鋪設質量控制

待所有貓道繩索架設結束后，在線型均滿足設計要求時，安裝φ48貓道承重索變位鋼架、下拉裝置和鋪設貓道面網，貓道底面網鋪設采用從塔頂下滑和從塔頂拽拉的方式，側網在底網形成后人工鋪設。貓道網片鋪設階段質量控制有如下幾個方面：

4.1、貓道底網中間部位搭接處綁扎較少導致容易存在空隙，不利于今后的緊纜、索夾安裝施工，中間部位鐵絲需確保6個綁扎點。兩側貓道承重索范圍內因鋪設貓道時與貓道承重索綁扎后不利于貓道底網的下放，故在貓道鋪設時兩側部位各需確保2個綁扎點。待貓道底網下放就位后，貓道底網兩側各與貓道承重索進行綁扎1處，確保其不會出現滑移。

4.2、貓道底網在鋪設前應將橫向鋼絲至于上方，豎向鋼絲在下方，這樣在今后貓道上行走時可以起到防滑的作用。貓道鋪設150米后進行下放后可能造成其尾部或中間部位貓道底網左右出現錯位與貓道承重索搭設面積過小的情況，故在將貓道底網與貓道承重索進行綁扎前需對下放就位的貓道底網進行適當調整。

4.3、貓道底網間搭接長度需不小于5CM，綁扎用鐵絲的下料不要過長，避免鐵絲頭的翹起，綁扎過程中將鐵絲頭進行彎折向下。

4.4、貓道側網安裝時應按照最外側貓道承重索的線形進行安裝，側網底部與最外側貓道承重索進行綁扎，除開側網搭接處綁扎點外，每片側網應至少與貓道承重索綁扎2處。

4.5、橫向天橋底梁做為貓道底網下放時的配重及牽引結構，應在下放時對其位置進行測量，控制其安裝里程，避免橫向天橋在后期安裝后出現扭轉現象。

4.6、貓道踏步方木應選擇無結疤、制作規則、厚度滿足、質量較好的方木，否則在后期日曬雨淋的情況下踏步方木容易折斷。

5 主纜牽引入鞍入錨施工質量控制

主纜牽引系統形成方式是將兩岸卷揚機內繩頭放出通過貓道門架、塔頂及錨碇導向輪、平衡重支架、放索區回轉支架、壓重塊轉向門架后進行插接，最后形成一個閉合的循環系統。主纜牽引、入鞍、入錨施工階段質量控制有如下幾個方面：

5.1、通過牽引索攜帶主纜索股，牽引速度以15m/min左右為宜，牽引最初幾根索時，降低牽引速度。在牽引過程中設專人隨索股錨頭前進，全程跟蹤。并隨時注意牽引過程中主纜的扭轉、磨損及鋼絲鼓絲等現象出現。

5.2、塔頂弧形板需根據主纜牽引過程中主纜過導輪時的受力變形情況進行調整，以確保主纜纏包帶不會崩斷為準。

5.3、主纜牽引就位入錨前需檢查整根索股的扭轉情況，從前端錨頭開始往后端錨頭方向用人工將索股扭正，保證有紅色絲的平面平行朝上，且紅色絲位于六邊形的右上角。

5.4、主纜在牽引過程中鋼絲鼓絲較為嚴重則需檢查跨中及各塔頂的標記點，如發現鋼絲出現錯位現象需安裝魚雷夾將鼓絲限制在各跨間，防止鼓絲現象集中在尾端部位。安裝魚雷夾后牽引過程中應安排人員在貓道上進行觀察，如發現鼓絲掛導輪的現象則需停機使用纏包帶進行簡單的包裹后再進行牽引。

5.5、主纜索股入鞍入錨前需先打緊握索器使其握住索股，入鞍入錨前握索器之間索股必須處于無應力狀態，握索器提拉高度使索股高度能滿足入鞍條件就好。握索器螺栓需打緊，必要情況下使用電動扳手進行施擰。

5.6、整形入鞍前主纜索股兩側各打上一個四邊形及六邊形夾具，六邊形夾具靠外側，距離四邊形夾具1m。入鞍時索股需完全處于無應力狀態，纏包帶邊整形入鞍邊進行割除，以確保索股不會散開，入鞍的部位使用木楔打緊防止出現跳絲現象。入鞍后再放下握索器的同時使用木槌對主纜索股進行敲擊，以確保魚雷夾與握索器間鼓絲能夠自由消除。

5.7、索股入錨時需將錨頭置于鎖定板中部避免出現偏位，墊板加設厚度在夜間根據索股垂度調整量及錨跨張力控制公式進行計算。

5.8、首根基準索股架設調整的精度是保證主纜架設質量的關鍵。調整要反復測量全面觀測，多次調整，至少應連續進行7個晚上，每晚取得三個測回以上的有效數據，所有數據可通過計算，得出垂度的相應調整值。

5.9、在索股的整個架設過程中，應特別注意測量觀測工作，尤其是夜間的觀測應采取措施確保精度。對鋼絲索股的線型、塔頂位移，環境氣溫，索股和基準索股的溫度，風力以及索股與索鞍間是否產生滑移等都應按照規定的記錄表格認真填寫，在各索鞍處，主纜一經調整固定，就不得產生相對和整體滑移，對此必須引起高度重視。

5.10、為防止上層索股擠壓下層索股，索股入鞍時，中跨跨中預抬高300mm至400mm，邊跨跨中預抬高100mm-200mm。上下游索股架設對稱同步進行，相差不超過2根，架設過程中注意對塔頂扭轉和位移進行觀測。

6 主纜緊纜施工質量控制

索股全部架設完成后進行緊纜施工，主纜緊纜分為預緊纜和正式緊纜，預緊纜在主纜上每隔50米緊纜一次，采用導鏈葫蘆配合人工敲打主纜，使主纜初步形成圓形，并確保主纜的空隙率在26-28%之間，利用鋼帶捆緊已預緊好的主纜。正式緊纜采用緊纜機緊纜，緊纜先中跨后邊跨，中跨由跨中開始，邊跨由錨錠處開始向索塔方向逐步推進，正式緊纜確保主纜在索夾內空隙率為18%，索夾外主纜空隙率為20%，在已終緊結束的主纜上利用鍍鋅鋼帶鎖定成型。主纜緊纜施工過程中質量控制有如下幾個方面：

6.1、預緊纜作業選擇在夜間溫度穩定的時段進行，將主纜全長分為若干區段進行，以免鋼絲的松弛集中一處。同時一邊拆除主纜外層索股的綁扎帶，拆除綁扎帶與緊纜位置距離適中，不可一次性全部拆除。預緊纜完成處必須用不銹鋼帶將主纜捆扎緊，保持主纜的形狀，不銹鋼帶距離5～6米。預緊纜空隙率目標控制值在26～28%。

6.2、正式緊纜使用專用的緊纜機把主纜整成圓形，其作業可在白天進行，正式緊纜的方向為跨中向塔柱方向進行。當緊纜點孔隙率達到設計要求時，在靠近緊纜機的地方用兩道鍍鋅鋼帶捆緊，間距10cm，其位置應盡可能靠近施頂處，主纜每隔約1.0m距離擠壓一次。

6.3、正式緊纜質量要求：空隙率必須滿足設計要求，偏差為±2%，不圓度不宜超過主纜設計直徑的5%。

6.4、預緊纜前必須對索股鋼絲進行仔細的梳理，防止出現錯位，跳絲的現象。正式緊纜前需再次對索股鋼絲進行梳理，并不得將預緊纜鋼帶一次割除太多，防止鋼帶割除后索股鋼絲出現鼓絲、錯位、跳絲，邊緊纜邊割除鋼帶邊梳理鋼絲。

6.5、預緊纜時采用導鏈葫蘆，導鏈和索股表層要用麻袋隔離，避免損壞索股。索股纏包帶必須全部進行割除并取出，防止索股內纏包帶殘留影響緊纜后空隙率。

6.6、如預緊纜過程中索股表層鋼絲未分離散開，需使用大木槌強力敲打主纜索股，使其鋼絲分開，主纜趨近于圓形。

7 索夾定位測量放樣質量控制

索夾的施工放樣在懸索橋施工中是相當重要的一環。索夾的位置準確與否，將關系到結構受力狀況，根據實測線形，按照每個索夾至主塔中心的設計距離，計算索夾位置，用全站儀在主纜的相應位置上放出天頂線及索夾位置線。索夾定位測量放樣時的質量控制有如下幾個方面：

7.1、放樣時，全站儀架設在主鞍頂部中心點，后視另一塔頂主鞍中心點，先在索夾位置放出主纜的天頂線，再采用測距法確定出吊索中心線與主纜的天頂線交點位置，同時采用量距的方法確定出索夾兩邊緣的位置，此外，為了便于索夾安裝，在邊緣線外10㎝的地方作上參考標志。

7.2、在索夾放樣完成后，對所放點位進行檢查，通常采用距離法。所謂距離法，就是檢驗相鄰兩索夾的吊桿中心線與天頂線的交點之間的距離是否與計算值相符。

7.3、索夾放樣時，首先放出天頂線，而天頂線隨溫度的變化而變化，故索夾放樣應選擇夜間氣溫相對穩定的時段進行。通過對鸚鵡洲長江大橋主纜架設期間的溫度進行幾個晝夜的觀測，發現其溫度變化在零晨11～4時相當穩定，故放樣時間就選擇在這一時段。另外，索夾中心里程是根特定的結構狀態計算出來的，在實際操作時，結構的實狀態與計算采用的狀態存在一定差別，因此在放樣時，必須使用吊索安裝的里程進行修正。

7.4、索夾放樣時纜索應處于無約束狀態和無外加荷載的狀態，并且上下游主纜高差要控制在設計規范要求內。

8 結語

本文以鸚鵡洲長江大橋懸索橋施工過程為背景，對纜索系統施工時的質量管理控制如貓道索架設施工、貓道網片鋪設施工、主纜牽引入鞍入錨施工、主纜緊纜施工、索夾定位測量放樣施工的施工進行了總結，為懸索橋施工積累經驗。

參考文獻

[1]公路橋涵施工技術規范

[2]簡明公路施工手冊

[3]公路工程質量檢驗評定標準

[4] 城市橋梁工程施工與質量驗收規范

[5]《公路橋涵施工技術規范》實施手冊