深茂鐵路潭江特大橋斜拉索安裝技術

劉開端

摘要：潭江特大橋主橋布置為（32+57+130+256+64）m獨塔混合梁斜拉橋，主橋長540.55m。斜拉索采用雙索面布置，全橋共設15×4=60根斜拉索，采用PESC7-199、PESC7-223、PESC7-265、PESC7-313、PESC-337五種規格。斜拉索安裝施工環節較多，但每項環節都需要嚴格控制質量，以避免后期返工或影響總體工程質量。文章介紹了潭江特大橋主橋8#～15#斜拉索安裝及張拉施工技術。

關鍵詞：潭江特大橋；斜拉橋；斜拉索安裝；橋梁工程；張拉施工 文獻標識碼：A

中圖分類號：U443 文章編號：1009-2374（2017）05-0141-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.069

1 工程概況

潭江特大橋主橋布置為（32+57+130+256+64）m獨塔混合梁斜拉橋，主橋長540.55m。主跨256m為潭江通航孔。主塔為H型索塔，橋面以上塔高127m。主梁采用雙主梁結構形式，梁高4.6m，橋面橫向寬14m。主跨采用鋼箱梁，邊跨采用預應力混凝土箱梁和鋼箱梁，鋼混結合段設置于10#墩。斜拉索采用雙索面布置，全橋共設15×4=60根斜拉索，斜拉索采用PESC7-199、PESC7-223、PESC7-265、PESC7-313、PESC-337五種規格。斜拉索最長索266.38m，最短索98.787m，單根索最大鋼絲凈重25.26t。斜拉索塔端錨固于塔內鋼錨箱處，梁端鋼箱梁段錨固于邊腹板與風嘴之間的鋼錨箱處，混凝土段錨固于齒塊處。

2 斜拉索安裝施工技術難點

潭江特大橋斜拉索安裝施工特點主要體現在以下四個方面：（1）本橋斜拉索具有規格大、單根斜拉索重量大等特點，斜拉索吊裝、掛設及展索施工難度大，需要結合現場起吊設備，精確控制斜拉索安裝各工序吊裝重量；（2）潭江特大橋跨潭江水道主橋斜拉索成橋索力為3527.4～5954.2kN，需要根據斜拉索張拉作業空間和安裝特點選取合適的張拉機具；（3）設計圖中將斜拉索塔端作為張拉端，梁端作為固定端。塔端作業空間狹小，斜拉索塔端張拉時，8#～15#索中跨、邊跨兩套張拉設備會發生空間沖突，無法保證對稱、同步張拉作業。塔端采用鋼錨箱結構，鋼錨箱橫隔板影響塔內作業空間；（4）M8-M15、S8-S15索采用塔（梁）端軟牽引方式，但軟牽引方式耗時較長且施工復雜，這也是本次工程的主要難點。

3 斜拉索安裝各階段施工索力計算

為保證安裝的準確性，要詳細計算各階段施工索力的大小，嚴格按照計算結果施工。

本次工程中假設斜拉索鋼絲精下料長度為L，塔梁兩端索孔錨板中心的幾何距離用L0表示，錨墊板距梁端杯分絲板墩頭之間的距離用ΔL表示，L1表示塔端錨杯分絲板距離錨墊板距離，牽引力T的作用下，其彈性伸長量為TL/EA，垂度影響的伸長量近似為-w2L2xL0/（24T2），因此可得：

式中：ΔL為梁端分絲板墩頭到錨墊板距離（拉出時為負值）；L1為塔端分絲板墩頭到錨墊板距離（拉出時為正值）；L為斜拉索鋼絲精下料長度；L0為塔梁兩端索孔錨板中心的幾何距離；ω為斜拉索單位長度重量；LX為L的水平投影長度；T為牽引力；A為鋼絲截面面積；E為彈性模量。

此公式實際上是一個牽引力T為變量的一元三次方程，利用盛金公式對方程進行求解。通過這個一元三次方程求解，可以得出施工中所需的各項數據，嚴格按照數據施工，能保證斜拉索安裝質量，為工程質量奠定技基礎。

4 斜拉索安裝施工技術要點

斜拉索安裝施工較為復雜，依據上述計算結果做好相關準備工作，安裝施工主要包括以下環節：施工前準備→斜拉索上橋→塔端掛設→梁面展鎖→梁端牽引→梁端軟牽引→斜拉索硬牽引及張拉。

4.1 施工準備的環節

該環節主要做好相關準備工作，施工中所用材料、機械設備等。根據設計方案要求在斜拉索出廠前做好相關性能檢驗。當斜拉索出廠被運送至施工場地后，技術人員向其索要合格證書及質量保證書，其中包括各項指標檢驗結果、斜拉索數量及質量等；如果斜拉索進行過非常規試驗，技術人員同樣需要索取檢驗報告。

工程實際中發現斜拉索錨杯外徑與索導管內徑大小幾乎相等，掛鎖施工時經常出現位置偏差情況，一旦偏差就會損傷錨杯外絲扣和斜拉索的PE保護套，影響其質量。為避免此種情況的發生，施工技術人員要全面檢查塔、梁端的索導管，對其中存在的焊渣、毛刺、混凝土渣等進行處理，打磨光滑，避免位置偏差損傷斜拉索。

4.2 斜拉索上橋要點

施工現場存在斜拉索時，應該將方木支墊鋪設在鎖體下端，為保證索體完整應該在兩者間鋪設軟質隔離物，常見的比如棉氈等，避免斜拉索與梁面或橋面直接接觸。此外，為保證索體完整周圍10m內嚴禁火源存在，如果確實需要焊接或氣割，作業人員要對索體負責人員進行技術交底，同時準備好安全應對措施，備好滅火裝置；按照編號分開各斜拉索，避免索體搞混影響施工進度。

采用塔吊將斜拉索吊裝上橋。如果斜拉索是成盤起吊，需要設置3個吊點，吊裝時要運用專用的吊裝帶，堅決杜絕出現斜拉索上直接套鋼絲繩的情況，主要是為了保證PE護套與錨頭螺紋的完整。如果發現錨頭螺紋存在損傷需要及時采取措施進行修正，PE外套上發生超過3mm的刻痕與局部損傷后需要及時修復，一般采用與PE護套相同的材質修復受損處，整個處理過程必須在掛鎖前完成。

4.3 塔端掛設

4.3.1 （S1-S2、M1-M2）斜拉索。索體置于300kN的放縮盤上，利用塔吊將索體拉出8m長度置于梁面上，此時將牽引板安裝在斜拉錨索杯后端。利用塔吊塔頂中的卷揚機將鋼絲繩緩緩放下，穿過塔內對應鋼錨箱處并轉向滑輪與錨杯螺母，鋼絲繩從索導管內由下引出，慢慢下放至橋面將其與牽引板相互連接；此外還要設置吊點，本次工程中吊點設置在距錨杯5～10m處的索體上，采用200kN專用軟質吊裝帶，吊裝帶被塔吊吊鉤吊起。此時同時啟動卷揚機，配合塔吊進行塔端掛設，此過程主要受力由塔吊承擔，當錨杯提升到塔端索導管口時，增大卷揚機牽引力，同時利用塔吊調整錨杯與索導管角度，使錨杯角度與索導管角度一致。將斜拉索錨杯牽引出塔端錨墊板，錨杯露出錨墊板5～6絲時停止牽引，鎖緊錨杯螺母，然后繼續牽引直至旋至平帽，塔端掛設完成。

4.3.2 （S3-S7、M3-M15）斜拉索。索體置于300kN的放縮盤上，利用塔吊將索體拉出6～8m長度置于梁面上，此時將便捷套、6500kN張拉桿等安裝在斜拉錨索杯后端。塔頂將卷揚機鋼絲繩從塔內放下，其余與上述類似。最后卷揚機配合塔吊將張拉桿牽引出塔端錨墊板，完成塔端掛設。

4.3.3 （S8-S15）斜拉索。前述步驟與（S1-S2、M1-M2）斜拉索相似，在吊起的同時50kN卷揚機啟動，50kN卷揚機與塔吊相互配合進行塔端掛設，此過程主要受力由塔吊承擔，當錨杯提升到塔端索導管口時，增大卷揚機牽引力，同時利用塔吊調整錨杯與索導管角度，使錨杯角度與索導管角度一致。將斜拉索錨杯牽引出塔端錨墊板，錨杯露出錨墊板5～6絲時停止牽引，鎖緊錨杯螺母，然后繼續牽引直至旋至設計位置，塔端掛設完成。

4.4 梁面展索

斜拉索在放索盤上剩余索體的展開，提升索體的方式采用塔吊、橋面汽車吊等吊裝機具，直至將斜拉索梁端與放索盤相互脫離。當兩者距離0.5～1.0m時停止提升，梁面卷揚機鋼絲繩與梁端錨杯通過轉向滑車相連接，索體落下后，在錨杯小車上安裝錨杯，利用卷揚機收繩，卷揚機收繩速度與索體下落速度相匹配，避免出現歪拉斜拽情況，直到將梁端錨杯牽引到索導管附近為止，同時臨時固定索體錨杯，一般選擇鋼絲繩進行固定，對下一根塔端安裝到位的拉索進行橋面展索。梁面展索時需要在索體與梁面間放置一臺單軸小車，兩者間隔4～5m，避免索體與梁面直接基礎損傷PE護套，而小車與索體間則鋪墊橡膠皮，避免損傷索體。

4.5 梁端牽引

4.5.1 （S1-S7、M1-M7）斜拉索。將300kN專用哈佛夾安裝在距離梁端錨杯4～6m處，設置牽引點時采用200kN軟質吊裝帶并與卷揚機相連。將吊點設置在哈佛夾，設置好吊點后利用250kN汽車吊起吊，同時啟動卷揚機，當將錨杯牽引到梁面索導管口時，此時錨杯傾角會出現一定偏差，需要利用汽車吊進行調整保證傾角與兩端索導管軸線保持一致。整個起吊過程中安排專人指揮提升速度，避免損傷錨杯絲扣。將索導管內全部包含錨杯及延長筒后，需要將橡膠皮或麻布袋鋪設在索導管下端口，避免索體與索導管下端口直接接觸造成損傷。牽引在錨杯露出梁下錨墊板5～6絲時停止，梁端錨杯安裝螺母，繼續牽引，直至將梁端錨杯螺母戴至設計位置。

4.5.2 （S8-S15）斜拉索。根據索力計算確定最大軟牽引力，選取一定根數與長度的鋼絞線，鋼絞線單端擠成P錨，每根鋼絞線上以P錨處為起點，以1m為單位做上標記線，便于多根鋼絞線的等長控制。

在梁端錨杯后端分別安裝變接套、6500kN張拉桿、軟牽引連接器以及鋼絞線，在鋼絞線端部1m位置安裝一個分絲器（保證梁下工具錨與鋼絞線安裝不錯位）。安裝300kN梁面卷揚機牽引系統，汽車吊大鉤吊起牽引動滑輪和索體，小鉤吊起梁端錨杯，啟動卷揚機牽引系統開始進行卷揚機牽引，當鋼絞線穿出梁端錨墊板2m左右時，停止卷揚機牽引（此階段卷揚機牽引系統牽引力控制在30t以內），安裝梁下軟牽引系統。

4.5.3 （M8-M15）斜拉索。卷揚機牽引之前，塔端安裝張拉設備，將塔端錨杯分絲板下放一定距離，減小梁端牽引力。在梁端錨杯后端分別安裝軟牽引錨板以及鋼絞線，在鋼絞線端部1m位置安裝一個分絲器（保證梁內工具錨與鋼絞線安裝不錯位）。安裝300kN梁面卷揚機牽引系統，汽車吊大鉤吊起牽引動滑輪和索體，啟動卷揚機牽引系統開始進行卷揚機牽引，當鋼絞線穿出梁端錨墊板2m左右時，停止卷揚機牽引（此階段卷揚機牽引系統牽引力控制在30t以內），安裝梁下軟牽引

系統。

4.6 梁端軟牽引

啟動梁端軟牽引前需要調整多根鋼絞線的長度，根據長度標記將其調整為等長，調整時根據實際情況選擇人工方式或270kN千斤頂。啟動梁下軟牽引系統，開始進行梁端軟牽引，當張拉桿或錨杯進入索導管時，為了提高錨杯傾角需要利用汽車吊提升索體逐漸實現，保證其與索導管軸線處于一致，整個提升過程中應該安排專人負責提升速度，同時注意保護張拉桿與錨杯絲扣避免其受傷。當錨杯與延長筒全部進入索導管后，同上述一樣需要在下方端口處鋪設橡膠皮或麻布袋，保證索體的完整。

（S8-S15）斜拉索要點：當張拉桿露出梁下錨杯落實6～7cm時，及時將張拉桿副螺母安裝好，確保牽引安全。此后繼續開始軟牽引并旋緊張拉桿副螺母，一直到張拉桿撫螺母戴平帽。

（M8-M15）斜拉索：當梁端錨杯露出錨墊板6～7cm時，安裝錨杯螺母，以保證后期牽引安全。繼續軟牽引，為保障安全及時將錨杯螺母旋緊，直到梁端錨杯抵達設計位置。拆除軟牽引體系，檢查鋼絞線表面的受損情況，視受損情況的程度來決定是否更換鋼絞線，以便于下一根斜拉索的安全牽引。

4.7 斜拉索硬牽引及張拉

結束梁端軟牽引后開始硬性牽引環節。當6500kN張拉桿牽引出千斤頂后端20cm的時候，及時拆除硬性牽引張欄桿，同時錨固千斤頂后6500kN張拉桿主螺母，繼續牽引，直至錨杯螺母戴平帽，硬性牽引結束。

此外張拉斜拉索的時候，整個張拉過程按照指令進行，而監控領導小組根據實際情況下達合適的張拉指令。同時詳細記錄伸長量與油表讀數，根據設計要求與順序進行張拉，張拉過程中需要千斤頂配合，同樣配套使用油泵與油表，確保張拉記錄的完整性與真實性。

斜拉索張拉時根據設計規定的張拉應力或監控領導小組的指令進行，主要校核張拉過程斜拉索的伸長量。整個過程中相關人員仔細記錄油表讀數、索力、伸長量及索頭相對錨墊板的位置，這樣方便相互校核，張拉開始前和結束時都應該仔細測量索頭與錨墊板的相對位置。讀取油表讀數時油泵操作人員應該嚴格按照要求進行，視線與油表保持垂直，確保讀數的準確性避免發生多讀或少讀情況。

張拉斜拉索，仔細監控橋梁與索塔的應力、變化，溫度均勻時方能進行測量索力，通常需要在日出前完成測量。

5 結語

針對潭江特大橋斜拉索張拉作業特點，結合塔端、梁端作業空間。鋼箱梁段M1-M15、S1-S7索張拉端設置在塔端，混凝土段S8-S15索張拉端設置在梁端，能夠滿足斜拉索對稱、同步張拉要求，既能保證工程質量和工程安全，又能滿足工期的要求。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）