巴河特大橋斜拉索安裝施工關(guān)鍵技術(shù)

李志強(qiáng)

（中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

0 引言

矮塔斜拉橋是通過斜拉索承受兩端拉力的橋梁建設(shè)形式，斜拉索作為斜拉橋的重要受力構(gòu)成，其安裝施工質(zhì)量的好壞直接決定著整個斜拉橋的施建質(zhì)量與使用壽命。然而，整個施工過程中如若操作不當(dāng)，就會造成索體 PE 層受損、兩端鋼索受力不均等質(zhì)量問題。因此，要求施工技術(shù)人員必須規(guī)范操作，并結(jié)合項目實(shí)際把握關(guān)鍵施工技術(shù)要點(diǎn)，以有效保證斜拉索的安裝質(zhì)量。

1 工程概況

巴河特大橋位于湖北省黃岡市黃州區(qū)及浠水縣境內(nèi)，為跨越巴河而設(shè)。該橋全長2 961.52 m，其中主橋 19#～25# 墩，長 705 m，采用（44.5+108+2×200+108+44.5）m 預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋。中心 22# 主塔，為墩、梁、塔固結(jié)；邊塔 21#、23#，為梁、塔固結(jié)。主塔采用雙柱橋塔形式，從梁面到塔頂高為 34 m，縱向順橋方向塔寬 5 m，橫向垂直橋方向塔厚 2.5 m。每個主跨為 8 對斜拉索，全橋共 24 對（48 根）斜拉索。斜拉索梁上間距為 8 m，主梁內(nèi)設(shè)置錨固梁，張拉端設(shè)在梁上。斜拉索在塔端采用分絲管索鞍貫通，間距為 1.1 m。主橋立面圖如圖 1 所示。

2 斜拉索安裝整體施工方案

2.1 施工方法

1）該項目斜拉索施工采用鋼絞線逐根安裝，成盤鋼絞線運(yùn)至現(xiàn)場后，按要求放盤、下料組合成拉索，然后利用循環(huán)牽引系統(tǒng)將下好料的鋼絞線提升至相應(yīng)位置。

圖1 巴河特大橋主橋立面圖

2）將第一根鋼絞線用牽引繩穿過索鞍至另端第一個錨具孔口，并在第一根鋼絞線進(jìn)行臨時錨具、監(jiān)測傳感器的安裝，然后依次完成每根鋼絞線的掛索。

3）完成每根索鋼絞線的掛索后，采用 YDCS160 千斤頂實(shí)施張拉，在第二根鋼絞線張拉時，第一根鋼絞線的傳感器讀數(shù)會有輕微減少，直至第二根鋼絞線張拉力與第一根鋼絞線傳感器的讀數(shù)相等時停止張拉。然后，張拉每根鋼絞線至壓力表的張拉力值顯示與第一根一致時停止張拉。

2.2 索力控制

每根鋼絞線的張拉力以壓力表控制為主，通過第一根鋼絞線的監(jiān)測傳感器讀數(shù)進(jìn)行檢測，之后每根鋼絞線的張拉力均按照傳感器的讀數(shù)予以控制［1］。巴河特大橋斜拉索索力控制標(biāo)準(zhǔn)為：①斜拉索上每根鋼絞線的離散誤差不得超過理論值的±2 %；②單根斜拉索兩端伸長值的不均勻誤差不得超過 3 %；③斜拉索張拉完成后，確保整索索力誤差不得超過±1 %。

3 斜拉索安裝施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工工藝流程

斜拉索安裝施工工藝流程如圖 2 所示。

圖2 斜拉索安裝施工流程

3.2 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 鋼絞線下料

鋼絞線下料時，應(yīng)首先對索盤質(zhì)量保證書、出廠編號以及索盤重量予以檢查與記錄，下料與編索場地可選取已完工橋面，以免因來回搬運(yùn)而損壞鋼絞線 PE 層。

1）場地準(zhǔn)備。下料前，應(yīng)對橋面浮渣、雜質(zhì)予以細(xì)致清理，并鋪設(shè)做隔離與防護(hù)用的彩條布。放索時，須于轉(zhuǎn)彎位置安設(shè)專用防護(hù)滾輪，使鋼索行進(jìn)時不會損傷PE層，對于PE層發(fā)生損壞的須及時修復(fù)處理［2］。

2）確定下料長度。根據(jù)設(shè)計施工的尺寸要求，計算得出無應(yīng)力狀態(tài)下的鋼絞線長度，并在校核無誤后下料。下料長度計算公式為：L=L0+2（L1+A1+A2+L3+L4）。其中：L0為兩側(cè)梁端墊板底中心線或弧長，mm；A1為錨板外露長度，mm；A2為錨固螺母厚度，mm；L1為張拉端作業(yè)長度，mm；L3為有圓管限制的垂度影響長度，mm；L4為塔梁施工誤差影響長度，mm，一般取 5～10 mm。

3）剝皮及清洗。根據(jù)張拉與錨固作業(yè)的要求，將鋼絞線兩端 PE 層剝除一定長度，剝除時應(yīng)避免對環(huán)氧涂層與鋼絞線層造成損壞。鋼索端頭剝除打散后，用專用清洗劑處理干凈后做好防護(hù)。其中，塔端鋼絞線 PE 層應(yīng)在穿索且完成單根張拉后剝除。

4）切絲及鐓頭。完成鋼絞線兩端的清洗作業(yè)后，切除端頭 12 cm 范圍內(nèi)外圈 6 絲，復(fù)原鋼絞線并用 LD10 墩頭器處理成為半圓形墩頭，以為后期掛設(shè)牽引提供便利［3］。

3.2.2 外套管焊接與安裝

1）焊接控制。第一，根據(jù) HDPE 管的設(shè)計長度要求兩端各加 5 cm 后進(jìn)行下料、焊接，每條鋼索兩根。第二，焊接前，旋轉(zhuǎn)管材用夾緊裝置壓緊，并將 HDPE 管材的兩個被焊端面用平行機(jī)動旋刀削平。第三，焊接時，應(yīng)在焊縫滿足相關(guān)要求并硬化后方可撤去焊接壓力，并按照段管編號、長度、預(yù)熱溫度、卷邊高度為 1 mm 時的預(yù)熱壓力、完成預(yù)熱的加熱時間、切換時間、焊接壓力與時間、冷卻時間等對各項參數(shù)予以控制（見表 1）。

2）安裝控制。首先，吊裝 HDPE 管前，應(yīng)先將焊好的套管運(yùn)輸至施工段橋梁兩側(cè)，然后將橋梁梁端圓形防水罩、不銹鋼防護(hù)管、主塔端連接裝置以及錨固筒等進(jìn)行組裝、固定。其次，HDPE 管安裝施工前，應(yīng)在套管兩側(cè)位置安裝鋼索專用抱箍，并墊設(shè) 3～5 mm 橡膠板增大抱箍摩擦力，之后利用塔吊設(shè)備的牽引繩吊裝套管至主塔管口附近掛好（見圖 3）。需要注意的是，在 HDPE 套管吊裝時需穿入輔助鋼絞線輔助進(jìn)行起吊，待吊運(yùn)套管至主塔指定位置后，穿鋼絞線至塔內(nèi)錨具孔用夾片夾緊，并通過張拉鋼絞線將其托住。

表1 HDPE 管焊接條件

圖3 HDPE 管安裝

3.2.3 張拉端錨具安裝

①安裝張拉端的錨具前，應(yīng)先將錨具孔、密封筒、錨筒內(nèi)壁徹底清理干凈，然后按照下部注漿孔、上部排氣孔的順序?qū)㈠^板固定好；②控制中跨、邊跨錨板的中排孔中心線在同一垂直面；③錨板與錨墊板中心線應(yīng)盡量保持一致，且偏差應(yīng)＜5 mm；④中跨、邊跨錨板與安裝在主塔的分絲管錨孔應(yīng)保持對齊，從而防止鋼絞線出現(xiàn)打絞、纏繞的情況。

3.2.4 單根掛索

單根掛索工藝流程如圖 4 所示。

具體內(nèi)容包括以下 5 個方面。

1）將成盤的鋼絞線運(yùn)輸至穿索點(diǎn)附近，抽出外圈距離抗滑鍵長的鋼絞線一端，用牽引繩牽引至專用循環(huán)牽引系統(tǒng)并與托板固定好，然后通過專用循環(huán)系統(tǒng)牽引鋼絞線至主塔柱作業(yè)面的指定位置處。

圖4 掛索工藝流程圖

2）將牽引至主塔柱作業(yè)面的鋼絞線用牽引繩依次穿入后端防松裝置與抗滑錨具、分絲管、前端抗滑錨具與防松裝置，之后通過循環(huán)系統(tǒng)將鋼絞線穿過前端 HDPE 管至預(yù)埋管口，與牽引繩穿束器連接，然后牽引通過前端錨具，鋼絞線穿出長度應(yīng)滿足單根張拉需要的長度［4］。

3）安裝完前端鋼絞線及抗滑鍵后，將牽引繩連接并牽引后端鋼絞線通過后端錨具，穿出鋼絞線長度應(yīng)滿足單根張拉作業(yè)的長度。

4）調(diào)整前、后端的鋼絞線長度，此時完成單根掛索。

5）在單根鋼絞線的穿索和牽引過程中，須按要求做好鋼絞線 HDPE 套的防護(hù)，防止發(fā)生打絞。

3.2.5 單索張拉、錨固

1）完成鋼絞線掛索后即可進(jìn)行張拉作業(yè)，單根鋼絞線張拉時須對張拉油壓、張拉力、監(jiān)測傳感器、初始油壓、測量初終值以及回縮值等做好記錄。

2）張拉施工利用 YDCS160－150 型千斤頂兩端對稱同步實(shí)施張拉，初始張拉時應(yīng)按照設(shè)計張拉力的 15 % 實(shí)施張拉，并逐根對鋼絞線張拉力進(jìn)行調(diào)整，確保每根鋼絞線張拉時的應(yīng)力值保持一致，從而使索力均勻，保證斜拉索施工質(zhì)量。

3）為使所有鋼絞線索力保持均勻，可通過等值張拉法，即每根鋼絞線的張拉應(yīng)力應(yīng)以壓力表數(shù)值為主，以監(jiān)測傳感器數(shù)值為輔進(jìn)行控制。整個張拉過程中，通過監(jiān)測傳感器的讀數(shù)對張拉予以動態(tài)調(diào)控，具體如下：假設(shè)整根斜拉索張拉值為T，則i根鋼絞線的張拉值為T/i，第一根鋼絞線按照張拉值N1=T/i×1.03 實(shí)施張拉，張拉第二根鋼絞線至與N1的值接近后，讀監(jiān)測傳感器數(shù)值，計算得出傳感器的變量 △N1，則第二根鋼絞線張拉值N2=N1-△N1；張拉第三根鋼絞線至與N2的值接近后，讀監(jiān)測傳感器數(shù)值，計算得出傳感器的變量 △N2，則第三根鋼絞線張拉值N3=N1-△N2；按此循環(huán)直至張拉至第i根鋼絞線的張拉值為Nn=N1-△Ni-1。最后，將安裝在第一根鋼絞線的傳感器拆除，并按照N1-△Ni-1的張拉力值進(jìn)行補(bǔ)張拉。

4）完成整索的張拉作業(yè)后，即整索張拉值約為N=（N1-△Ni-1）×37，然后將設(shè)計張拉值T與N進(jìn)行比較，若索力不滿足要求，則需要對索力予以適當(dāng)調(diào)整，以確保全橋段斜拉索張拉后的索力能夠滿足相關(guān)設(shè)計要求。

3.2.6 整體調(diào)索

整體調(diào)索主要分為兩種情況，即加大索力或降低索力，一是，加大索力可利用千斤頂整體張拉至與設(shè)計張拉力相一致；二是，降低索力可借助撐腳、油泵等輔助工具，先進(jìn)行張拉后對鋼絞線應(yīng)力進(jìn)行卸載，然后調(diào)整夾片直至滿足索力要求后錨固［5］。整體調(diào)索張拉時，應(yīng)將張拉至錨具螺母與工作帽脫離時的油表讀數(shù)作為初始應(yīng)力，然后分級張拉至設(shè)計張拉力并測伸長量。考慮各個變形量的影響，張拉時按照 1.03 張拉值進(jìn)行超張拉，持荷 3 min 后錨固，整體張拉應(yīng)同步對稱進(jìn)行，張拉時應(yīng)按照張拉值一次張拉到位，不得進(jìn)行二次調(diào)索。

3.2.7 后期處理

1）防松裝置安裝。完成最后的調(diào)索后，為確保夾片與鋼絞線能夠?qū)崿F(xiàn)充分咬合，防止鋼絞線因低應(yīng)力作用而發(fā)生滑絲，可逐根對主塔梁端鋼絞線實(shí)施預(yù)壓后安裝防松裝置。

2）索箍、減震器安裝。完成整體調(diào)索后即可進(jìn)行減震器和索箍的安裝，而為方便后期梁端減震器和索箍的安裝，應(yīng)先安裝假索用緊索器收緊，使其設(shè)計斷面呈正六邊形，然后在緊索器旁的索體位置處安裝索箍。該斜拉橋減震器有塔端減震器、梁端減震器，兩種均為鋼-橡膠混合結(jié)構(gòu)，減震器安裝施工要點(diǎn)如下：首先，減震器安裝前，應(yīng)先對整索的偏斜度進(jìn)行檢查，如若偏斜超標(biāo)應(yīng)利用千斤頂或手拉葫蘆進(jìn)行糾偏；其次，在預(yù)埋管內(nèi)套入梁端減震器，然后將減震器的鎖緊螺釘擰緊，將減震器裝置上的 4 個滑塊緊固，使其與預(yù)埋管壁貼緊；然后，用扳手將減震器螺釘頭下部位置的鎖緊板扳起，使螺釘頭能夠牢靠固定；最后，將主塔端哈弗式減震器用專用工具壓入至抗滑錨筒，使其與拉索索體壓緊。

3.2.8 防護(hù)處理

根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求，外漏錨頭按要求涂抹厚度為 10 mm 的防腐油脂，涂抹完成后及時安裝保護(hù)罩，保護(hù)罩安裝時應(yīng)在保護(hù)罩和錨板接觸面均勻涂抹一層膩?zhàn)樱蕴嵘Ｗo(hù)罩的密封性，避免后期出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。其次，錨具密封筒采用注漿泵灌注一定量的專用防腐油脂，灌注前應(yīng)先將泵內(nèi)空氣排凈，在有防腐油脂從灌注管口流出時方可實(shí)施灌注，當(dāng)錨具高點(diǎn)注漿孔有油脂溢出方可關(guān)閉球閥并加壓至后錨壓力為 1 MPa 后關(guān)閉高點(diǎn)球閥，持壓 10 min 無漏油及滲漏后泄壓并拆除球閥，然后用堵頭將注漿孔封堵密實(shí)。

4 結(jié)語

巴河特大橋采用等值張拉法，鋼絞線逐根穿索、張拉，在各股鋼絞線逐根掛索、逐根張拉完成后即可一次性整體張拉到位。工程實(shí)踐表明，該施工工藝精細(xì)合理、安全可靠、可行性高，不僅能夠確保斜拉橋的安裝施工精度，而且又提升了作業(yè)效率，各項質(zhì)檢指標(biāo)可很好滿足相應(yīng)規(guī)范與設(shè)計要求，可廣為類似橋梁施工項目借鑒參考。Q