OVM250A鋼絞線拉索在明月峽長江大橋中的應用

唐燕華

(柳州歐維姆工程有限公司 柳州市 545600)

鋼絞線斜拉索體系以多根PE防護鋼絞線作為斜拉索索體，兩端采用錨具通過夾片將鋼絞線拉索錨固在結構中。OVM250A鋼絞線斜拉索體系具有錨固性能穩定，疲勞性能好，在低應力狀態下夾持可靠等優點，斜拉索自由段采用HDPE外護套管作整體防護，形成多層防護結構，防腐性能卓越，采用“化整為零”的施工方法，且具有單根換索，節約維護成本等優點，主要適用于公路、鐵路、城市道路橋梁及其它結構。產品執行《無粘結鋼絞線斜拉索技術條件》(JT/T 771—2009)。

1 工程概況

明月峽長江大橋位于重慶市繞城高速魚嘴長江大橋下游約3km，連接長江南北兩岸，是中國首座不對稱鉆石型橋塔鋼桁梁斜拉橋，為雙層四線鋼桁架結構，孔跨布置為(62.5+125+425+175+75)m，中心里程為DK64+555.4,橋梁全長877.8m，共設2塔2臺2輔助墩，兩主塔位于長江南、北岸邊，一跨過江。主塔為雙柱式花瓶型空心矩形截面鋼筋混凝土結構，2#主塔高度為189.5m，3#主塔高度為203m。鋼桁架梁由兩片N行主桁架采用整體式節點，橋面為正交異性板密橫梁整體橋面系，主梁采用懸臂拼裝施工，斜拉索整體布置圖見圖1。

圖1 斜拉索整體布置圖

斜拉橋采用兩索面空間扇形布置，梁上間距12.5m，小里程主塔兩側各設13對斜拉索，大里程主塔兩側各設17對斜拉索。拉索規格為?15-73、85、91、109和127。全橋共布設60根拉索，拉索采用環氧噴涂鋼絞線，鋼絞線重量約1965t，拉索具有多層防腐措施(單根環氧鋼絞線、防腐油脂、外包單根PE和鋼絞線索外包HDPE護套管)，HDPE外護套管采用抗風雨激振型雙層雙螺旋線圓管護套。斜拉索采用OVM250A鋼絞線斜拉索體系、鋼絞線拉索體系構成，包括錨固段、過渡段和自由段[1]。

圖2 OVM250A鋼絞線拉索張拉端錨具和固定端錨具

2 OVM250A鋼絞線拉索施工工藝

斜拉索是斜拉橋中對主梁起彈性支承作用的重要索力構件[2]，良好的施工工藝是保證斜拉橋施工質量的關鍵。

2.1 按施工順序準備各個重要的工作面

2.1.1塔頂平臺搭設

利用塔吊，把需要的鋼材運送到2#、3#塔頂，焊工在塔頂位置按設計圖焊出塔頂平臺。每個塔兩個塔頂平臺，兩個塔共4個塔頂平臺。每個塔外平臺兩端面各安裝一臺高塔穿束機，中間安裝兩臺卷揚機，一臺用于吊裝吊籃，運輸人員從塔頂到塔內平臺。另一個用來吊裝塔內平臺。

圖3 塔頂平臺及預埋件布置圖

2.1.2塔外吊籠平臺安裝

該橋在塔中間安裝有牛腿支架平臺，塔吊把吊籠吊到平臺上。用4根Φ8鋼絲繩固定在塔頂平臺的端面支架，鋼絲繩下放到吊籠位置。吊籠與鋼絲繩安裝在塔端預埋管一側，吊籠外側2根Φ8高強鍍鋅鋼絲繩做成豎向安全繩(含兩個防墜裝置)，吊籠內側2根Φ8高強鍍鋅鋼絲繩做為升降機過道繩,在吊籠中間安裝一根Φ14鍍鋅鋼絲繩作為塔外吊籠的保險繩，此保險繩從塔頂門架放至到橋面。保險繩隨著建筑電動吊籃行走，當塔外吊籠到達施工點時，把安全繩的防墜器鎖緊，塔外施工人員將建筑電動吊籃固定，然后對塔外吊籠進行安全檢查，最后方可進行塔外施工。

2.1.3塔內移動平臺搭建

先在塔內一號索預埋管附近搭建一個固定平臺，在平臺上焊接一個長方型的架子，架子長3.5m，寬2.9m，高3.5m，剛好能夠通過塔內空間上下移動。通過塔頂平臺安裝的卷揚機吊裝長方形架子。移動平臺搭建完成。

2.2 HDPE外護套管的焊接

通過計算得出明月峽長江斜拉索每號索的總長度。

焊接長度：

L焊=L0-L6-L7-L8+L10

式中：L0—兩側塔梁錨墊板間距 (mm),該數據由設計院提供；

L6—梁端預埋管長度及錨墊板厚度之和(mm)；

L7—塔端預埋管長度及錨墊板厚度之和(mm)；

L8—塔端連接裝置長度(通常為6m)(mm)；

L10—HDPE外套管進入塔端連接裝置長度(mm),暫時取3000mm，根據當地最大溫差變化和施工時期的氣溫具體調整。

確定每根拉索HDPE外護套的管長后即可焊接。明月峽長江2#塔位于長江南岸，3#塔位于長江北岸。3#塔的懸臂掛籃施工快于2#塔，最先掛的是3#塔的一號索。由于橋面太短，管子需要的焊接工地太長，選擇在地面進行焊接。焊接工藝如下：

PE管焊接機接通電源，設定好焊接溫度，使加熱板預熱。同時PE外護套管固定在支架上面，注意使兩PE管的螺旋線相互連接。調整好夾具，使兩PE管外圓大小基本相同，這時用切刨刀同時旋轉切削兩PE管端面，之后再用加熱板加熱PE管端面，在加熱時間到達規定時間后，PE管端面對接一起。

HDPE管焊接操作步驟如下：

焊接機通電試機→調整發熱板溫度→檢查確認HDPE管規格→兩段待焊接的HDPE管放在機架和滾輪上，調整機架高度→調整HDPE管→切屑端面→發熱板加熱→焊接→焊縫檢查。

該大橋的需要的HDPE外護套管規格有4種，主要工藝參數如表1。

表1

通過以上HDPE管焊接工藝的方法，完成一號索外護套管所需要的長度。

2.3 3#塔一號掛索準備

(1)安裝Φ50塑料膠管，一端固定在塔頂平臺，另一端下發到橋面，主要目的是導向作用，鋼絞線從梁面的管口一直穿過，從塔頂的管口出來進入到高塔穿索機。

塔吊吊裝鋼絞線，放入放線盤，等待穿索。

(2)計米器安裝。在放索盤附近的橋面鋼板上焊接固定一節30cm長，Φ50鋼管，在鋼管上割個四方形的口。鋼絞線從管子通過，在鋼管上的割口放上滾輪，鋼絞線穿過鋼管，帶動滾輪運動，計米器通過計算滾輪的圈數，在計米器顯示出鋼絞線通過鋼管的長度。

2.4 上、下端錨具安裝

錨具安裝之前，檢測是否有損壞，用鋼絞線試穿錨具，查看錨孔、密封板孔位是否對齊，孔位不得有錯位等。

2.4.1張拉端錨具的安裝

先用塔吊把張拉端錨具吊到塔頂平臺，然后用5t卷揚機吊進塔腔內對應的預埋管口，用葫蘆吊安裝進預埋管里，旋轉錨具使錨板孔呈水平排列，排氣孔位于上端，灌蠟孔位于下端。

圖4 索錨具安裝固定示意圖

2.4.2固定端錨具的安裝

塔吊吊裝錨具到橋面上，用手動葫蘆調整錨固端錨具，使錨具端面與錨拉板端面貼合，調整梁端錨板的孔位與塔端的錨具孔排列一一對應。

2.5 穿索機喂鋼絞線

根據計算，一號索邊跨加強索89.55m，鋼絞線張拉端剝皮長度6.35cm，另一端固定端剝皮長度0.52m；普通索鋼絞線的計算長度為85.55m,鋼絞線張拉端剝皮長度2.19cm，另一端固定端剝皮長度0.52m；下三根等長鋼絞線，每根鋼絞線墩頭后用連接器相互連接，存放在放索盤里。塔吊再吊裝放索盤到塔外的牛腿托架平臺，在高塔穿索機預穿一根鋼絞線索，然后啟動穿索機，下放鋼絞線到放索盤，工人把放索盤的索用連接器連接，然后啟動高塔穿索機，把放索盤里面的三根索喂入高塔穿索機，高塔穿索機把喂入的鋼絞線索放進Φ50塑料管內，鋼絞線索在自重作用下，順著Φ50塑料管來到橋面，最后橋面放線盤的鋼絞線穿過計米器，再與Φ50塑料管出來的鋼絞線連接，所以通過喂鋼絞線，塔頂穿索機與橋面鋼絞線連接起來。

圖5 纏牽引繩安裝與提升第三根鋼絞線

2.6 HDPE套管吊裝

附件組裝，把塔端PE連接裝置套入HDPE外護套管中，再套入塔端減震器的圓環等附件，附件安裝完后，在HDPE外護套管端面20cm左右裝兩個抱箍，抱箍后面再箍兩個鋼絲繩做吊帶，一個吊點用來吊外護套管，另一個吊點等到外護套管到達塔外管口時用。抱箍主要兩個目的，一是可以卡住鋼絲繩吊帶在吊裝時滑落，二是可以用鐵線固定塔端PE裝置等附件在HDPE外護套管上。

圖6 外護套管附件和鋼絲繩吊裝示意圖

在外護套管穿入一個計算好長度的輔助鋼絞線，鋼絞線多出外護套管約2m，用兩個繩夾把鋼絞線固定在外護套管的鋼絲繩吊帶上。附件和抱箍夾具安裝完成后，把塔吊開始吊裝PE管到3號塔的一號索塔外管口附近，在管口焊接臨時吊點，再把外護套管的另一個鋼絲繩吊帶掛在臨時吊點上，這時塔吊鋼絲繩可以松開，完成HDPE外護套管的吊裝工作。

在塔吊協助下，梁端的外護套管吊到錨拉板管口，輔助鋼絞線穿好保護罩，減震器圈，下穿到固定端錨具，另一邊的塔端輔助鋼絞線連接好牽引鋼絲繩，松開繩夾，電動葫蘆拉牽引繩直到輔助鋼絞線穿入張拉端錨具到位，輔助鋼絞線兩端夾片打緊，千斤頂張拉鋼絞線到位。HDPE外護套管也被抬起到設計角度。方便下一步掛索工作的進行。

2.7 OVM250A鋼絞線單根掛索工藝

預先計算出每根鋼絞線的下料長度，下料長度公式:L=L0+A1+A2+L1+L2+△f1+△f2

式中：L0—張拉端、固定端錨墊板之間距離；

A1—塔端錨具外露量；

A2—梁端錨具外露量

L1—塔端張拉工作長度；

L2—固定端預留長度；

△f2—長度誤差修正長度。

計算完后，開始掛索。高塔穿索機啟動，鋼絞線受力移動，放索盤放索，鋼絞線向前，計米器開始計數，鋼絞線從橋面Φ50塑料管管口一直到塔頂穿索機，過了穿索機，鋼絞線又從塔頂往下走，到達一號索的塔外管口，然后進入已經臨時吊裝的HDPE外護套管，從梁端錨拉板的HDPE管出來，連接已經準備好的牽引繩，在牽引繩的作用下，鋼絞線順利進入固定端錨具中，在塔外平臺的人員，解下張拉端鋼絞線的連接器，紅色塑料套，然后再連接繩，塔外人員工作完成，通知塔內人員，塔內人員開始用電動葫蘆把鋼絞線拉進張拉端錨具，這個工作完后，塔外人員通知橋面人員，橋面人員調整鋼絞線外露長度后開始裝夾片。塔內人員也解下連接器，打入夾片放進張拉端錨具，然后安裝單根張拉千斤頂進行張拉預緊。

橋面的計米器計算鋼絞線長度到達下料長度后切割鋼絞線，按之前計算的長度剝PE，切斷的鋼絞線按張拉端長度剝除PE,放索盤的鋼絞線按固定端的長度剝除。剝好PE的鋼絞線留中心絲、墩頭、套靴紅色塑料帽，再用連接器把切斷的鋼絞線連接起來。等第一根鋼絞線張拉到位后，計米器清零，高塔穿索器拉鋼絞線進行下一個鋼絞線穿索過程。其單根掛索工藝流程圖見圖7。

圖7 鋼絞線安裝工藝流程圖

2.8 OVM250A鋼絞線單根張拉

在張拉端前面選取受外界影響最小的鋼絞線(通常把測力傳感器放置在第2排的第2根鋼絞線上，避免該鋼絞線受到HDPE自重影響[3])上安裝壓力傳感器并將其張拉到位，在張拉后續鋼絞線即將到位時，由于結構變形或溫度變化的影響， 在安裝有傳感器鋼絞線的索力會有所變化，傳感器也相應的變化，根據這個變化值調整第二根鋼絞線的張拉油壓，使之與第一根鋼絞線的現存索力相同，然后將其錨固，同理以后每根鋼絞線的張拉力均按壓力傳感器變化情況進行控制，即每根鋼絞線張拉力均與安裝傳感器的鋼絞線現存拉力相同。

經過嚴格控制OVM250A鋼絞線單根張拉工藝過程，能夠保證單束拉索中每根鋼絞線應力滿足設計要求，施工中每束斜拉索中單根鋼絞線之間的索力誤差不超過±2%[4]。

圖8 OVM250A拉索單根張拉示意圖

2.9 OVM250A鋼絞線整體調索

單根掛索張拉全部結束后，根據設計圖紙及監控單位指令對需要調索的斜拉索進行整體張拉調索。

圖9 OVM250A拉索整體張拉安裝圖

3 結語

明月峽長江大橋采用OVM250A鋼絞線斜拉索，其施工工藝在單根掛索新工藝主要是加入了計米器技術。以前沒有計米器，在剛掛前幾對索時，主要是在工地空地，把整捆鋼絞線解開，按下料長度切割鋼絞線，下好料的鋼絞線再卷回放索盤。該計米器的作用是邊掛索邊下料：在掛索的時候，放索盤放鋼絞線時，計米器就可以計算索長，大大縮短了鋼絞線施工時間，同時也節約了工作量；隨著工程的進展，后面掛索增加，鋼絞線下料長度越來越長，鋼絞線循環連接從三根變成兩根，以往是鋼絞線下料時到達標記點就可以切割鋼絞線，現在有了計米器的加入，下料長度可以精確計算，節約下料成本。實踐證明OVM250A鋼絞線拉索的施工技術在工程運用中成熟、可靠和專業。