大跨徑懸索橋主纜纏絲施工工序控制探討

楊云全 侯順奇 李坤霖

（山東宇通路橋集團有限公司，山東 東營 257300）

在大跨徑懸索橋服役期間，主纜因化學腐蝕產生銹蝕，導致承載力下降。為延長主纜使用壽命，必須采取有效措施阻隔主纜與外部環境，保證其結構內部的水密性和氣密性。大量工程實踐證明，纏絲和涂裝結合的防護技術可取得較為理想的主纜結構防護效果，延長懸索橋使用壽命。

一、工程概況

以某鋼箱梁懸索橋為例，其主纜屬于懸索橋永久性結構，為保證主纜結構耐久性，主纜防護采用S形鍍鋅鋼絲纏繞形式，并用環氧樹脂+氟樹脂[1]涂裝主纜表層，除濕系統設置在主纜結構內部。除索鞍至第一個封閉索夾位置外的兩索夾間主纜表面位置均需纏絲處理，共劃分為145個纏絲區段。結合鋼箱梁實際吊裝情況及設計要求，應按照先中跨、后邊跨的次序實施主纜纏絲施工，從塔頂開始依次向中跨跨中方向或是從錨錠位置向橋塔方向進行。按照起始端→中間→終端→索夾跨越的次序實施懸索橋主纜纏絲，兩索夾間各主纏絲區間內鋼絲均在中間位置對接，且纏繞鋼絲張力始終控制在275kN～280kN范圍。

二、施工準備

在纏絲前全面清理主纜表面，并涂裝磷化底漆，刮涂防護膩子；借助纏絲機將鋼絲纏繞至儲絲盤上，并按照300kg/盤的重量控制。根據纏絲齒圈轉1圈纏絲機走行8mm的設計要求調整纏絲和機械走行速度，并將纏繞鋼絲間隙控制在0.8mm的評定標準以內。提前1～2個纏絲區間將纏絲處主纜緊纜捆扎鋼帶剪除；考慮到錨道在鋼箱梁吊裝前已吊掛于主纜上，主纜纏絲施工至錨道改吊處時，應提前拆除錨道改吊繩，方便主纜纏絲，纏絲結束后再予以恢復。

（一）纏絲設備選擇

該項目采用ZLC-1000型纏絲機，該纏絲機主要纏繞φ4mm低碳鍍鋅鋼絲，改進后能纏繞S形鋼絲，跨越夾索方式為齒圈人工開閉、自動跨越，允許主纜最大傾角為35°；其余性能[2]如表1所示。

表1 ZLC-1000型纏絲機性能

該型號纏絲機遭遇索夾與吊索時調整為液壓驅動模式，在傳感器控制下可連續行走，自動跨越，作業效率明顯提升；其轉速自動與機械走行速度匹配，能保證纏絲后隨即緊扣，并通過微調裝置適應S形鋼絲纏繞及鋼絲直徑公差、纏絲節距等的變動。

（二）鋼絲選擇

主纜纏絲即通過專用纏絲設備和設計張力將鍍鋅鋼絲牢固密匝纏繞于主纜，采用S形鋼絲纏繞工藝，S形鋼絲不設膩子層，所形成的空間體系完全封閉，防腐性能更優，并能充分適應主纜變形，所具有的主纜防護性能更加優越，其防護體系如圖1所示。

圖1 S形鋼絲防護體系

為確保該大跨徑懸索橋主纜“先纏絲后鋪裝”工序順利進行，纏絲所用鋼絲必須同時承受主纜所受一期荷載和橋面鋪裝所受二期荷載，所用鋼絲必須具備較高強度及較大安全儲備，避免纏絲過程中因拉力過大造成鋼絲斷裂，以及在環境突變情況下，因纏絲鋼絲收縮但主纜未跟隨變化時鋼絲受主纜撐脹而發生斷裂。與此同時，纏絲鋼絲還必須具備較優的延展率和較低的彈性模量，便于纏繞施工。為防止纏絲松散而無法順利發揮主纜保護作用，纏絲接頭必須牢固焊接，且纏絲鋼絲必須具備良好的可焊接性，并能承受較高的溫度而不變形[3]。

根據工程設計要求，該大跨徑懸索橋主纜纏絲鋼絲抗拉強度必須在550MPa以上，屈服強度應達到350MPa以上，焊接部位拉力嚴格控制在3kN～5kN范圍內，彈性模量不超出1.45×105MPa～1.55×105MPa范圍。

三、纏絲施工工序控制

（一）起始端主纜纏絲

將纏絲機移動至施工區域內接近索夾位置，安裝好兩個儲絲輪，儲絲輪端與索夾端距離控制在3cm～5cm；通過鋼絲鉗將雙股纏絲頭扭掛在索架螺桿處，纏絲機以最慢速點動纏絲三圈后停機，以鋁熱焊焊接方式緊固纏絲接頭。重啟纏絲機后再點動纏絲4圈～5圈并停機，隨后以同樣方式焊接纏絲接頭并將多余鋼絲切除。由人工通過硬木棒將纏絲圈推進索夾端環槽中，并將尼龍楔子填塞進索夾端，加固鋼絲。將纏絲齒圈回退至儲絲輪并使其與纏繞鋼絲保持平行，以便展開中間纏絲。

（二）索夾端部以外的中間部位纏絲

完成起始端主纜纏絲施工后，按照匹配性原則重新調整纏絲與走行速度，無誤后點動纏絲。纏絲過程應確保纏絲機后端與索夾端面緊靠，前后行走架位于纏絲機前后端機架處，通過手拉葫蘆固定纏絲機和錨道門架索。當纏絲長度達到1m時通過鋁熱焊方式焊接鋼絲并打磨，將前后機架和主纜間夾緊裝置松開使纏絲機處于走行狀態，并通過電機驅動方式前移機架，就位后固定處理。

索夾端部以外的中間部位纏絲接頭采用鋁熱焊劑并聯焊接，鋼絲搭接處焊點數量應為2～3個，焊點外觀應呈凸出狀，并通過砂輪機打磨后保留1mm高度，纏絲焊點布置情況詳如圖2所示。

（三）末端主纜纏絲

圖2 中間部位纏絲焊點布置情況

待懸索橋索夾端部以外中間部位纏絲至與下一索夾端相距1m時纏絲機回轉系統會受到索夾干擾，必須暫停纏絲，并通過鋁熱焊方式焊接固定鋼絲。此后將鋼絲調整至導向輪后繼續纏絲至索夾端面，并將鋼絲端頭預留出4mm～5mm長度，以鋁熱焊方式緊固焊接后切斷鋼絲，通過人工方式將預留出的鋼絲端頭纏入索夾槽口內部。

（四）索夾跨越

通過步履形式實施纏絲機跨越索夾操作，這一過程中設置于導軌上的滑動機架應密切配合纏絲機前后端機架，并順次起落和移動垂直頂升結構以完成索夾跨越。纏絲機架移動整個過程中的牽引力完全由機架頭部卷揚機提供。

（五）進氣索夾、排氣索夾區間纏絲

進氣索夾和排氣索夾分別長110cm和90cm，均于纏絲完畢后安裝。進氣索夾、排氣索夾在區間纏絲施工時，必須先測放索夾位置，纏絲時在索夾兩端分別纏入10cm并焊接鋼絲，再在嚴格控制纏絲機纏絲稀疏的情況下繼續纏繞80cm～100cm，通過木棒將鋼絲打直并焊接好，繼續纏絲至進氣索夾、排氣索夾尾部。打斷索夾兩端焊接處，去除纏繞稀疏的鋼絲后安裝進排氣索夾。

四、結語

采用S形纏繞鋼絲，纏絲施工各環節均處于安全優質、高效可控狀態，顯著縮短了鋼絲暴露在外界環境中的時間，提升了主纜防護效果。檢測結果表明，主纜纏繞鋼絲張力、間隙、緊固性及外觀等均符合橋梁檢測評定技術要求。