鐵路斜拉橋平行鋼絲斜拉索施工技術與造價分析

羅娟

中鐵大橋局集團有限公司工程經(jīng)濟部（430050）

鐵路斜拉橋平行鋼絲斜拉索施工技術與造價分析

羅娟

中鐵大橋局集團有限公司工程經(jīng)濟部（430050）

近年鐵路斜拉橋施工斜拉索具有長度長、截面大、自重重、施工難的特點，現(xiàn)行鐵路斜拉橋斜拉索定額與實際施工已不完全適應。這里以國內(nèi)某大跨鐵路斜拉橋為例，介紹了鐵路斜拉橋平行鋼絲斜拉索的施工技術，并編制了鐵路平行鋼絲斜拉索定額。

斜拉索；施工；造價分析

0 引言

近年，我國鐵路橋梁飛速發(fā)展，鐵路大跨度斜拉橋應用不斷增多，呈現(xiàn)出“大跨、高塔、重索”的特點。目前，已建成的主跨跨度最大的鐵路斜拉橋為合福客專銅陵鐵路長江大橋，其主跨跨度達630 m是我國1981年建成的首座鐵路斜拉橋紅水河橋主跨跨度96 m的6.56倍。隨著斜拉橋主跨的增大，作為斜拉橋三大結構塔梁索之一的斜拉索規(guī)格亦大幅增大，最大單根索重超40 t,最大索長300 m以上，施工安裝難度增大。而現(xiàn)行鐵路斜拉索定額基礎編制資料的單根最大索重僅14 t，定額中所列斜拉索掛設施工工藝及機械設備規(guī)格已不適應當前大跨度鐵路斜拉橋的需要，現(xiàn)行鐵路斜拉索定額亟需進行修訂。

1 工程概況

某鐵路大橋采用（101.5+188.5+580+217.5+ 159.5+116.0）m雙塔鋼桁梁斜拉橋方案，大橋全長1 363 m，鋼桁梁下弦為4線鐵路。主梁為三片主桁的鋼桁架結構，主桁中心距結構形成“N”字型桁式，橫向中心距2×14 m,桁高15 m,節(jié)間距為14.503 m。主塔采用鋼筋混凝土結構，塔高198 m。主塔斜拉索為空間三索面，立面上每塔兩側共18對索，全橋斜拉索共計216根。斜拉索采用熱擠聚乙烯Φ7熱鍍鋅平行鋼絲拉索,平行鋼絲的抗拉標準強度Rby=1 670 MPa，采用PESC7-211、PESC7-241、PESC7-283、PESC7-313、PESC7-349、PESC-367等6種規(guī)格。斜拉索由整股平行鋼絲用高強纏包帶纏緊后外擠雙層雙螺旋線HDPE護套，單根索長89.199～301.750 m，單根索最大重量9.4～37.3 t（含PE、錨具重量），兩端錨具均采用張拉端冷鑄錨具。該橋斜拉索布置如圖1。

圖1 某橋斜拉索布置圖

2 斜拉索施工方案

因工期安排需要，該橋斜拉索需部分采用塔梁同步施工，即前期部分鋼梁節(jié)間架設、斜拉索掛設張拉施工與橋塔上塔柱錨固區(qū)上段施工同時進行(一邊進行鋼梁架設，一邊同步向上逐段進行上塔柱澆筑)。每架完1個節(jié)間鋼梁，掛設張拉l組斜拉索(每組共6根，每側各3根，6根同時對稱張拉)，然后架梁吊機前移，架設下一節(jié)間鋼梁。鋼梁架設后再掛設安裝下一組斜拉索。按照上述步驟依次循環(huán)架梁掛索，直至架梁完成。

斜拉索的安裝包括:運輸及上橋面、塔端提升及掛設、梁面展索、梁端牽引就位、塔內(nèi)牽引及張拉。根據(jù)斜拉索的重量、長度、設備起吊能力以及現(xiàn)場實際情況,結合斜拉索塔端為張拉端、梁端為固定端（錨杯錨固在梁面鋼錨箱）的形式，采用先塔后梁的總體安裝方案，分別將全橋斜拉索分為短索、中索及長索三種方式進行安裝。

2.1 短索施工

短索（1～4#）:1～4#成盤斜拉索自重小于12.2 t，利用塔吊上橋（鐵路面），并可利用塔吊完成塔端掛設。1～2#斜拉索錨杯螺母戴帽，3～4#斜拉索張拉桿副螺母戴帽。塔吊將索體脫空后上桁面展索，梁端錨杯使用50 t汽車吊牽引系統(tǒng)牽引到位（錨杯螺母按設計位置旋入錨杯）。最終，塔端同索號6根索同步對稱進行張拉作業(yè)。

2.2 中索施工

中索（5～10#）:5～10#成盤斜拉索利用75 t提升站吊取上橋（鐵路面），再用運輸車送至塔柱兩側指定位置。利用2臺塔吊抬吊的方式完成塔端提升及掛設，張拉桿副螺母戴帽。塔吊將索體脫空后在上桁面展索，梁端錨杯使用50 t汽車吊牽引系統(tǒng)牽引到位（錨杯螺母按設計位置旋入錨杯）。最終塔端同索號6根索同步對稱進行硬牽引及張拉作業(yè)。

2.3 長索施工

長索（11～18#）:11～18#成盤斜拉索邊跨側70 t，架梁吊機上橋（鐵路面）。此時主塔已封頂，利用塔頂?shù)跫芡瓿伤颂嵘皰煸O，張拉桿副螺母戴帽。塔頂?shù)跫軐⑺黧w脫空后在上桁面展索，梁端錨杯使用50 t汽車吊，20～40 t卷楊機牽引系統(tǒng)輔助牽引，200 t軟牽引系統(tǒng)牽引到位（錨杯螺母按設計位置旋入錨杯）。最終，塔端同索號6根索同步對稱進行硬牽引及張拉作業(yè)。

3 斜拉索施工布置

3.1 塔頂布置

塔頂裝飾墻施工完畢后，塔頂設置一個有3個工作面的吊架，吊架承載力不小于40 t。在塔柱預應力爬架拆除后，用于塔端斜拉索安裝（11～18#）。塔端頂板共6個進人洞，其中3個進人洞處各布置一臺5 t卷揚機，用于塔內(nèi)翻頂和斜拉索輔助牽引。在塔柱未封頂前，將5 t卷揚機置于塔內(nèi)承載平臺上(為確保施工安全，在卷楊機承載平臺上設置雙層防護平臺)。

3.2 塔柱內(nèi)、外布置

1）塔內(nèi)主要采用普通鋼管腳手架通長架設平臺。在1#、5#、7#、9#、11#、13#、15#、17#斜拉索齒塊處各設一操作平臺，作為塔柱未封頂時5 t卷楊機和張拉設備的承載平臺。單塔內(nèi)配置6套硬性牽引及索力張拉系統(tǒng)。

2）塔外在11～18#斜拉索索道管處設置活動平臺，通過塔壁預埋錐形螺母固定，施工平臺上平面至塔外索道管下端口垂直高度在1.2 m，在11～18#斜拉索塔端掛設前提前安裝到位，便于操作人員下到塔柱外近距離觀察牽引效果。

3.3 梁面布置（單塔）

1）主梁鐵路面:布置20 t、50 t放索盤各2臺，用于成盤斜拉索橋上安裝；4套梁端卷揚機牽引系統(tǒng)（20 t或40 t），2套橋面展索牽引系統(tǒng)（5 t）。

2）主梁上桁面:在主邊跨索道管旁順橋向通長設置三條3 m寬的展索通道，錨杯小車及單軸小車若干，組成上桁面脫空展索系統(tǒng)。單軸小車與錨杯小車的作用是為防止斜拉索在展開過程中與梁面接觸，損壞斜拉索外層PE層護套、錨杯絲扣及鍍鋅層。斜拉索展開時，在索體下面每隔4～5 m放置一個單軸小車，小車、索體及錨杯間加墊橡膠層以保護拉索。配置4套導向系統(tǒng)、軟牽引系統(tǒng)。導向系統(tǒng)與鐵路面卷楊機牽引系統(tǒng)配合，完成1～10#斜拉索梁端牽引到位的工作；導向系統(tǒng)、鐵路面卷楊機牽引系統(tǒng)及軟牽引系統(tǒng)配合,完成11～18#斜拉索梁端牽引到位的工作。

4 造價分析

4.1 勞動組織及施工周期

某橋斜拉索共216根，總重4 135 t，單塔斜拉索重2 067.5 t。斜拉索施工勞動組織采用一班制，其勞動組織情況及施工周期見表1。

表1 某橋斜拉索勞動組織及施工周期（單塔）

4.2 主要機械設備

主要機械設備見表2。

4.3 主要臨時設施數(shù)量

主要臨時設施數(shù)量見表3。

表2 某橋斜拉索掛設主要機械設備（單塔）

表3 某橋斜拉索掛設主要輔助設施數(shù)量表（單塔）單位:t

鐵路橋的上橋面無走行通道，掛索需要型鋼及鋼板制成的展索通道，其用鋼量較大。公鐵兩用橋公路橋面即為掛索通道,為使定額具有通用性，在定額編制時臨時輔助設施未考慮展索通道，需另算。

4.4 參考定額

根據(jù)該橋施工數(shù)據(jù)經(jīng)過整理分析及數(shù)據(jù)處理后，編制了鐵路鋼桁梁斜拉橋平行鋼絲斜拉索施工的參考定額，供類似工程參考，見表4。根據(jù)《關于調(diào)整鐵路基本建設工程設計概預算綜合工費標準的通知》(鐵建設【2010】196號)、《鐵路工程建設材料基期價格(2005年度)》和《鐵路工程機械臺班費用定額》(鐵建設【2006】129號)，測算的每10 t斜拉橋平行鋼絲斜拉索掛設與現(xiàn)行鐵路定額QY-620對比基價高33.0%，其中人工費提高4.7%、材料費降低13.4%、機械費提高58.9%；測算的每根平行鋼絲斜拉索張拉與現(xiàn)行鐵路定額QY-621對比基價降低20.5%,其中人工費降低43.1%、機械費提高29.1%；測算的每根-次平行鋼絲斜拉索調(diào)索與現(xiàn)行鐵路定額QY-622對比基價降低1.0%，其中人工費降低29.9%、機械費提高75.7%。

表4 鐵路斜拉橋平行鋼絲斜拉索掛索、張拉、調(diào)索參考定額

基價23 800.94039.63247.25元1其中510.36127.21人工費3 239.02材料費3 552.75機械使用費17 009.18529.27120.04

掛索工作內(nèi)容:掛索,塔頂鷹架、腳手架、塔內(nèi)平臺、索盤支架、入索裝置、梁端錨箱平臺等臨時設施制安拆。

張拉工作內(nèi)容:梁架設過程中將索力張拉至設計索力。

調(diào)索工作內(nèi)容:合龍后調(diào)整索力。

[1]李雨潔,李多修.大跨度鋼桁梁斜拉橋架設技術與經(jīng)濟分析[J].鐵路工程造價管理,2005(6).

[2]秦基珍,許惠燕.斜拉橋高索塔液壓自爬模法施工及經(jīng)濟分析[J].鐵路工程造價管理,2013(3).

[3]鐵建設【2003】34號,鐵路工程基本定額[S].

[4]鐵建設【2010】223號,鐵路工程橋涵預算定額[S].

[5]鐵建設【2010】196號,關于調(diào)整鐵路基本建設工程設計概預算綜合工費標準的通知[S].

[6]鐵建設【2006】129號，鐵路工程建設材料基期價格（2005年度）和鐵路工程施工機械臺班費用定額(2005年度)[S].