雙塔鋼箱桁梁斜拉橋斜拉索安裝施工技術(shù)

趙干明，李海民

（柳州歐維姆工程有限公司，廣西 柳州545005）

1 工程概況

雙湖路跨雞啼門特大橋采用的是斜拉橋結(jié)構(gòu)形式，主跨部分為120m+210m+120m。斜拉橋使用到無(wú)黏結(jié)PE 鍍鋅鋼絞線，單根φ15.24cm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1 860MPa。斜拉索設(shè)置為雙索面，均置于中央分隔帶，并在塔頂處設(shè)置分絲管錨固結(jié)構(gòu)。依據(jù)工程需求，斜拉索總量64 根，構(gòu)成全橋的鋼絞線質(zhì)量約554t。

本橋使用到鋼箱桁架結(jié)構(gòu)，上塔柱掛索區(qū)相對(duì)狹窄，加大了斜拉索施工難度，不利于展索與掛設(shè)施工的順利開展。對(duì)此，從橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，確定適用于斜拉索施工的可行技術(shù)，為相關(guān)施工作業(yè)提供支持。

2 斜拉索安裝施工技術(shù)

2.1 斜拉索施工流程

基于斜拉索基本安裝需求，確定工藝流程，具體如下：

1）前期準(zhǔn)備：索鞍安裝、塔外平臺(tái)預(yù)埋、工廠備料及運(yùn)輸；

2）掛索準(zhǔn)備：鋼絞線下料、HDPE 管焊接、錨具安裝、施工平臺(tái)搭設(shè)；

3）掛索、張拉：HDPE 管吊裝、鋼絞線穿束及張拉；

4）索力調(diào)整（備用）：斜拉索索力調(diào)整；

5）附件安裝及防護(hù)：附屬構(gòu)件安裝、錨具防護(hù)。

2.2 主塔索鞍安裝

主塔索鞍安裝具體內(nèi)容如下：

1）當(dāng)使用塔吊展開索鞍的吊裝作業(yè)時(shí)，在操作過(guò)程中需確保索鞍吊裝安全性，不可與搭設(shè)好的腳手架等結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，以免出現(xiàn)索鞍變形現(xiàn)象。

2）加工過(guò)程中，以索鞍端部與中部的難度較大，易出現(xiàn)加工誤差。若2 個(gè)區(qū)域的標(biāo)高無(wú)法同時(shí)達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，則需要以端部標(biāo)高為準(zhǔn)，嚴(yán)格控制索鞍標(biāo)高[1]。

3）精確定位索鞍位置，在此基礎(chǔ)上采取臨時(shí)固定措施，實(shí)際操作中應(yīng)注重焊條的選擇與電壓的控制，不可出現(xiàn)焊穿索鞍的問(wèn)題，較為可行的是將索鞍固定在加勁板上。

2.3 塔外施工平臺(tái)

本項(xiàng)目至主橋合龍之前均設(shè)有塔吊裝置，因此無(wú)需搭建塔頂?shù)跹b平臺(tái)。斜拉索左右幅間距相對(duì)較小，約為1m，索垂直方向上的高度約0.8m。對(duì)此，確定塔外平臺(tái)設(shè)計(jì)方案：主塔置于中分帶上，采用矩形截面鋼混結(jié)構(gòu)，具體有：橫橋向?qū)?.5m，順橋向?qū)挾?～6m。此外，在橫橋向側(cè)面塔設(shè)置景觀槽口，塔柱設(shè)置4 個(gè)倒角。主塔高度32.9m，于塔頂設(shè)置0.9m 高裝飾段，形態(tài)呈四側(cè)向中間斜切的形式。

2.4 型鋼及預(yù)埋搭設(shè)塔外施工平臺(tái)方案

考慮到工程人員與設(shè)備的重量，設(shè)置的塔外平臺(tái)受力可達(dá)到400kg，于塔柱上預(yù)埋爬錐，該部分通過(guò)焊接的方式與型鋼穩(wěn)固連接。

3 鋼絞線掛設(shè)方案

3.1 1#～8#鋼絞線掛設(shè)穿索機(jī)掛索

2 個(gè)索面設(shè)置在中央分隔帶上，在穿索機(jī)的輔助下高效完成掛索作業(yè)。其具體流程有：

1）操作人員選取待處理的鋼絞線，將其置入HDPE 外套管內(nèi)，經(jīng)由連接裝置后最終進(jìn)入到中跨側(cè)塔端索鞍口。

2）將鋼絞線逐一穿入分絲管，并到達(dá)邊跨側(cè)索鞍口。

3）進(jìn)一步推送鋼絞線，使其經(jīng)過(guò)邊跨連接裝置后，進(jìn)入到邊跨側(cè)梁端，即進(jìn)入到HDPE 預(yù)埋管內(nèi)。

4）將引棒向上穿出，使其達(dá)到預(yù)埋管管口處。

5）梁下施工人員持續(xù)拉拔，與此同時(shí)位于梁上的人員則不斷地推動(dòng)，在二者的配合下移動(dòng)鋼絞線，使其順利穿出中跨側(cè)梁內(nèi)錨具，隨后解除連接頭與鋼絞線的連接關(guān)系，依據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)留適當(dāng)長(zhǎng)度，設(shè)置工作夾片。類似的，需要將邊跨側(cè)的引棒穿出預(yù)埋管口，有效連接引棒與鍍鋅鋼絞線，通過(guò)不斷牽引的方式將其穿出邊跨側(cè)梁錨具。經(jīng)上述操作，待鋼絞線順利穿出張拉端錨具后，即可解除連接頭與鋼絞線的連接關(guān)系，并隨之設(shè)置夾片。最后，共同處理細(xì)鋼絲與連接頭，使其進(jìn)入到后續(xù)孔。

6）通過(guò)單孔千斤頂展開初張拉作業(yè)，此環(huán)節(jié)操作時(shí)張拉力需得到有效的控制，具體為設(shè)計(jì)張拉力的10%～15%，結(jié)束之后再頂壓錨固，將頂壓力穩(wěn)定在10～15MPa。

7）依據(jù)上述提及的流程持續(xù)穿索與張拉，最終完成各鋼絞線的掛索作業(yè)。確定合適的鋼絞線穿索順序，從錨具頂部的排孔開始，逐步完成各項(xiàng)拉索作業(yè)。

3.2 9#～16#卷?yè)P(yáng)機(jī)推送式鋼絞線掛設(shè)

自9#索以后，需要得到卷?yè)P(yáng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)的支持，有序完成推送掛索作業(yè)。為滿足掛索要求，在中跨與邊跨處分別適配卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備，具體掛索流程與穿索機(jī)一致，基于穿索機(jī)提供的摩擦式推送力，將其有效轉(zhuǎn)變?yōu)榫頁(yè)P(yáng)機(jī)的牽引推送。遵循如下流程完成單側(cè)循環(huán)卷?yè)P(yáng)機(jī)的掛索作業(yè)：

1）在橋面端搭設(shè)操作平臺(tái)，將導(dǎo)向輪就位于穿入端。在三角牽引系統(tǒng)的支持下，完成鋼絞線的安裝作業(yè)，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼絞線，使其到達(dá)橋塔鞍座導(dǎo)管出口處，在持續(xù)推送之下，進(jìn)一步進(jìn)入鞍座分絲管，結(jié)束上述作業(yè)后，鋼絞線進(jìn)入到另一側(cè)錨固區(qū)。

2）在橋塔預(yù)埋件處增設(shè)臨時(shí)固定裝置，于該處安裝1 個(gè)1#定滑輪，同時(shí)在塔底處安裝2#定滑輪，最后需在索梁錨固處安裝3#定滑輪。共使用到2 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，將其分別置于塔根與索梁錨固區(qū)，當(dāng)各定滑輪安裝到指定位置后，處理1#卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，使其繞2#定滑輪并進(jìn)入到指定操作平臺(tái)上。鋼絲繩經(jīng)過(guò)1#定滑輪后，將進(jìn)入到HDPE 套管，需要從套管下部穿出，在經(jīng)過(guò)3#定滑輪后實(shí)現(xiàn)與2#卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩的有效連接[2]。此時(shí)，上索側(cè)將會(huì)產(chǎn)生1 個(gè)具有閉合性質(zhì)的三角牽引系統(tǒng)，在1#卷?yè)P(yáng)機(jī)的作用下可以有效提升鋼絲繩，而在2#卷?yè)P(yáng)機(jī)的作用下便可收回。

3）當(dāng)鋼絞線到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，需連同盤架穩(wěn)固置于臨近主梁操作平臺(tái)的區(qū)域，在平臺(tái)下方設(shè)置輪軸以達(dá)到輔助放索的效果，將鋼絞線卡于橡膠槽內(nèi)，通過(guò)輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可持續(xù)牽引鋼絞線，從而達(dá)到穿索的效果。

4）鋼絞線穿索初期階段，需針對(duì)鋼絞線端頭采取固定措施，即通過(guò)穿索板實(shí)現(xiàn)與牽引鋼絲繩的穩(wěn)固連接。關(guān)于穿索板的基本材料，以弧形鋼板為宜，可避免牽引鋼絲繩與鋼絞線纏繞的現(xiàn)象。此外，在穿索作業(yè)中，需優(yōu)先安裝上層鋼絞線，在此基礎(chǔ)上再逐步安裝下層鋼絞線，每完成一根鋼絞線的安裝作業(yè)后，均要適當(dāng)張拉，要求各次的張拉力保持一致。

5）從鋼絞線端頭部分開始，以10m 為間距分別設(shè)置多個(gè)繩扣，在各個(gè)繩扣內(nèi)通過(guò)塑料扎絲的方式將牽引鋼絲繩與鋼絞線扎緊，從而避免二者發(fā)生纏繞，確保鋼絲繩能夠順利退出。

6）在1#卷?yè)P(yáng)機(jī)的支持下收緊鋼絲繩，此時(shí)在繩扣與牽引鋼絲繩的雙重作用下，使得鋼絞線順利到達(dá)HDPE 外套管內(nèi)，并順著該套管進(jìn)一步提升，使其到達(dá)塔上鞍座處。

7）伴隨鋼絞線的持續(xù)提升作業(yè)，需做好鋼絞線與鋼絲繩的固定處理，此環(huán)節(jié)宜在主梁操作平臺(tái)上進(jìn)行。鋼絞線不斷提升，待穿出HDPE 外套管上端后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要將繩扣與扎絲拆除，從而將鋼絞線端頭部分置入到相應(yīng)的鞍座導(dǎo)管內(nèi)。

8）繩扣安裝位置尤為講究，需控制在鋼絞線固定的范圍內(nèi)，具體指的是鋼絞線端頭至塔端出口處。

當(dāng)鋼絞線在穿索側(cè)不斷推動(dòng)時(shí)，若順利穿出塔壁另一側(cè)鞍座時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要將出塔的鋼絞線穩(wěn)固置于HDPE外套管內(nèi)。在三角牽引系統(tǒng)的持續(xù)推動(dòng)下，鋼絞線將進(jìn)入到鞍座內(nèi)，而存在于對(duì)面?zhèn)鹊匿摻g線則會(huì)受到自重的影響，隨之表現(xiàn)出沿著HDPE 外套管移動(dòng)最終進(jìn)入到主梁拉索錨固區(qū)的現(xiàn)象。分析塔上導(dǎo)管出口位置，若該處與鋼絞線標(biāo)記的位置一致，表明鋼絞線已經(jīng)穿索到位[3]。基于上述流程重復(fù)穿索與張拉，最終完成各鋼絞線的掛索作業(yè)。

3.3 斜拉索二次張拉及索力調(diào)整

基于上述方式持續(xù)操作，分析索力與橋梁線形情況，合理調(diào)節(jié)索力，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求相符。針對(duì)斜拉索二次張拉，并使其達(dá)到設(shè)計(jì)索力值。結(jié)束橋面各環(huán)節(jié)以及附屬工程的操作后，針對(duì)全橋展開索力檢測(cè)，并合理調(diào)節(jié)索力。在此過(guò)程中，需將調(diào)索工況、張拉油壓等參數(shù)完整記錄好，當(dāng)鋼絞線被張拉到指定位置后，需要在打緊器的輔助下打緊夾片。適當(dāng)調(diào)節(jié)索力，當(dāng)其與設(shè)計(jì)值相符后，便完成了調(diào)索作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，斜拉索施工對(duì)技術(shù)水平提出了較高要求，在實(shí)際施工中，應(yīng)以工程情況為準(zhǔn)制訂合適的方案。本文提出一些斜拉索施工技術(shù)，以期給類似工程提供指導(dǎo)，確保斜拉索施工質(zhì)量，推動(dòng)雙塔鋼箱橫梁斜拉橋事業(yè)的發(fā)展。