巴河特大橋斜拉索安裝施工關鍵技術

李志強

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，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形式，斜拉索作為斜拉橋的重要受力構成，其安裝施工質量的好壞直接決定著整個斜拉橋的施建質量與使用壽命。然而，整個施工過程中如若操作不當，就會造成索體 PE 層受損、兩端鋼索受力不均等質量問題。因此，要求施工技術人員必須規范操作，并結合項目實際把握關鍵施工技術要點，以有效保證斜拉索的安裝質量。

1 工程概況

巴河特大橋位于湖北省黃岡市黃州區及浠水縣境內，為跨越巴河而設。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 預應力混凝土矮塔斜拉橋。中心 22# 主塔，為墩、梁、塔固結；邊塔 21#、23#，為梁、塔固結。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，主梁內設置錨固梁，張拉端設在梁上。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，成盤鋼絞線運至現場后，按要求放盤、下料組合成拉索，然后利用循環牽引系統將下好料的鋼絞線提升至相應位置。

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行臨時錨具、監測傳感器的安裝，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測傳感器讀數進行檢測，之后每根鋼絞線的張拉力均按照傳感器的讀數予以控制［1］。巴河特大橋斜拉索索力控制標準為：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 斜拉索安裝施工關鍵技術

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 施工關鍵技術

3.2.1 鋼絞線下料

鋼絞線下料時，應首先對索盤質量保證書、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，以免因來回搬運而損壞鋼絞線 PE 層。

1）場地準備。下料前，應對橋面浮渣、雜質予以細致清理，并鋪設做隔離與防護用的彩條布。放索時，須于轉彎位置安設專用防護滾輪，使鋼索行進時不會損傷PE層，對于PE層發生損壞的須及時修復處理［2］。

2）確定下料長度。根據設計施工的尺寸要求，計算得出無應力狀態下的鋼絞線長度，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。根據張拉與錨固作業的要求，將鋼絞線兩端 PE 層剝除一定長度，剝除時應避免對環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。其中，塔端鋼絞線 PE 層應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后，切除端頭 12 cm 范圍內外圈 6 絲，復原鋼絞線并用 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 HDPE 管的設計長度要求兩端各加 5 cm 后進行下料、焊接，每條鋼索兩根。第二，焊接前，旋轉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動旋刀削平。第三，焊接時，應在焊縫滿足相關要求并硬化后方可撤去焊接壓力，并按照段管編號、長度、預熱溫度、卷邊高度為 1 mm 時的預熱壓力、完成預熱的加熱時間、切換時間、焊接壓力與時間、冷卻時間等對各項參數予以控制（見表 1）。

2）安裝控制。首先，吊裝 HDPE 管前，應先將焊好的套管運輸至施工段橋梁兩側，然后將橋梁梁端圓形防水罩、不銹鋼防護管、主塔端連接裝置以及錨固筒等進行組裝、固定。其次，HDPE 管安裝施工前，應在套管兩側位置安裝鋼索專用抱箍，并墊設 3～5 mm 橡膠板增大抱箍摩擦力，之后利用塔吊設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行起吊，待吊運套管至主塔指定位置后，穿鋼絞線至塔內錨具孔用夾片夾緊，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，應先將錨具孔、密封筒、錨筒內壁徹底清理干凈，然后按照下部注漿孔、上部排氣孔的順序將錨板固定好；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盡量保持一致，且偏差應＜5 mm；④中跨、邊跨錨板與安裝在主塔的分絲管錨孔應保持對齊，從而防止鋼絞線出現打絞、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。

具體內容包括以下 5 個方面。

1）將成盤的鋼絞線運輸至穿索點附近，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牽引系統并與托板固定好，然后通過專用循環系統牽引鋼絞線至主塔柱作業面的指定位置處。

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，之后通過循環系統將鋼絞線穿過前端 HDPE 管至預埋管口，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，穿出鋼絞線長度應滿足單根張拉作業的長度。

4）調整前、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，防止發生打絞。

3.2.5 單索張拉、錨固

1）完成鋼絞線掛索后即可進行張拉作業，單根鋼絞線張拉時須對張拉油壓、張拉力、監測傳感器、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施張拉，初始張拉時應按照設計張拉力的 15 % 實施張拉，并逐根對鋼絞線張拉力進行調整，確保每根鋼絞線張拉時的應力值保持一致，從而使索力均勻，保證斜拉索施工質量。

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力應以壓力表數值為主，以監測傳感器數值為輔進行控制。整個張拉過程中，通過監測傳感器的讀數對張拉予以動態調控，具體如下：假設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 實施張拉，張拉第二根鋼絞線至與N1的值接近后，讀監測傳感器數值，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，讀監測傳感器數值，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的張拉力值進行補張拉。

4）完成整索的張拉作業后，即整索張拉值約為N=（N1-△Ni-1）×37，然后將設計張拉值T與N進行比較，若索力不滿足要求，則需要對索力予以適當調整，以確保全橋段斜拉索張拉后的索力能夠滿足相關設計要求。

3.2.6 整體調索

整體調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，先進行張拉后對鋼絞線應力進行卸載，然后調整夾片直至滿足索力要求后錨固［5］。整體調索張拉時，應將張拉至錨具螺母與工作帽脫離時的油表讀數作為初始應力，然后分級張拉至設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 張拉值進行超張拉，持荷 3 min 后錨固，整體張拉應同步對稱進行，張拉時應按照張拉值一次張拉到位，不得進行二次調索。

3.2.7 后期處理

1）防松裝置安裝。完成最后的調索后，為確保夾片與鋼絞線能夠實現充分咬合，防止鋼絞線因低應力作用而發生滑絲，可逐根對主塔梁端鋼絞線實施預壓后安裝防松裝置。

2）索箍、減震器安裝。完成整體調索后即可進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，應先安裝假索用緊索器收緊，使其設計斷面呈正六邊形，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-橡膠混合結構，減震器安裝施工要點如下：首先，減震器安裝前，應先對整索的偏斜度進行檢查，如若偏斜超標應利用千斤頂或手拉葫蘆進行糾偏；其次，在預埋管內套入梁端減震器，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 防護處理

根據相關設計要求，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罩，保護罩安裝時應在保護罩和錨板接觸面均勻涂抹一層膩子，以提升保護罩的密封性，避免后期出現漏油現象。其次，錨具密封筒采用注漿泵灌注一定量的專用防腐油脂，灌注前應先將泵內空氣排凈，在有防腐油脂從灌注管口流出時方可實施灌注，當錨具高點注漿孔有油脂溢出方可關閉球閥并加壓至后錨壓力為 1 MPa 后關閉高點球閥，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。

4 結語

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。工程實踐表明，該施工工藝精細合理、安全可靠、可行性高，不僅能夠確保斜拉橋的安裝施工精度，而且又提升了作業效率，各項質檢指標可很好滿足相應規范與設計要求，可廣為類似橋梁施工項目借鑒參考。Q