矮塔斜拉橋平行鋼絞線拉索單根穿索、單根換索技術(shù)

孫濤 楊建武 易乾

摘 要：平行鋼絞線斜拉索體系具有可實現(xiàn)單根穿索、單根換索的優(yōu)點[1]，高斜拉索的安裝速度、延長斜拉索的使用壽命，目前在國內(nèi)的矮塔斜拉橋建設(shè)中日益推廣使用。本文結(jié)合九江新建快速路系統(tǒng)（一期）工程總承包（一標(biāo)段）項目矮塔斜拉橋平行鋼絞線拉索實際施工實踐，總結(jié)經(jīng)驗對斜拉索單根穿索、單根換索工藝進(jìn)行介紹，進(jìn)一步論證平行鋼絞線拉索單根穿索、單根換索技術(shù)具有可行性。

關(guān)鍵詞：平行鋼絞線拉索;單根穿索技術(shù);單根換索技術(shù)

一、引言

斜拉索作為斜拉橋主要的受力構(gòu)件，對維持整座橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)安全、結(jié)構(gòu)線形起著至關(guān)重要的作用。隨著平行鋼絞線體系在斜拉索體系中的廣泛應(yīng)用，在實際施工過程中，一般采用單根穿索、單根張拉的工藝控制索力的張拉力及均勻性，如果遇到斜拉索其中一根或者整根拉索嚴(yán)重?fù)p傷、鋼絞線超張拉、鋼絞線腐蝕、疲勞破壞等情況，通過單根換索的方式，可以更加快速、便捷、安全的完成斜拉索的更換，保證橋梁的安全，延長拉索的使用壽命。

二、工程概況

九江新建快速路系統(tǒng)（一期）工程總承包（一標(biāo)段）矮塔斜拉橋橋長250m，孔跨布置為（65+120+65）m，為雙塔斜拉橋，塔、墩、梁采用固結(jié)體系，橋梁平面位于R=350m圓曲線上。斜拉索為外傾式扇形雙索面，斜拉索在主塔塔頂通過分絲管式轉(zhuǎn)向鞍座連續(xù)通過，兩側(cè)錨固于箱梁懸臂處錨塊上。斜拉索采用單層PE防護單絲涂覆環(huán)氧涂層鋼絞線，規(guī)格為27-φs15.2m。

三、平行鋼絞線拉索結(jié)構(gòu)

本工程矮塔斜拉橋平行鋼絞線拉索設(shè)計為單側(cè)雙向錨固體系，索鞍部分采用分絲管技術(shù)，可實現(xiàn)單根穿索、單根換索。斜拉索的每根鋼絞線通過分絲管后，錨固在箱梁上。具體斜拉索構(gòu)造圖見圖2。

四、單根穿索工藝

（一）工藝流程

斜拉索塔端分絲管及梁端索導(dǎo)管隨結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行提前預(yù)埋，穿索前，安裝塔端、梁端施工平臺，將HDPE套管整體吊裝，并在塔端及梁端進(jìn)行臨時固定后進(jìn)行單根掛索施工。具體工藝流程如圖3所示。

（二）塔端、梁端平臺

（1）施工過程中通過在索塔塔頂安裝預(yù)埋件，用角鋼加工一個吊籃，將吊籃通過鋼絲繩安裝至塔頂預(yù)埋件上作為塔端施工平臺，通過橋面卷揚機控制吊籃的高度。

（2）斜拉索梁端部分處于主梁塊段翼緣板下方，單根掛索時，可直接利用主梁塊段施工用的掛籃外滑梁作為工作平臺，并安裝防護欄桿。

（三）鋼絞線準(zhǔn)備

將單根成盤的鋼絞線運至橋面穿索附近點，放入智能放索盤中，拆開鋼絞線的纏包帶，從外圈抽出鋼絞線的一頭（稱前端，與抗滑鍵距離端頭長的一頭），將最中間一根鋼絲進(jìn)行墩頭處理。

（四）單根穿索操作要點

（1）鋼絞線放入智能穿索機中，鋼絞線借助梁端穿索機推力依次經(jīng)防水罩、不銹鋼護管、HDPE管、塔端錨固筒到達(dá)塔端分絲管。

（2）塔端操作工人將鋼絞線按順序插入分絲管孔中，穿出前端的HDPE管到達(dá)前端預(yù)埋管口，待前端鋼絞線與牽引繩的穿束器連接好后，在牽引繩的引導(dǎo)下將鋼絞線穿過前端錨具直至單根張拉所需的工作長度。

（3）前端鋼絞線及抗滑鍵到位，隨即將后端鋼絞線與牽引繩連接，同樣在在牽引繩的引導(dǎo)下將鋼絞線穿過后端錨具直至單根張拉所需的工作長度;

（4）前后兩端調(diào)整好鋼絞線后，單根掛索完畢;

五、單根換索工藝

（一）換索原因。在斜拉索施工或者運營過程中，由于種種原因可能會遇到換索的情況，例如鋼絞線外包PE層遭到嚴(yán)重?fù)p傷、鋼絞線超張拉、鋼絞線腐蝕、疲勞破壞等，因此為了改善、延長斜拉索的使用壽命[2]，需進(jìn)行換索作業(yè)，而采用平行鋼絞線拉索體系可實現(xiàn)單根鋼絞線安裝、張拉和更換。

（二）工藝流程。為了驗證平行鋼絞線拉索體系單根換索的可行性，選用最長索S7中間孔位鋼絞線進(jìn)行單根換索試驗，試驗過程具有針對性、代表性，驗證了單根換索的可行性。具體工藝流程如圖4所示。

（三）換索前準(zhǔn)備

（1）根據(jù)設(shè)計圖紙要求，準(zhǔn)備好與舊索長度一致的新索;

（2）將梁端防水罩鋼錐管橋面預(yù)埋索導(dǎo)管口處提起，直至防水罩底端與梁端預(yù)埋管口處留出約1m的空間，取出梁端減震器與索箍，再將防水罩臨時固定。同時將塔端抗滑錨固裝置與分絲管分離，取出索箍，并將抗滑錨固裝置臨時固定。

（3）拆除斜拉索端部保護罩，找出需要更換的鋼絞線。

（四）放張索力。斜拉索兩端張拉錨具上安裝好張拉支架，保證其與錨具同軸且牢固，將單孔張拉千斤頂安裝在張拉支架上。給千斤頂緩慢、平穩(wěn)的供油，張拉鋼絞線直至將夾片拔出。

（五）接長鋼絞線。移開千斤頂及張拉支架，前端將新舊鋼絞線端部焊接并打磨平整，使新舊絞線連接一體。鋼絞線連接接頭應(yīng)平順，保證新舊鋼絞線能順利通過張拉埋件及分絲管。

（六）拉出鋼絞線。后端用切割機在離鋼絞線的末端約50mm處進(jìn)行環(huán)向切割，只保留中間的一根鋼絲并進(jìn)行墩頭處理，將梁端卷揚機鋼絲繩通過連接器與墩頭牢固連接。啟動卷揚機將舊鋼絞線緩緩拉出索體，新鋼絞線進(jìn)入索體直至拉出后端張拉錨具。

（七）張拉鋼絞線。新鋼絞線達(dá)到工作長度后，兩端安裝夾片并打緊，隨后安裝張拉支架及單孔張拉千斤頂，依據(jù)新的設(shè)計索力將新更換的鋼絞線張拉到預(yù)定索力，切割更換好的鋼絞線至規(guī)定預(yù)留長度，對兩端鋼絞線進(jìn)行防護處理，完成鋼絞線的單根換索。

（八）安裝附件及錨頭防護

（1）安裝梁端索箍、減震器及塔端索箍，并將防水罩及抗滑錨固裝置恢復(fù)至設(shè)計位置。

（2）對兩端鋼絞線進(jìn)行防護處理，張拉錨具內(nèi)灌注防護油脂，最后安裝保護罩。

六、結(jié)語

通過九江新建快速路系統(tǒng)（一期）工程總承包（一標(biāo)段）矮塔斜拉橋斜拉索單根穿索、單根換索施工實踐表明，平行鋼絞線拉索體系單根穿索工藝施工速度快、操作簡單，拉索安裝質(zhì)量高，安全隱患小;單根換索試驗過程中斜拉索無斷絲、滑絲現(xiàn)象，鋼絞線和錨具無異常，斜拉索單根換索工藝性能滿足設(shè)計和使用要求。隨著平行鋼絞線拉索體系在斜拉索的廣泛應(yīng)用，該體系的快速安裝的工藝、經(jīng)濟的換索工藝以及較低的維護成本等優(yōu)越性，已得到業(yè)內(nèi)人士的高度認(rèn)可[3]。本文通過對實際施工經(jīng)驗的介紹，以期給國內(nèi)從事橋梁工程的同行帶來參考，進(jìn)一步推動矮塔斜拉橋平行鋼絞線拉索體系進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李明鵬，陳學(xué)兵，張恒.基于WQJX體系的斜拉橋單根換索施工技術(shù)[J].公路交通技術(shù)，2014，（06）：137-139.

[2]威勝利工程有限公司（中國VSL）.VSL鋼絞線斜拉索體系單根鋼絞線換索工藝.《中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會2002年全國橋梁學(xué)術(shù)會議》; 2002-10-01

[3]肖文，李古暄.斜拉橋拉索更換的實踐與研究.中國市政工程，2004（6）.