山區矮塔斜拉橋分絲管索鞍整體安裝技術研究

葉建彬 應超浩

浙江交工集團股份有限公司第五分公司 浙江 杭州 310051

隨著橋梁技術的不斷發展，矮塔斜拉橋越來越多的出現在跨越200~300m的橋型設計中。為減小主塔上應力集中的現象提高拉索的耐久性，且為了便于后期換索，鞍座的形式也進一步的由雙套管索鞍優化為了分絲管索鞍。分絲管索鞍往往集中于上塔柱的幾個節段內，且短塔斜拉橋由于其特殊的塔肢形態，斜拉索多為空間體系索，索鞍定位精度要求高，同時受制于地面向高空測量，測量仰角大，觀測難度大，且后續安裝的索鞍易受已安裝的斜拉索干擾測量視線，高空單道分絲管索鞍定位需反復調整，且在調整后安裝索鞍時易導致已精調的索鞍位置發生變動，安裝耗時較長，一但安裝精度無法滿足要求，在塔節澆筑后便不可逆，將導致斜拉索無法順利穿索，甚至改變斜拉索受力狀態，進而影響全橋質量，索鞍安裝往往成為制約索塔施工進度、影響關鍵質量的關鍵點。且當橋梁位于山區時，雨水豐富、云霧較大、空氣濕度大，為減小大氣折射、不良天氣對安裝進度的影響，索鞍安裝定位宜在午后進行，導致每日測量窗口期較短，較短的時間窗口根本不只以完成單塔節4~6道索鞍的安裝，進一步制約了索塔施工的進度。

本文主要依托洪溪特大橋項目，對山區矮塔斜拉橋分絲管索鞍在地面預制組拼，根據相對位置固結為整體，安裝定位安裝方法進行研究并加以運用，施工過程中可操作性強、定位精準、效率高。

1 工程概況

洪溪特大橋位于泰順縣筏村鎮泰順縣筏村鎮巖漈頭村西北側，跨越洪溪，場地處于峽谷地帶，兩側地勢陡峭，峽谷切割較深，呈V字型，橋梁左右線分幅設計，單幅橋梁采用150+265+150m雙塔雙索面預應力混凝土矮塔斜拉橋，Y型塔，共4座，最大塔高175.212m，單塔設計有16對斜拉索，采用鋼絞線斜拉索，單根鋼絞線規格直徑為15.2mm，整體布置為3對15.2-37束索+5對15.2-43束索+8對15.2-55束索，每對束中心間距1m布置，索鞍采用相應數量的鋼管組焊而成。

由于橋址區地處深V峽谷，周邊無至高觀測點，長年處于霧區，雨水充沛，觀測條件差，窗口時長短，Y型塔肢每一束斜拉索的空間角度均不一致，進一步增加了索鞍定位的難度，因此研究索鞍整體安裝技術可在保障節段內索鞍定位精確的同時，大大縮短定位時長，縮短高空作業時間，有效降低安全風險。

2 分絲管索鞍整體安裝技術研究

2.1 整體安裝技術要點

整體安裝技術主要原理為在塔下制作預拼平臺，將幾組分絲管通過型鋼架體在調整好高程、空間角度后進行固結；多層索鞍的組拼的過程中以相對坐標控制，保證多層索鞍的相對位置；多層索鞍組拼后整體吊裝至塔上，再以絕對坐標控制，定位快，定位精度高，且不用在高空進行定位，不影響索塔施工，提高整體施工進度。

2.2 索鞍預制平臺搭建

結合索鞍及架體尺寸，澆筑基礎尺寸為3×8mC30混凝土平臺，頂面依據索鞍整體尺寸埋設2排、3列共計6個預埋件用于限位角鋼的焊制，預埋件尺寸40×40cm，橫向間距2.9m，豎向間距1.6m。基礎混凝土的頂面高程、平整度不作為重點管控點，重點管控預埋件的平整度，以保證限位角鋼的豎直度。

在預埋件頂部焊制1.2m高限位角鋼，用以保證架體立桿垂直度。重點管控限位角鋼的垂直度及焊接質量。

在平臺兩側搭設60*120盤扣支架，用于輔助操作安裝及測量校核。

圖1 索鞍預制平臺示意圖

索鞍剛體化預制在地面的平臺上進行，首先焊制架體，再利用相對標高將索鞍逐組安裝在架體上，逐組校核然后用鋼筋將索鞍與架體固結。保證架體的剛度，避免在整體吊裝時發生形變；保證固結質量，避免索鞍移位，固結時以限位鋼筋的焊接為主，不得焊接索鞍分絲管，避免焊縫熔穿管壁造成漏漿堵塞。

索鞍整體吊裝前進行預埋件標高的復核，按理論標高進行賽墊，賽墊采用薄鋼板；并在預埋件上放樣出架體角點。利用塔吊將剛體化的索鞍架體整體吊裝至塔上，對準角點放置并于索塔鋼筋臨時連接，采用絕對坐標對索鞍進行復核，復核無誤后將架體根部與預埋件焊接固定，最后解除與索塔鋼筋的臨時連接。

2.3 索鞍整體化組拼

索鞍定位框架為∠100制作做的定型框架，尺寸為1.6*5.8m，定位工作開展前將大、小里程左、右側的每道索鞍標高及平面位置由絕對坐標換算成相對坐標并在預制平臺上標識。

定位時采用尺量的方式確定索鞍定位點高度位置，在對應高度處焊接平桿角鋼，在平桿上尺量水平橫向位置確定定位點，利用吊起進行第一道索鞍吊裝固定，形成初定位。

然后在索鞍管口中心貼全站儀反光貼，用全站儀以相對坐標對索鞍進行精調，完成橋下索鞍預定位。精調后焊制限位鋼筋將索鞍與架體固結，完全索鞍整體組拼施工，并逐層重復此動作至與對應塔節段受需的整體索鞍數量，完成后對精調的索鞍進行統一編號后吊出平臺至臨時存放點。

圖2 索鞍定位固結示意圖

圖3 組拼完成的索鞍

2.4 塔端定位預埋

結合索鞍及架體尺寸進行塔端的預埋件施工。第n節段混凝土澆筑前進行預埋件埋設，設置有4個預埋件，橫橋向間距1.6m，順橋向間距5.8m。鋼板尺寸以大于架體根部（即立桿）20cm控制，以避免出現預埋平面位置偏差時，架體無法與預埋件對接焊接固定。高程控制以降低2cm為準，以避免高程過高對架體進行修正，不足則可以塞墊鋼板。

圖4 塔端預埋件平面示意圖

圖5 塔端預埋件立面示意圖

2.5 塔上整體安裝定位

索鞍整體吊裝前進行預埋件三維坐標進行復核，按理論標高進行塞墊薄鋼板，并在預埋件上放樣出架體角點。

利用塔吊將組拼后的索鞍架體整體吊裝至塔上，對準角點放置于預埋件上并與索塔鋼筋臨時連接，采用絕對坐標對索鞍進行復核，復核無誤后將架體根部與預埋件焊接固定，最后解除與索塔鋼筋的臨時連接。

采用全站儀復核索鞍有無偏位，并進行整體精調，精調完成后焊接固定索鞍與鋼架體固體節點，塔吊松鉤完成索鞍整體定位安裝。

圖6 索鞍整體定位示意圖

圖7 索鞍整體精調現場圖

2.6 索鞍整體安裝技術特點

索鞍整體化過程模擬鋼錨梁[1]進行，以剛度較大的型鋼架體與索鞍在調整好高程、空間角度后進行固結。

多層索鞍的整體化的過程中以相對坐標控制，保證多層索鞍的相對位置精準整體吊裝至塔上，再以絕對坐標控制，可保證多層索鞍整體的空間位置準確。

常規施工中，單層索鞍在索塔上安裝定位需輔以型鋼架體[2]，受塔上場地狹隘局限，功效較低。采用該工藝后，多層索鞍采用型鋼架體整體化拼裝的過程在塔下進行，場地寬敞施工便利。

采用該工藝將索鞍在塔上定位安裝分為兩部分，拼裝過程在地下場地進行，與索塔其他工序平行施工，不占用索塔節段施工關鍵工序。

索鞍的測量定位分為了兩個部分拼裝測量及塔上整體安裝測量。拼裝測量采用相對坐標進行相對定位，全過程在地面上進行，受天氣、時間制約小，且受地球曲率影響也較小，無高空作業風險，安全性高，操作簡便。塔上整體安裝測量以絕對坐標控制，由于多層索鞍以相對坐標在地面已進行了整體化，塔上安裝時只需要對多層中的任何一組進行測量定位即完成了所有的索鞍的測量放樣工作，安全高效[3]。

預制、安裝簡便快速，有效縮短索塔施工工期。取消了型鋼架體安裝這道工序，縮短了高空測量定位時長，規避了不良天氣的影響，縮短塔吊使用時長的同時保障了索塔其他工序的施工，使得原本占用索塔節段施工最長的一道工序變為不占時長（在養護期間進行）。

縮短了高空作業時間，有效降低了安全風險。多道索鞍的整體化拼裝均在地面進行，整體安裝功效高，取消了塔上高空焊接勁性骨架這道工序，有效縮短高空作業時長，提高了安全性。

3 總結

索鞍整體定位安裝與傳統單道索鞍塔上安裝相比，將工序分為了兩部分：塔下相對定位組拼、塔上絕對定位整體安裝；將6次測量工作縮減為1次，有效利用山區每日的測量窗口期，受天氣情況制約小，有效避免了山區云霧天氣大氣折射帶來測量誤差對索塔施工影響，測量功效大、精度高；間接縮短了索塔節段施工時長，同時提高了安裝精度；提高了塔吊利用率，提高了塔梁同步施工效率；減少了高空作業時長，有效提高了高空作業安全性。