淺談高速鐵路矮塔斜拉橋斜拉索施工技術

孫圣賢

摘要：斜拉橋作為現代橋梁工程的重要代表，因其獨特的結構和美觀的外觀，在城市交通建設中扮演著重要角色。斜拉橋的施工是一個復雜而關鍵的過程，涉及到多個技術環節和操作要點。為確保斜拉橋的安全穩固和長期可靠運行，需對施工階段的關鍵技術嚴格管控。基于此，對高速鐵路矮塔斜拉橋斜拉索施工技術展開深入的研究，提出科學的施工技術運用策略。

關鍵詞：矮塔斜拉橋；斜拉索；錨具；鋼絞線

0? ?引言

矮塔斜拉橋是現代交通基礎設施的重要組成部分，作為一種獨特的橋梁結構形式，矮塔斜拉橋以其優越的技術性能在橋梁工程中得到廣泛應用[1-2]。為確保斜拉橋的安全穩固和長期可靠運行，需對施工階段的關鍵技術嚴格管控。基于此，本文深入探討高速鐵路矮塔斜拉橋斜拉索施工技術，以為高速鐵路矮塔斜拉橋施工工程提供有價值的參考，為相關從業人員和專業技術人員提供借鑒。

1? ?工程概括

1.1? ?主橋概況

楠溪江大橋主橋位于浙江溫州市永嘉縣鯉溪鄉垟頭村內，橋梁為跨越村落、楠溪江、省道S223（S41）而設，橋址位于國家風景旅游區—楠溪江風景名勝區。本橋起點樁號為DK273+755.590，終點樁號為DK273+619.340～DK274+002.890，全長為240m，為兩跨獨塔雙索面預應力混凝土斜拉T構組合橋，跨徑布置為（120+120）m。下部結構采用鉆孔灌注樁，挖方實心橋臺，長度5.5m。楠溪江大橋主橋總體布置見圖1。

1.2? ?矮塔斜拉索結構

斜拉索由張拉錨固段、固定錨固段、過度段及斜拉索自由段、索鞍座組成，如圖2所示。斜拉索采用單絲涂覆環氧涂層鋼絞線，規格為73-7Φ5mm、61-7Φ5mm、55-7Φ5mm。主橋塔上采用可單根換索的索鞍抗滑結構，穿過主塔索鞍，并通過對稱錨具固定于箱梁兩端。

斜拉索的張拉錨固段由多個組成部件組成，包括錨板、夾片、調整螺母、保護罩、防腐油脂、密封裝置。這些組件共同作用，確保斜拉索在橋梁上的安全穩固。

2? ?斜拉索施工準備工作

在正式掛索施工前，合理規劃施工各環節、明確各工序要求，并劃分人員崗位并明確職責，是確保工程順利推進的重要基礎。在此基礎上，做好施工前準備工作，包括以下方面：

檢查運抵施工現場的斜拉索各部件是否完備，確保所有所需材料和部件齊全無缺，以保障施工過程不受物資短缺的影響。對施工設備進行全面檢查，特別是張拉設備如千斤頂等，確認設備是否齊全，并檢查是否經過標定或在標定有效期范圍內，以確保施工的精確度和安全性。

合理搭設梁下和塔上的施工人員操作平臺，確保其結構穩固可靠，以保障施工人員的安全工作環境。施工人員需要接受安全教育，了解并遵守安全規程，同時檢查施工現場的安保措施是否到位，以防范事故的發生。對HDPE管和鋼絞線的下料長度進行計算并復核，同時進行張拉索力和理論伸長值計算，并經監理確認，以確保施工過程的準確性和符合設計要求。

3? ?斜拉索施工的施工技術

斜拉索施工流程如圖3所示。

3.1? ?錨具組裝及安裝

錨具組裝時，需先將螺母旋在錨板上（注意螺母安裝位置），使其上的卸水槽朝向延長筒方向，以利于排水，防止水分積聚對錨具產生不利影響。控制螺母旋入長度，使螺母前端面縮進錨板前端面約10mm左右。確保螺母與錨板之間有一定的空隙，有利于后續安裝和調整。

使用合適的吊具，將組裝好的錨具置于梁下預埋管內。在安裝過程中，需要嚴格注意錨具孔位應與主塔索鞍的孔位對應，確保位置的準確性和穩固性。再將螺母與錨墊板臨時固定，確保錨具在安裝過程中不會松動或偏移，保障錨具的安全性和穩定性。

3.2? ?HDPE管焊接及吊裝

HDPE管作為斜拉索第一層防腐材料，將直接承受環境及紫外線的作用，為此需要采取措施確保HDPE管的焊接工藝及質量[3]。HDPE管出廠標準長度一般為6m、8m或9m。根據斜拉索結構，需將多根HDPE管焊接成一體，并與防水罩等附件連接成一體，使其達到設計和使用要求。

3.2.1? ?HDPE管焊接

根據設計圖紙和環境溫度，計算焊接后HDPE管的最終長度，并相應調整焊接設備參數。為確保焊接過程的穩定性和準確性，需要在焊接機兩側安裝支撐架，并確保管子成一線且與焊接機平齊。在焊接準備階段，將兩根HDPE管移入焊接機的卡箍內，擰緊卡箍螺栓夾緊HDPE管，保持約90mm的管道間隙。確保焊接位置的對齊，必要時調整管道軸線，使其在同一水平線上。使用電銑刀對HDPE管道端部進行處理，確保其平直度達到要求，以便焊接時能夠得到穩固的連接。

在焊接過程中，使用加熱板對HDPE管道進行熱熔焊接，嚴格按照焊接工藝要求，包括溫度和壓力等參數，確保焊接質量。焊接完成后，需要在加壓狀態下使焊接部位充分冷卻。冷卻結束后，撤除卡箍并用塑料膜包裹焊縫接頭，以保護焊接部位，確保焊縫的完整性和密封性。

3.2.2? ?HDPE管吊裝

組裝抗滑錨筒，將其與延伸管連接成一體，形成HDPE管的吊裝裝置。同時，將HDPE外套管穿過抗滑錨筒并伸出一定長度，使用臨時抱箍夾緊管道，并在抱箍上穿入鋼絲繩，以確保HDPE管在吊裝過程中保持平衡和垂直。將首根鋼絞線穿入HDPE管內并伸出管前端，用細鐵絲將鋼絞線頭部與抱箍扎緊。然后將鋼絲繩與起重機連接，做好起吊HDPE管的準備。

使用起重機將HDPE管平穩起吊，并朝主塔索鞍處移動。在HDPE管到達主塔索鞍處時，使用鋼絲繩和手拉葫蘆將抱箍與索鞍處操作平臺連接，并用麻繩臨時連接HDPE管后端與主梁，以確保HDPE管在吊裝過程中保持穩定和固定。通過張拉首根鋼絞線，穿過索鞍、另一側HDPE管及兩端錨具內，安裝夾片并進行張拉。在張拉過程中，控制張拉力，直到HDPE管的垂度消除后，停止張拉并進行錨固，以確保HDPE管在張拉后保持穩定和牢固。

3.3? ?鋼絞線掛索及張拉

鋼絞線掛索及張拉是斜拉索施工中至關重要的步驟。通過合理布置設備，精確控制張拉過程，確保鋼絞線的牢固錨固，可以保證斜拉索結構的穩定性和安全性。

3.3.1? ?布置穿束機

穿束機配合引線，在斜拉索安裝過程中起到重要作用。穿束機用于控制鋼絞線的上下運動，引線則用于進一步引導鋼絞線的路徑，確保鋼絞線順利穿過HDPE管。

3.3.2? ?穿索過程

延伸引導棒并連接定制頭，確保引導的穩固。啟動穿束機，在重力作用下，鋼絞線緊貼護套管內壁，逐漸穿越至索鞍分絲管位置。通過精準的引導，鋼絞線按照預設的孔位順序，由外向內、自上而下地穿越分絲管。同時，將細鋼絲繩固定在主塔和箱梁上，以穩定鋼絞線的位置，保證穿越過程的穩定性。

3.3.3? ?鋼絞線張拉

使用2臺千斤頂對鋼絞線進行兩端張拉，確保鋼絞線的張力均勻和穩定。在張拉過程中，對鋼絞線的張力進行精確控制，以確保斜拉索結構的穩固和安全性。

3.3.4? ?鋼絞線錨固

將鋼絞線的末端固定在錨具上，使鋼絞線的錨固牢固可靠。同時，使用反力架對鋼絞線進行張拉，使斜拉索結構的張力達到設計要求。

3.4? ?斜拉索索力補張

如果整束索力未達到目標值，需要進行的補充張拉操作。

3.4.1? 準備工作

在進行斜拉索索力補張前，仔細檢查整體頂壓式千斤頂的內部配件是否完好，并確保與斜拉索的規格匹配。根據所使用的整體頂壓式千斤頂的長度，將錨板外露多于鋼絞線按層切割，以便于千斤頂的安裝。

使用葫蘆或其他適當的起吊設備，將整體頂壓式千斤頂吊起，并將鋼絞線穿入千斤頂內。將千斤頂頭部的頂頭座與錨板端面緊貼，確保千斤頂正確對齊，避免偏斜。安裝工具錨板，并緊密打緊夾片，確保夾緊工具與鋼絞線束緊密貼合。

3.4.2? ?補張操作要點

啟動千斤頂的油泵，使千斤頂張拉油缸前行，逐步張拉鋼絞線束，直至達到設計索力。當鋼絞線束張拉到設計索力后，停止張拉，并保持張拉持荷2～3min，讓斜拉索穩定。轉換油泵閥門，使千斤頂的頂壓油缸前行頂緊夾片，使其與鋼絞線束緊密貼合。完成索力補張后，卸載千斤頂并退出油泵。

3.5? ?索力檢測及整體調索

3.5.1? ?索力檢測

完成所有拉索的張拉后，由監控人員對每個拉索的索力進行檢測。檢測結果與設計或監控要求進行比較，若實際索力與目標值不符，則需要進行索力調整。若需要增加索力，可利用整體千斤頂進行操作，采用鋼絞線分級張拉相同的方式。根據需要調整的索力差值，確定整體千斤頂的張拉距離。

3.5.2? ?整體調索

為避免鋼絞線受夾片夾持部位進入拉索受力段，索力降低調索，不能采用對鋼絞線卸載重新錨固的方式。通常采用穿心式千斤頂，將拉索卸載至規定索力后調節螺母位置的方式進行調索。其施工技術步驟如下：

在錨板上安裝防松裝置，確保拉索在調整過程中的安全。依次安裝撐腳、穿心式千斤頂和工具錨，并將穿心式千斤頂空行程一段距離（根據需要調整的索力差值進行計算確定），然后安裝張拉螺母。啟動油泵，讓穿心式千斤頂油缸前行，逐步張拉拉索，直至達到目標索力。待螺母與錨墊板脫離后停止張拉，并將螺母旋出一定距離，使其重新與錨墊板密貼。將千斤頂卸載至零，拆除穿心式千斤頂。

3.6? ?附件安裝及防腐

在完成所有拉索的索力調整后，進行拉索附件的安裝工作，包括保護罩、密封防腐材料、減震裝置、索箍等附件設施，以確保斜拉橋的結構穩定和安全運行。

根據不同工程的設計要求，有時可能要求在預埋管內灌注油脂或進行聚氨酯發泡處理，以達到更高的防腐效果。該措施可以有效防止外部環境對錨具和鋼絞線的侵蝕，延長其使用壽命，并提高整個斜拉橋的結構穩定性和耐久性。

完成防腐施工后，進行保護罩的安裝，將其固定在錨具上，以免錨具和鋼絞線受外部因素的影響。安裝完成后進行封錨，確保防腐措施的有效性，并最終確保整個斜拉橋的安全運行。

4? ?結束語

總體而言，斜拉橋作為一種現代化、高效的橋梁形式，其施工過程需要高度的技術要求和操作規范。只有通過嚴謹的施工流程，合理的工藝安排，以及科學的工程管理，才能建造出更加安全、穩定和持久的斜拉橋，為交通運輸和城市發展提供可靠的支持和保障。同時，也要持續關注新的技術進展和施工經驗的積累，不斷提升斜拉橋施工水平，為建設更美好的城市交通網絡貢獻更大的力量。

參考文獻

[1] 黃波，沈潔，王盼盼等.預應力混凝土矮塔斜拉橋靜載試驗研究[J].建筑結構，2023，53（S1）：1733-1736.

[2] 劉彬.BIM技術在高速鐵路斜拉橋施工中的應用[J].建筑安全，2019， 34（1）：27-29.

[3] 田鵬.多跨矮塔混凝土斜拉橋斜拉索安裝工藝探討[J].黑龍江交通科技，2023，46（5）：100-103.