空間纜懸索橋主纜牽引系統的布置和施工

徐 靖

（四川路橋華東建設有限責任公司，四川 成都 610299）

0 引言

牽引系統是懸索橋施工的重要結構，常規平行主纜懸索橋普遍采用循壞式或者往復式牽引系統進行布置，空間主纜懸索橋的主纜施工工藝是先進行平行架設，緊纜完成后再頂推至空間主纜狀態，所以針對空間主纜和巖錨錨碇的橋型應考慮不同的牽引系統布置方式進行施工，并同時考慮經濟性和工效的要求。本文挪威哈羅格蘭德大橋主纜牽引系統布置和施工進行總結，展示其經濟性和工效，為類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 橋梁概況

挪威哈羅格蘭德大橋位于挪威諾德蘭郡納爾維克市，為世界上已建成通車的跨徑最大的空間主纜懸索橋，同時也為北極圈內跨徑最大的懸索橋。該橋主橋為雙塔單跨鋼箱梁懸索橋，主跨長度為1145m，K 岸側（Karistranda）、O 岸側（Oyjord）邊跨長度分別為250.94m和225.26m，錨跨各長15.73m和15.01m。橋塔為鋼筋混凝土塔柱，K岸和O岸塔高分別為175.7m和170.1m，采用A字形變截面。橋塔基礎采用雙圓形沉箱基礎，K岸和O岸分別建于水深29m和19m處。K岸尺寸為直徑9.5m，高27.6m；O岸尺寸為直徑9.5m，高14.7m，嵌巖深度分別為5.8m和8.2m。K岸和O岸錨碇采用預應力巖錨基礎。大橋單根主纜由40根通長索股組成，K岸和O岸各設置4根和2 根背索，單根索股采用127 絲Φ5.96mm、抗拉強度1770MPa的鍍鋅高強鋼絲。

全橋共設置110根吊索，吊索縱向間距20m，吊桿傾斜布置，豎向傾角介于2.95°～7.73°。鋼箱梁采用單箱室扁平流線型，正交異性鋼橋面板，總長1145m（見圖1所示），垂跨比1∕10，共劃分為30個節段。節段重量為120～250t，總重約7300t。箱梁寬度為18.6m，高度3.0m，橫橋向坡度為3%。包括外側一條3.5m寬自行車道，鋼箱梁橋面最高點高度44.2m。橋面布置為雙向2車道，車道寬度4.8m。

圖1 哈羅格蘭德大橋布置效果圖（單位：m）

1.2 建橋條件

大橋地處北極圈內，冬季長達7個月以上，極寒且伴隨強降雪，這對結構耐久性提出挑戰；加之北極圈內特有的極夜氣候，夜長晝短，施工難度大。

大橋采用空間主纜、A型主塔結構形式。大橋橋寬僅為18.6m,較小的寬跨比給主梁設計以及施工過程抗風帶來挑戰。空間主纜在超千米主跨懸索橋首次使用，纜索系統及臨時結構施工等方面，無法借鑒以往平行主纜懸索橋的建設經驗；主纜架設與鋼箱梁施工受低溫及風雪環境影響，施工效率低下；雪載與冰載對臨時結構有影響；低溫對混凝土澆筑、鋼結構焊接、油漆涂裝、橋面瀝青鋪裝施工與質量控制等都有較大影響[1-3]。

2 主纜牽引系統的布置和施工

2.1 主纜牽引系統的布置

該橋主纜由于為空間主纜，主纜安裝工藝為先平行架設完成后進行主纜頂推施工從而形成空間主纜線性。該橋單根主纜由40根通長索股組成，K岸和O岸各設置4根和2根背索，見圖2所示。

圖2 挪威主纜牽引系統總體布置圖

懸索橋主纜采用PPWS法施工時,主纜的架設方法一般有往復對拉和循環式兩種。該橋采用左右幅整體大循環牽引系統進行主纜架設。相比往復式牽引系統，該橋所使用的牽引系統可節約卷揚機數量，相比傳統大循環的牽引系統，該橋所使用的牽引系統可減小牽引卷揚機的噸位，且牽引過程中主纜反拉力更易控制。

牽引和反拉卷揚機設置在K岸錨碇側前方（見圖3所示），牽引鋼繩出卷揚機通過萬向輪轉向至左右側錨室，通過設置在錨碇門架上的轉向輪轉向至前錨面，通過前錨面轉向架后再次進入導輪組后進入邊跨貓道系統（見圖4所示）。

圖3 牽引系統K岸錨碇布置圖

圖4 牽引系統在邊跨貓道上布置

牽引系統在中邊跨貓道上布置與常規懸索橋布置類似，在貓道上每9m設置一個貓道托輥，在每個貓道門架上設置小導輪。

牽引系統在主塔附近布置與其他懸索橋類似，主塔附近貓道托輥根據線性變化相應加高，牽引繩拖過設置在塔頂門架上的導輪組經過塔頂門架進入中跨貓道，見圖5所示。

圖5 牽引系統在塔頂布置圖

牽引系統在中跨貓道上類似，由于中跨貓道在主纜架設期間為左右幅整體連接狀態，在貓道門架上根據相應位置設置小導輪，見圖6所示。

圖6 牽引系統在中跨貓道上布置

在O岸錨室上方通過設置簡易托輥的方式作為主纜通過錨室上方的一個簡易通道，在入錨時則通過后方反拉卷揚機抬升主纜及錨頭離開簡易通道后再下放至錨室進入主纜入錨施工，見圖7所示。

圖7 牽引系統在O岸錨碇布置

根據O岸的地形條件，牽引系統轉向設置在錨室后方，通過設置在O岸錨碇門架上的反向轉向架，牽引繩到達錨室后方，再通過設置在引橋橋臺兩側的轉向架轉向至另一側，從而形成整個左右幅整體大循環主纜牽引系統，見圖8所示。

圖8 主纜牽引系統

2.2 主纜牽引的施工

貓道完成后，在O岸錨碇通過履帶吊將主纜索股吊運至放索架上，通過錨頭與小卷揚機連接，啟動O岸錨碇后方小卷揚機通過簡易通道將主纜錨頭牽引至O岸錨碇門架附近，再將錨頭與拽拉器連接開始進行主纜牽引，牽引速度一般控制在10～20m∕min，如果在塔頂等位置則應將牽引速度適當降低，一般控制在5m∕min左右。在牽引過程中應注意著色絲的位置，并通過魚類夾等輔助工具防止主纜扭轉。在實際施工中牽引時間約和主纜入鞍時間相等，對于人力資源配置的利用率也得到相應提高，避免在牽引過程中待工等情況的發生。

3 結束語

綜上所述，主纜牽引施工為懸索橋上部結構施工中重要工序，其設計的合理性直接影響牽引效率和施工工期。挪威哈羅格蘭德大橋特殊的空間主纜和A型塔設計對于懸索橋上部結構施工提出新的挑戰，針對空間主纜的施工方法及該橋實際主纜施工數量和施工周期需求，提出左右幅大循環牽引系統的施工方法，通過2臺卷揚機、K岸和O岸轉向架、簡易通道、塔頂錨碇導輪組等形成牽引系統。在完成一個牽引施工的時間內，利用牽引期間人工需求較少的狀態完成另一根索股的入鞍施工，提升了施工效率，節省了施工設備的投入，為空間纜懸索橋主纜牽引施工提供了新型解決方案。