斜拉桥换索施工技术及造价控制

[摘要]随着时间的推移，斜啦桥由于拉索疲劳、锚具松脱导致斜拉索功能退化，不得不进行许拉索的更换。文章以某城市斜拉桥为例，介绍拉索更换的施工技术，并对换索的工程造价控制进行分析，对斜拉桥换索技术及造价控制有较好的借鉴作用。

[关键词]斜拉桥；换索；造价控制

[作者简介]毛丽萍，柳州市市政设施维护管理处助理工程师，研究方向：市政公用设施的施工与造价控制，广西柳州.545001

[中图分类号]U448.27

[文献标识码]A

[文章编号]1007-7723(2009)06-0144-0003

一、引言

斜拉桥是20世纪50年代开始发展起来的桥型，是当前大跨度桥梁中应用较广的桥梁形式，以其优越的力学性能、卓越的跨越能力、优美的外形、良好的动力性能和便捷施工，成为大跨度桥梁首选的结构形式。

斜拉桥在20世纪60年代初传入我国后，至80年代，迅速在全国各地推广，许多省市建造了各种不同类型的斜拉桥。进入90年代，以上海南浦大桥的建成(1991年)为起点，我国的斜拉桥建设出现了一个新的高潮。

过去的几十年，由于斜拉桥在结构分析的进步、高强材料和施工方法以及防腐技术的发展，使得斜拉桥在大跨径桥梁的选用上占据重要的位置。然而，伴随着时间的推移，由于拉索疲劳、锚具松脱导致斜拉索功能退化，混凝土收缩徐变，支座沉降变位，以及施工、养护甚至是设计的原因，致使目前很多桥梁并没有在合理的状态下运营。这给桥梁埋下了安全隐患。更换斜拉索成为保证斜拉桥良好安全运营的有效手段。

二、工程概况

(一)主桥结构概况

柳州市某斜拉桥建于1994年，是柳州市内交通内环线上的一座重要桥梁。主桥为预应力混凝土独塔双索面斜拉桥，全桥跨径组成为：2×16m+3×30m+2×120m+3×30m+2×16m=484m，其中主桥为2×120m的独塔双索面混凝土斜拉桥。

该桥为塔、梁、墩固结体系，桥面体系为板梁式结构，由主梁、横梁、内纵梁和桥面板组成。主梁为矩形截面，宽2m，高2m。主塔为龙门结构，双横梁，桥面以上塔高60m；斜拉索为双索面扇形索，每一索面共26对拉索，梁上索距为4m。旧斜拉索为OVM200斜拉索体系，共26对(104根)，约242.5吨；桥面横向布置为：2 m(人行道)+2m(拉索锚固区)+18m(车行道)+2m(拉索锚固区)+2m(人行道)=26 m。车行道与拉索锚固区之间用防撞墙隔开。设计荷载：汽车-超20级，人群荷载3.5kN／m2，验算荷载：挂车-120。

该桥建成通车运营lO年后，出现了斜拉索PE护套开裂、斜拉索严重锈蚀等病害现象。经过市政设施维护管理处组织多次专家论证，结论是为保证大桥的运营结构安全，需要进行斜拉索更换。

(二)拉索结构概况

斜拉索塔端为张拉端，梁端为固定端。原斜拉索采用无粘结钢绞线体系，锚具OVM200群锚体系，索体强度等级为1860MPa，直径为15.2,4mm，拉索共13种规格，最大为37孔，最小为8孔，除19孔和37孔这两种拉索为正六边形外，其他规格的拉索均填充构成19孔或37孔的假索。

经换索施工后，拉索体系更换为平行钢绞线拉索，配套锚具为冷铸锚。新更换的钢丝索为柳州欧维姆机械有限责任公司研究开发的FES㈣，低应力防腐体系。分为5种规格：LZM7-73、LZM745、LZM7-109、LZM7-139、LZM7-151。索体外层PE与---内层PE之间设置一隔离层。环境变化时，外层PE护套能相对内层产生微量滑动，从而一定程度上降低外层PE工作应力。由于外层PE处于较低应力状态下工作，因而其耐环境应力开裂的时间可大大延长；另一方面，索体钢丝灌注防腐油脂，使钢丝表面完全被油脂包裹，钢丝与钢丝之间的三角缝完全被防腐油脂封堵，完全阻断因毛细作用造成索体潮湿度增加引起钢丝的腐蚀，有效提高索体的防腐性能与耐久性。

三、换索施工技术

(一)施工基本过程

为保证大桥的运营结构安全，需要进行斜拉索更换。在施工过程中，严格按斜拉索桥的施工技术标准进行施工控制。工作内容包括：避雷针修复、旧索放张卸索、新索牵引张拉、锚固、调索、外护不锈钢管安装、下端预埋管注油、张拉端安装保护罩、下端封锚等。

主要施工步骤：全桥索力、标高、位移测量和评估一临时结构安装一避雷针修复→旧斜拉索拆除→新斜拉索挂索张拉→全桥调索→新斜拉索防腐叫申缩缝更换。

每一对斜拉索拆换对应步骤如下：监控指令下达→旧索放张→拆除旧索辅件→割断旧索→新索展索→新索上端牵引临时锚固→新索下端牵引盖锚→新索上端千斤顶主动牵引盖锚→张拉。

斜拉索编号从索塔内部向外部进行编号，编号为1#～26#，东西两侧各26根，全桥共104根。换索顺序为：2#→1#→3#→4#→5#→6#→7#→8#→9#→10#→12#→13#→15#→16#→18#→17#→20#→19#→22#→21#→24#→23#→26#→25#→14#。

(二)旧索放张拆除

旧索放张、拆除施工顺序严格执行了设计单位与施工单位制定的方案，从方向上按从下到上的顺序；从索径上按照由小到大的顺序。

卸索利用反力架、连接器张拉螺杆、接力螺母、拉伸机，按计算索力为依据，双向对称同时进行拉索分级松张。卸索以变形为主控制索力变化，同步放松。放松时密切注意两侧松张的索力，变形保持同步，以保证索塔受力平衡。

旧索放张的工艺在监理单位的监督下严格按照施工组织设计确定的工艺完成。

(三)新索安装张拉

新索安装、张拉的施工顺序是与旧索放张、拆除施工顺序相应的，即每拆除完一对旧索之后，接着是安装、张拉一对新索；然后又是下对旧索拆除及新索安装，依此循环直至最后一对旧、新索拆除及安装完成。

张拉采用张拉力与伸长值双指标控制，分级张拉。待同一索号双向对称同时张拉达到给定的索力后，没有特殊情况，该索不再张拉。施工过程中，索塔两侧桥面高程应在卸索前后、张拉后分三次观测，密切注意桥面高程的变化。张拉力以油压表控制。

在整个施工过程中，从材料的进场报验，隐蔽工程的验收到整个安装、张拉过程的工艺、应力控制等都严格按照设计要求，施工组织设计及各种监理工作程序要求进行。在施工过程中出现的一些问题，例如预埋管清理问题、成品保护问题及各种大大小小的安全隐患问题等，都基本上按照每次监理例会上确定的方法进行了妥善解决。

(四)调索及动静载试验

换索工作的最后一对索即14#索于2006年12月6日完成。同济大学实验室于12月8日对本工程新拉索进行了静载索力测试及动载索力测试。数据表明，新索各方面的力学数据完全满足设计要求。根据设计要求，项目部于12月9日～11

日对上、下游共8根索的索力进行了小幅度的调整，以满足桥面均匀沉降变形的要求。调整后的新索经设计及监理单位检测，完全满足要求。

四、造价控制

由于斜拉桥换索在国内进行得较少，该桥施工前国内只有少数桥梁进行过换索施工，可参照的造价控制经验十分有限，而根据施工时的公路工程预算定额只有新斜拉桥拉索的安装定额，没有相关拆除旧索的预算定额可参考。因此，该桥换索造价控制方法对以后的相关工程有较好的借鉴。

(一)换索施工

本工程采用招标方式施工的范围为工程为壶西大桥维修工程换索施工部分，其主要工序为：施工准备、旧索放张、新索挂索、张拉、调索、减振装置安装、防水罩安装等。

招标分为技术标和商务标，只有技术标通过后再进行商务标的评价。商务标的报价以预算编制为主进行。现说明如下：

1.预算依据为：设计研究院设计的《换索工程施工图》及《设计说明》；《柳州市壶西大桥斜拉索换索工程施工方案》；《壶西大桥换索工程施工招标文件》；《柳州市建设工程造价信息》2006年第2期及市场调查价格；交通部颁发的《公路基本建设工程概算、预算编制办法》、《公路工程预算定额》及《公路工程机械台班费用定额》；各项费用按照一类地区、技术复杂性大桥取费。人工工资：40元，天，税金按税3.41％取费。

2.预算编制所含工程量：对全桥的26对、共104.根斜拉索进行旧索的拆除及新成品索的安装、张拉、调索。斜拉索采用PES冷铸墩头锚成品斜拉索，索体总重约242.5吨；按设计要求分别进行景观施工、避霄针修复以及伸缩缝更换。

3.换索项目预算包括的工作内容有：施工准备如封道，实行交通管制，设置塔顶钢支架、塔内外施工平台、梁底施工平台、拉索检测吊篮制作安装，卷扬机安装，千斤顶标定等；拆除旧索内容有拆除旧索附属结构、清理锚杯内杂物、螺牙除锈、旧索放张、拆除；安装新索主要有斜拉索制造、斜拉索检测，挂索系统布设、放索、挂索、安装锚头、机具安装、预紧、附属装置安装、全桥调索一次；锚头防护方面有安装减震体、安装锚头保护罩、锚腔及保护罩内注防腐油脂、安装下防水罩；全面调索机具移动安装、整体调索。

4.按设计要求进行景观施工(包含塔柱涂刷象牙白漆及安装彩色塑铝板)，按设计要求进行避雷针修复及按设计要求进行伸缩缝更换，根据交通部颁发的《公路基本建设工程概算、预算编制办法》进行，并参考市场价及建筑工程预算。

5.全部换索工程、景观施工、避雷针修复及伸缩缝更换以预算价格为基础，通过业主与施工单位协商，达成让利后合同总价为950万元。

(二)施工监测

由于换索施工技术复杂、质量及安全要求高，考虑到施工单位的条件，业主选择了有资质的第三方来进行施工监测。施工监测主要是进行桥面高程的监测、索力的监测、索塔的倾斜监测。监测与施工同步进行，监测数据同施工单位自测数据相互验证，用来指导换索施工。施工监控按国家现行相关规定进行计价。监测费用约占换索费用的2.5％，花钱较少，作用较大。

(三)荷载试验

壶西大桥主桥于2006年11月底完成换索工作。为了确保该桥换索后的安全，管理部门委托同济大学实验室对该桥技术状况进行检测评定，并通过静动载试验判定其承载能力。

质量检测站于12月8日对本工程新拉索进行了静载力测试及动载索力测试。数据表明，新索各方面的力学数据完全满足设计要求。

根据设计要求，换索施工单位于12月9日～11日对上、下游共8根索的索力进行了小幅度的调整，以满足桥面均匀沉降变形的要求。调整后的新索经检测，完全满足要求。

荷载实验按国家现行相关规定进行计价。实验费用约占换索费用的3.5％。

(四)总的造价控制

由于整个换索的设计、施工、监理及建设其他费用都是严格按国家的法律法规及建设程序进行，工程造价控制较好，全部工程费用都是在预控的范围内。

五、结语

斜拉桥换索施工技术要求高，必须经过详细的计算和严格加强施工监控，在保证施工质量和安全的前提下，最大限度地降低成本，做好造价控制。