广州珠江黄埔大桥南汊悬索桥主缆紧缆施工

吴　聪

摘要：珠江黄埔大桥南汊桥为单跨加劲钢箱梁悬索桥。在南汊悬索桥施工中，利用紧缆机进行主缆的紧缆作业。本文介绍南汊悬索桥主缆紧缆施工。关键词：单跨钢箱梁悬索桥；主缆；紧缆；施工工艺

1 工程概况

广州珠江黄埔大桥南汊桥为单跨加劲钢箱梁悬索桥，主桥全长1748米，跨径组合为290m+1108m+350m。主缆采用预制平行钢丝索股（PPWS），主缆矢跨比为1：10。主缆通长索股有147根，北边跨设6根背索，南边跨设2根背索，每根索股由127根φ5.2mm镀锌高强钢丝组成。主跨加劲梁为扁平型钢箱梁，梁高3.5米，梁宽41.69米。吊索采用钢丝绳吊索，其间距为12.8米。索塔采用门型索塔，塔高190.476米。锚碇为重力式锚碇。

2 紧缆施工

为了能够顺利地进行索夹安装及后续工序的作业，在主缆架设完毕后要将主缆的形状紧固成圆形，同时满足空隙率要求。

2.1 紧缆施工顺序

紧缆施工作业分为两步，先预紧缆作业，再正式紧缆作业。预紧缆作业就是将架设好的主缆的六边形初步紧成近似圆形，空隙率控制在30%左右。正式紧缆作业就是利用紧缆机把主缆紧固成圆形，同时保证主缆空隙率达到要求。

紧缆施工流程：准备工作→预紧缆→紧缆机（中跨）安装及调试→紧缆回弹率试验→中跨段正式紧缆→紧缆机拆卸、（边跨）重新安装→边跨段正式紧缆→紧缆机拆除→下一工序

2.2 预紧缆作业

预紧缆作业在夜间气温相对恒定、主缆索股温度稳定,索股的排列整齐的时候进行。预紧缆作业采用先疏后密方法，利用二分法将主缆分成若干大段，每大段长约50m。每大段再用二分法分至约4～5m的小段。进行预紧缆前根据既定原则划分好紧缆位置。预紧缆时先在需紧缆位置处的主缆表面铺裹麻袋片，接着用外套橡胶管的钢丝绳在主缆上缠绕两圈后两端挂上5T手拉葫芦，然后利用手拉葫芦收紧主缆，同时用大木锤均匀敲打主缆四周校正索股钢丝的排列顺序。一个预紧点的预紧缆作业完成后马上测量该预紧点附近的主缆周长，反算其空隙率。空隙率达标后，在预紧点两侧用捆扎钢带固定主缆索股，使主缆截面保持近似圆形。

2.3 正式紧缆作业

正式紧缆作业的施工顺序为：先中跨，后边跨。中跨部分从跨中向塔顶方向施工，边跨部分由锚碇向塔顶方向施工。正式紧缆作业内容如下：紧缆机安装。在主缆预紧缆完成后，利用塔吊在近塔顶处的猫道上安装紧缆机。先将紧固装置的连接螺栓打开使紧固装置对半分开，接着塔吊将其整体吊至近塔的主缆上方骑跨在主缆上，然后将连接螺栓装上使其成封闭环状，再将横向平衡梁和行走台车架吊装并与紧固装置连接，然后安装液压系统、控制台和配重等。最后用手拉葫芦将平衡梁与天顶小车连接，完成紧缆机安装。安装完成后利用塔顶卷扬机和天顶小车把紧缆机下滑至跨中。主缆回弹率试验。由于主缆的实际架设情况及主缆线形的变化等因素，正式紧缆前需要在中跨跨中的主缆上进行主缆回弹率试验（亦是紧缆机正式紧缆试验）。通过此试验检验紧缆机的工作性能，并确定紧缆机紧压时的主缆的空隙率与打紧捆扎钢带且紧缆机离开紧缆点5m左右范围后的空隙率。比较两个空隙率差得出主缆的回弹率,然后根据试验情况调整在正式紧缆的施工工艺及操作规程。

正式紧缆操作。当主缆回弹率试验完成后，正式紧缆的施工工艺及操作规程最终确定。主缆的正式紧缆操作可以开始，正式紧缆可以全天候进行作业。正式紧缆的操作流程如下：

①紧固操作：紧固操作在正式紧缆中是一个关键的工序。索夹外的位置每米紧固一次，在索夹的位置，紧固加密到每50cm进行一次。当紧缆机移动到位后，操作液压系统，顶推紧固蹄，开始进行紧缆作业。初期加压阶段以低压（5MPa）进行，使各紧固蹄轻轻接触主缆表面且相互重迭。此阶段必须严格控制6个紧固蹄同步性，防止因紧固蹄动作不一致在各紧固蹄在接触主缆表面时，钢丝钻入紧固蹄之间的缝隙内造成切断或变形。然后根据该紧缆点处的主缆形状，单独调整单个紧固蹄使主缆形状恢复圆形后再升高压力同步加载，当紧固蹄行程达到设计位置后持压。

②打捆扎带操作：打捆扎钢带目的是为了保证当千斤顶卸荷后，主缆截面形状仍保持近似圆形，并保持要求的空隙率。紧缆完成且紧固蹄处主缆直径经测量符合要求后，在靠近紧固蹄位置捆扎两道镀锌钢带（索鞍附近主缆直径变化处增至三～四道），钢带间距10cm。钢带接头应在主缆的下方均匀分布。

③紧缆机行走：当捆扎钢带完成安装后，通过操作换向阀使紧固蹄回程完成千斤顶卸载。然后启动紧缆机自带的液压行走机构使紧缆机沿主缆向上行走至下一紧缆位置。紧缆机行走时要匀速、平稳，防止侧翻。

④主缆直径测量：紧缆过程中紧缆机每次移动操作中都要对距紧缆点15～20cm处主缆的周长、垂直直径和水平直径进行3次检查。测量在紧缆机压紧完毕时测一次，用捆扎钢带扎紧后再测一次。前一数据是主缆的压实程度，更能代表索夹内主缆的状态。紧缆机移至下一个紧缆点，再复测上一个紧缆点主缆周长，所有测量位置和数据全部作下记录。

主缆全部紧缆完毕后，沿全跨径随机抽查索夹位置、索夹间的主缆直径及周长，确认实际的空隙率及不圆度。

3 施工中可能遇到的问题及处理方法

3.1 主缆钢丝排列错位

在本桥的施工中，我们采取了三个措施避免上述情况的出现：在外层索股纤维缠包带割除前，在夜间气温恒定的条件下用外包橡胶管的镀锌钢丝绳沿主缆全长每50米预收紧一道。把主缆各索股的相对位置固定后再开始预紧缆作业。在用“二分法”进行预紧缆作业时，把预紧点前后的缠包带进行割除。割除后把主缆钢丝按其位置进行排列好后，再进行预紧缆作业。在正式紧缆过程中，每次紧固开始前从前一紧缆点到该紧缆点把主缆钢丝观察一遍。如发现局部的主缆钢丝有错位现象的，马上进行重新梳理。梳理完毕后再进行该点的紧固作业。

3.2 回弹率过大

在主缆正式紧缆过程中，可能会出现在紧缆时主缆的各项参数均符合要求，但当完成打捆扎带并松开紧固千斤顶后主缆的直径及周长等参数回弹过大不符合规范要求的问题。在正式紧缆过程中如出现上述情况，可采取如下措施进行处理：在打捆扎钢带时尽可能的收紧，以减少捆扎钢带与主缆间的虚位，从而减少回弹量。拆除该紧缆点原有捆扎钢带，然后重新紧固一次。在紧固千斤顶加压的过程中用硬木锤敲打紧固点周围的主缆表面辅助主缆钢丝的挤紧，然后再重新打捆扎钢带。如果在单点进行重新紧固回弹率仍然不达标时，可以先行施工一段把主缆的空隙率进一步缩小。然后把紧缆机返回到原来的位置重新进行紧缆作业。

3.3 主缆不圆度不达标

在紧缆中会出现紧固完成且打完捆扎钢带后，周长达标但横径比竖径大过多即不圆度过大的问题。由于主缆自身重力的作用，主缆的横径往往就大于其竖径。在本桥施工中采用两方面措施解决上述问题：预紧缆作业用的钢丝绳在主缆上先缠绕一圈后再与手拉葫芦连接收紧，并在收紧过程中用硬木锤敲打两侧面的钢丝，让主缆形状尽可能接近圆形。从而把主缆的横竖直径之差缩小。在进行正式紧缆作业时，操作千斤顶先让上下两个紧固蹄离贴合主缆表面还差1～2厘米时暂停，再操作千斤顶控制阀门让左右侧面的四个紧固蹄贴近主缆表面，最后让6个千斤顶同时加压紧固主缆，并且在同时加压的过程中观察各千斤顶的标尺及时进行调整以保证紧固蹄行程相对一致。

3.4 捆扎钢带断裂

在正式紧缆作业过程中捆扎钢带在紧固千斤顶回油卸压后会出现断裂崩开的现象。出现此现象的原因有两个方面。一是捆扎钢带的截面过小，或者是钢带的抗拉强度不够；二是两次紧固的间距过大。

为了避免出现此情况，可以采取以下措施：选用截面尺寸足够、材质好、强度高的捆扎钢带。保证每次的紧固间距小于1米，如果在紧固间距在1米内仍出现捆扎钢带断裂可再缩小紧固间距。刚开始紧缆施工的部分，由于紧缆前后主缆的直径、周长变化很大需要在紧固点前后多打几圈捆扎钢带，以保证有足够的捆扎钢带约束主缆的形状变化。

结束语：

在广州珠江黄埔大桥南汊悬索桥紧缆施工中充分参考和学习了国内外悬索桥紧缆施工的经验和吸取别人教训。通过各种试验和实验对紧缆的工艺和具体操作方法进行了改进，同时采用了国内先进水平的紧缆机，大大缩短了紧缆的施工时间，同时亦保证紧缆施工的质量。本文对紧缆施工中可能出现的问题的处理方法为其他同类桥梁施工提供借鉴。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》.人民交通出版社.2000.