独柱索塔四索面斜拉索施工关键技术

张生军，殷力立，井雪峰，谢德宽

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 芜湖 241007）

独柱索塔四索面斜拉索施工关键技术

张生军，殷力立，井雪峰，谢德宽

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 芜湖 241007）

嘉绍跨江大桥为主跨 428m 的六塔独柱式四索面斜拉桥。独柱、四索面的结构决定了斜拉索施工难度大、控制精度高。文章介绍了嘉绍大桥斜拉索施工的主要方法和创新工艺，为同类工程提供了借鉴与参考。

斜拉索；四索面；分幅；施工技术

1 工程概况

嘉绍大桥主桥为六塔四索面分幅钢箱梁结构，塔柱为独柱型，其跨径布置为 70+200+5 × 428 +200+70=2 680m，是世界上最长最宽的多塔斜拉桥。大桥斜拉索索面按空间四索面结构对称布置，单个主塔 96 根斜 拉索，全 桥共计 576 根[1]。斜拉索总体布置见图1。

斜拉索采用高强平行钢丝拉索，所用钢丝为抗拉强度不低于 1 670MPa、直径 7mm 的镀锌高强度、低松弛钢丝，钢丝束外缠绕纤维增强聚脂带，然后外挤高密度聚乙烯保护套，PE保护套颜色根据景观设计要求确定。根据索力的不同，采用 PES7-91、PES7-109、PES7-121、PES7-139、PES7-151、PES7-187、PES7-253 七种规格，斜拉索最长 233.804m（ Z5W-B12、Z6W-B12 号索，型号 7-253 ），亦 为最大 重量 19.1 t[1]。另外，在Z3～Z8 还各设有 4 根规格为 PES7-55 的塔梁临时拉索，共计16根。

2 斜拉索施工特点及难点

根据施工经验，嘉绍大桥斜拉索采用梁端软牵引、塔端张拉的施工工艺，结合大桥具体情况和斜拉索结构等，斜拉索施工存在以下特点及难点：

1）全桥斜拉索数量多，编号复杂，易发生混淆，施工安全风险较大。

2）塔内空间有限，常规设备在塔内有限空间内布置较多，需要合理布置设备和机具。

3）独柱索塔总体刚度较小，加之桥面结构分幅布置，斜拉索索力较难控制，桥面线性调整难度大。

3 施工顺序及主要施工设备

3.1 单塔斜拉索施工顺序

与常规的双索面施工有所不同，为保证独柱索塔塔偏合理，后续钢箱梁线性可控，斜拉索梁端牵引应先同时进行内侧4根，再外侧4根同时进行。

图1 单塔斜拉索总体布置图Fig.1 General layoutofsingle tower stay cab le

3.2 主要施工设备

桥面上主要用到的施工设备有 900 t·m 塔吊、卷扬机、汽车吊、放索小车、索盘、千斤顶、油泵车、叉车等。塔顶主要布置4台5 t卷扬机，用于塔内斜拉索提升。单塔详细设备及机具见表1。

表1 斜拉索施工设备及机具一览表（单塔）Table1 Listof the construction equipmentsand instrumentsof stay cable（single tower）

另外，由于塔吊所处位置占据了斜拉索空间，表中 900 t·m 塔吊仅用于 1 号斜拉索施工，在 2号斜拉索施工之前必须拆除。

4 施工过程

4.1 总体施工工艺

主要施工工艺流程见图2。

图2 斜拉索施工工艺流程图Fig.2 Process flow chartof stay cable construction technology

嘉绍大桥斜拉索施工借鉴了上海长江大桥（独柱型）、宁波外滩大桥（四索面）的施工经验，并结合现场实际情况，进行了调整：

1）大桥水域涨落潮明显，大型起重船舶无法长时间停靠，斜拉索必须通过陆路运输到达施工现场。

2） 斜拉索最重近 20 t，现场主要起吊设备无法将其吊至桥面。现场决定临时配备 100 t履带式吊车并加长臂杆用于吊装。

3） 独柱结构由于刚度小，塔偏控制难度大。因此斜拉索梁段牵引时必须保证“内侧、外侧依次同时进行”，尽量保证同步。

4.2 施工准备

在斜拉索正式张挂前应进行以下工作：

1） 认真核对拉索编号，并在显著位置标明，避免斜拉索张挂位置错误。

2）索导管清理：挂索前，对索塔钢锚箱内及梁端的索道管进行检查、清理，清除焊渣、毛刺及水泥砂浆等各种可能划伤斜拉索的杂物[2]。

3） 梁端临边的安全防护、塔内张拉端的安全保障必须严格维护到位。

4.3 斜拉索塔端安装

塔端安装前，利用桥面汽车吊将斜拉索装至索盘上。由于塔端安装时梁端自由，因此采用硬牵引即可。塔端提升采用塔冠内卷扬机为导向，以塔顶卷扬机承重提升，首先从塔内锚箱对应的索导管中将连接装置滑下，在桥面与斜拉索塔端锚头连接，然后，选择与斜拉索塔端锚头间距比对应的索道管长度略长处作为塔顶卷扬机起吊位置，并安装内垫双层黑橡胶皮的专用夹具作为起吊点[3]。

上述工作完成后，即可进行塔端斜拉索的提升。提升过程中应注意尽量保证两台卷扬机的同步，桥面施工人员利用叉车配合进行展索，以保证斜拉索提升时自然释放，防止拉索扭转。待斜拉索锚杯露出塔端索锚管锚垫板后，依次安装工作螺母、钢丝绳切换为张拉杆、安装千斤顶、安装工具螺母。图3为斜拉索塔端安装示意图。

4.4 斜拉索梁端牵引就位

在新安装梁段与上一梁段完成焊接之后，即可进行斜拉索梁端安装。由于梁端作业空间较小，加之该桥斜拉索吨位均不大，因此采用软牵引进行梁端斜拉索施工。首先利用桥面 5 t卷扬机牵引梁端斜拉索锚头至梁端索导管外，然后用软牵引——钢绞线束、穿心式千斤顶牵引锚头至梁端锚固面锚固。梁端软牵引见示意图4。

值得强调的是，梁端压锚固定时要严格根据监控指令控制 D0值 （D0指的是梁端锚头外露有效丝牙长度，不包括盖板），误差控制在±2 mm 内。

图3 斜拉索塔端安装示意图Fig.3 Installation diagram of the type of pylon of stay cable

图4 斜拉索梁端软牵引压锚示意图Fig.4 Sketchmap of softdrawbar anchor of suspension cable

4.5 临时横梁的安装、顶推

梁段临时横向连接的作用之一是悬臂拼装过程调节两幅梁之间的间距；其二是对于不设横梁梁段，可以用于抵消斜拉索张拉产生的水平分力。因此在拉索张拉之前、标准梁段环缝焊接完成之后，必须将临时横梁的安装、顶推到位。临时横梁结构见图5。

临时横梁安装好后即可进行顶推。顶推过程中应双控——即测量控制梁段偏位、线形，油泵控制顶推力（不超过 120 t，否则可能引起钢箱梁变形），直至符合要求。顶推完成后立即用卡板将φ 740 钢管焊接抵死，防止斜拉索张拉过程中发生偏动。

图5 临时横梁结构详图Fig.5 Detaildrawingof temporary beam structure

4.6 斜拉索张拉

为保证钢箱梁梁段线形、标高符合要求，索力满足设计规定，斜拉索应进行初次张拉及二次张拉的施工作业。为保证独柱索塔塔偏合理、主梁不发生扭转，对单个主塔而言，8根斜拉索必须做到同步张拉。

另外，在靠近每个索塔纵桥向及横桥向对称安装4根临时拉索，拉索一端连接钢箱梁，另一端连接塔柱，安装斜拉索的目的是防止钢箱梁在斜拉索张拉过程中因索力的不平衡造成轴线绕塔柱扭转，影响桥梁的合拢；同时，在斜拉索安装过程中会控制塔偏，而塔偏必然会造成斜拉索在纵桥向的水平分力不平衡，临时拉索起到抵消水平分力的作用。

4.6.1 初次张拉

初次张拉在斜拉索梁端、塔端安装完成后即可进行，其主要目的是保证桥面吊机行走的安全，具体的张拉力以监控单位出具的“一张指令”进行，不得欠张拉。根据最大、最小张拉力的计算确定，Z7、Z8 选用额定张拉力为 280 t千斤顶，Z6 塔 1 号～11 号索选用额定张拉力 280 t千斤顶，12 号索由于索重最大，选用额定张拉力为 350 t的千斤顶。

4.6.2 二次张拉

在桥面吊机行走到下次吊梁位置后，即可进行斜拉索的二次张拉作业。

1） 张拉平台：斜拉索的索道管在塔端的结构方式为钢锚箱，可以利用钢锚箱的工作面为张拉平台，但需要做好临边安全防护。

2） 张拉杆选择：塔内 8 根索同时张拉，而塔内空间有限，为防止张拉时拉杆互相碰撞，经计算选用合适长度组合的拉杆。

3） 拉索二次张拉：张拉过程仍然根据监控单位的“二张指令”进行，塔内张拉反馈信息到监控处，监控根据实际测量数据指导塔内再次张拉，如此反复，直至梁段线形、标高符合要求。由于钢箱梁受热胀冷缩效应明显，二次张拉应选择夜间温度较恒定时进行。图6为塔端斜拉索张拉示意图及张拉现场。

图6 塔端斜拉索张拉示意图及张拉现场图Fig.6 Sketchmap and sitem ap of stretch-draw of the typeof pylon of stay cable

4.7 全桥调索

待全桥合龙、梁段焊接完成后，需将桥面上的桥面吊机、吊车、集装箱等大型荷载完全清除，进行全桥调索。调索依据的标准是“索长+线形为主，索力为辅”，参考调索指令，按锚杯伸出增量长度 Δ 调整（Δ 为正表示张拉，Δ 为负表示放索），并按伸出量D3校核。实施时如二者不一致，应及时反馈，由监控单位控制确定。

调索施工应选择在夜间或温度较均匀时进行。为合理控制线形，Z3～Z8 塔必须同步实施同一索号的索力调整：调索顺序按索号从小到大实施，即：Z3～Z8 塔先同步调整 1 号索，再同步调整 2号索，……，最后同步调整12号索。

5 斜拉索保护及减振措施

5.1 斜拉索的保护

斜拉索外包高密度聚乙烯保护套（PE），是保护内部高强钢丝的“外衣”，如若出现损伤，就有可能降低高强度钢丝的使用寿命，进而影响桥面结构的安全。

5.1.1 运输及起吊过程中的保护

拉索装卸过程中必须采用吊带或专用吊具，严禁吊装转运时使用钢丝绳等硬质吊具扣吊拉索。在场地堆放或者汽车运输时，必须在拉索下方垫置软质衬垫加以保护，不能零乱堆放。堆放地应远离气割、焊接作业区[4]。

5.1.2 施工过程中的保护

首先，在拉索进入索导管前，应将索壁上的杂物、毛刺、砂浆清除干净，避免索导管与之摩擦受损。其次，斜拉索在梁端牵引和塔端安装过程中，应配备专用的夹具，以保证在较大的牵引力情况下索皮不破坏。索夹结构见图7。

图7 索夹结构示意图Fig.7 Sketchmap of cable clam p structu re

5.2 斜拉索的临时减振

嘉绍大桥所在地气候恶劣，常年风速较大，在钢箱梁的悬拼过程中，斜拉索的风振非常明显，直接影响了悬拼线形的控制，因此，在施工过程中，在斜拉索梁端设置临时减振装置，此举大大减弱了斜拉索施工过程中的振动。具体见图8。

图8 斜拉索临时减振图片Fig.8 Tem porary vibration reduction of stay cable

6 结语

嘉绍大桥独特的四索面分幅结构决定了其斜拉索施工与常规工艺有所不同。施工中所运用的对称同步张拉控制、临时横梁顶推技术、软牵引技术及临时斜拉索技术均较为成功，钢箱梁线形和斜拉索索力亦处于可控范围内，有力地保障了大桥的成桥质量。

[1]嘉兴至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥施工设计图[R].北京：中交公路规划设计研究院，2009. Construction design of Jiaxing to Shaoxing Bridge of the highway tunnelacross the river from Jiaxing to Shaoxing[R].Beijing：CCCC highway consultantsCo.，Ltd.，2009.

[2]陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京：人民交通出版社，2004. CHENMing-xian.Construction technology of cable-stayed bridge [M].Beijing：China Communications Press，2004.

[3]余定军，张洪兴.重庆奉节长江大桥斜拉索施工技术[J].重庆建筑，2007（11）：20-22. YUDing-jun，ZHANGHong-xing.Construction technique for stay cablesofChongqing Fengjie YangziRiver Bridge[J].Chongqing Architecture，2007（11）：20-22.

[4]范国华，杨长虹.金塘大桥斜拉索施工技术[J].交通工程建设. 2009（3）：54-58. FAN Guo-hua，YANG Chang-hong.Construction technique of the stay cable of Jintang Bridge[J].TransportEngineering，2009（3）：54-58.

Key construction technology of the stay cablesw ith four cable p lane to the single pillar tower

ZHANGSheng-jun，YIN Li-li，JINGXue-feng，XIEDe-kuan
（The Fourth EngineeringCo.，Ltd.ofCCCCSecond Harbor Engineering Co.，Ltd.，Wuhu，Anhui241007，China）

The Jiashao River-Crossing Bridge is designed asa cable-stayed bridgewith amain span 428metres，six towers，single pillar type and four cable planes.The structure of single pillar and four cable planes determines the construction of the stay cables difficult and high control accuracy.This paper introduces themain construction method and innovative process of the stay cables to the Jiashao River-Crossing Bridge.

stay cables；four cable p lanes；framing；construction technology

U 443.38

A

1003-3688（2014）01-0061-05

10.7640/zggw js201401012

2013-05-27

张生军 （1981 — ），男，甘肃景泰人，工程师，从事桥梁公路工作。E-mail：zhshj5337@gmail.com