斜拉桥雨滴型分丝管鞍座锚固斜拉索施工技术

杨征杰 （中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

1 概 述

传统矮塔斜拉桥斜拉索在索塔上或梁下锚固后在抗滑锚内填充环氧砂浆进行粘结，导致斜拉索出现问题后更换维修难度很大，且大部分斜拉索都采用光面钢绞线或平行钢丝，由于近年来空气质量严重下降，其防腐年限和斜拉索的使用寿命均得到严重的考验。雨滴型分丝管鞍座采用不锈钢圆管压制弯曲以后，与鞍座外壳及分丝管定位板组合焊接而成，最后在鞍座内部填充C50细石混凝土，该新型鞍座在国内斜拉桥上首次使用，其抗滑性能、抗疲劳性能和防腐性能均能满足相关规范要求，且结构性能优越、造价低、加工制造方便，同时还能实现单根换索及调索。穿索时每根无粘结钢绞线只穿过对应的钢管，解决了穿索打绞的问题。该新型鞍座为大块钢板组焊而成，鞍座下部无索塔接触面大，解决了传统鞍座下部应力过大的问题。斜拉索采用热镀锌无粘结PE钢绞线，梁下锚固端灌注防腐油脂，提高了防腐等级及斜拉索的使用年限。鞍座锚体范围内的钢绞线在国内首次采用斜拉桥钢绞线双组份纯聚脲防护处理，该新型材料有很好的防腐性能及耐磨性能外，还有较好的耐阴极剥离性能和很高的拉伸强度，大大提高了斜拉索的防腐年限和使用寿命。

2 工程概况

图1 新汴河特大桥1/2斜拉索及鞍座布置图

徐州至明光高速公路新汴河特大桥全长827m。主桥设计为独塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥结构，跨径布置为60m+60m，全长120m。全桥斜拉索共9对，为空间平行布置。梁上锚固点顺桥向间距为4m，横桥向间距为0.9m，最长索长101.4m，最短索长33.3m，单根重0.85t～2.5t。斜拉索采用热镀锌无粘结PE钢绞线，鞍座锚体范围内的钢绞线采用斜拉桥钢绞线双组份纯聚脲喷涂。主塔高18.5m，采用钢筋混凝土独柱实心矩形截面，顺桥向长3m，横桥向宽2m，布置在中央分隔带上，并与主梁固接。塔上鞍座锚固为鞍座锚固，采用雨滴型不锈钢分丝管鞍座，鞍座内填充C50细石混凝土，塔上每对鞍座均为22孔分丝管结构。新汴河特大桥斜拉索及鞍座布置如图1所示。

3 工艺原理及流程

3.1 施工工艺原理

①在索塔及主梁施工阶段，按照设计标高及坐标将鞍座及预埋钢管进行预埋，浇筑混凝土前需进行标高和坐标复核，正确无误后方可浇筑混凝土。

②斜拉索施工前，将牵引钢丝绳穿过预施工的斜拉索上部一组鞍座，钢丝绳两端在主梁上固定，在牵引钢丝绳上安装单孔锚及滑轮组。在主梁上将过渡管、延伸管、HDPE管、钢锥管、热熔接头及转向块进行预拼装。利用塔吊与人工相结合的方式，将各类斜拉索管道利用滑轮组起吊并固定在斜拉索的预定位置。

③钢绞线进场后，进行钢绞线下料机鞍座锚体段聚脲喷涂等二次加工。加工完后将单根成盘的钢绞线运输至桥面穿索点附近，利用穿索机将钢绞线从预埋导管处穿过HDPE管至塔上鞍座处，然后将钢绞线的一端与牵引钢丝绳连接，利用卷扬机将该束钢绞线从锚固端鞍座引出到达另一侧的预埋导管处，将钢绞线端头与连接器固定，利用牵引钢丝绳将该端绞线向锚固端锚具内推送，直至该端绞线穿出锚孔达到规定工作长度,撤出牵引钢丝绳，最后在锚固端锚具上装上临时工作夹片,用专用打紧器打紧锚固。

④整组钢绞线全部穿好后进行钢绞线张拉，张拉完后进行紧索、减振器及抗滑锚的安装，检查无误后将斜拉索的各类保护管道进行调整，封闭加固，最后进行锚头保护。

3.2 施工工艺流程（见图2）

图2 斜拉索施工工艺流程图

4 斜拉索施工技术

4.1 鞍座构造及定位

斜拉索在索塔上的锚固方式为国内首次采用的雨滴型不锈钢分丝管鞍座，鞍座内填充C50细石混凝土。该鞍座分丝管由壁厚2mm、外径32mm不锈钢圆管压制后再弯曲而成，然后将鞍座钢板外壳、分丝管定位板及分丝管组装焊接成整体，最后在鞍座内填充C50细石混凝土及焊接剪力钉。该种新型带剪力钉分丝管鞍座能实现斜拉索单根换索及调索，提高了鞍座处斜拉索的抗滑性能、抗疲劳性能和防腐性能，且结构性能优越、造价低、加工制造方便。采用分丝管鞍座，能避免钢绞线穿索过程中的缠绕打绞的问题，该鞍座采用钢板组装焊接而成，鞍座下部无索塔接触面大，解决了传统鞍座下部应力过大的问题。

塔上鞍座采用坐标法定位，即以控制鞍座的顶点和进出口点来保证鞍座的空间位置。为确保鞍座的定位符合设计要求，斜拉索鞍座安装工作以劲性骨架为依托。先在劲性骨架横联位置初步放样出鞍座的位置，在横联中间焊接槽钢，作为鞍座的底托；再按照设计坐标精确放样出鞍座底轴线上的两个点（平面位置、高程），用塔吊吊装已经标出上下轴线的鞍座，底部轴线固定在放样出的两个点上，上部用手拉葫芦临时固定在劲性骨架的桁架柱和横联上，测量轴线上两个点的空间坐标，对比设计坐标，利用手拉葫芦进行位置调整，直至调整到偏差满足规范要求；然后进行初步焊接固定，再复测鞍座的位置，满足要求后进行索鞍的完全固定。鞍座平面图见图3及鞍座断面图见图4。

图3 鞍座1/2平面图

图4 鞍座断面图

4.2 钢绞线聚脲喷涂施工

根据以往类似工程的施工经验，为防止浪费，斜拉索钢绞线根据设计长度在厂家定尺加工生产，材料进场后根据设计下料长度进行下料。下料时要注意保护钢绞线外包PE护套不受损坏，若有破损之处，应修补完善，若损坏严重难以修补，则应弃用此根钢绞线。为了保证钢绞线下料长度准确，除保证钢绞线行走路线为直线外，还应遵守长度丈量、标识复核的下料原则。

为提高斜拉索的防腐性能和使用年限，斜拉索采用热镀锌无粘结PE钢绞线，同时为提高鞍座锚体范围内的钢绞线的防腐耐磨性能，该工程在国内首次采用斜拉桥钢绞线双组份纯聚脲喷涂处理，该新型材料除有很好的防腐性能及耐磨性能外，还有较好的耐阴极剥离性能和很高的拉伸强度。

聚脲喷涂体系分双组份铁红聚氨酯改性防腐底漆、手工修补聚脲中间漆、钢绞线专用防腐聚脲面漆。底漆采用手持喷枪喷涂施工，喷枪宜垂直于待喷钢绞线表面，距离以0.3m~0.5m为宜，移动速度均匀；喷涂顺序为先上后下，连续作业；一次多遍、纵横交叉喷涂至设计要求的厚度。中间漆采用专门设计的施工工具进行涂刷，即在塑料盒上钻眼使其卡在钢绞线上，塑料盒能在钢绞线上来回滑动，施工时将配制好的手工修补聚脲倒入塑料盒中，缓慢匀速向前滑动，使手工修补聚脲均匀填充于钢绞线缝隙中。面漆采用聚脲专用喷涂机施工，喷涂时每遍厚度控制在0.5mm左右，从不同的角度均匀进行喷涂，先上后下，控制好枪口与钢绞线的距离，确保涂层均匀覆盖。喷涂时采取薄遍多次的方法进行，最终厚度达到2mm±0.5mm。钢绞线防腐耐磨层构造图见图5。

图5 钢绞线防腐耐磨层构造图

4.3 牵引吊装系统及锚具安装

斜拉索安装采用导向钢丝绳进行牵引，塔吊配合吊装的方法进行。即在预安装的斜拉索上部一组鞍座内穿引一根钢丝绳，钢丝绳两端在主梁上固定，在牵引钢丝绳上安装单孔锚及滑轮组。主要用于过渡管、延伸管、HDPE管及钢锥管的吊装和预安装。吊装时利用塔吊与人工相结合的方式，将各类斜拉索管道配合滑轮组起吊并固定在斜拉索预定位置。

斜拉索梁下锚具安装前应检查锚孔，使之保持清洁无污。由于锚具由多个零部件组成，运到工地后不得随意拧动密封装置及定位螺栓。锚具安装采用塔吊吊装、人工配合的方式，安装好后采用钢绞线临时固定。

4.4 HDPE管焊接及管道安装

HDPE焊接前，计算出斜拉索所需HDPE管的长度，焊接时用支架或枕木将套管架立，防止HDPE套管损伤。HDPE管的连接采用发热式工具对焊方式。HDPE管焊接前，将管材放置于夹紧装置内并将之夹紧，在压力作用下用平行机动旋刀削平两个管材的被焊端面，并保证这两个端面相互接触时满足规范要求。HDPE管焊接好以后，将过渡管、延伸管、HDPE管、钢锥管及连接装置组装，用钢丝绳分段固定，用塔吊起吊慢慢提升，人工同步配合用滑轮组拽拉。拽拉过程中控制好起吊速度和预定位置，直至将套管起吊至塔上管口附近并将其固定。

4.5 斜拉索穿索及张拉

①将单根成盘的钢绞线运输到施工现场后，将索盘吊装于放线架上，因挂索时从HDPE管下端向上牵引，将放线方向朝向梁端预埋管处，放线架与预埋管之间应设铺垫及导向，以防钢绞线PE损伤。挂索采用穿索机进行，将盘上钢绞线的一端从HDPE套管往上穿，到达塔上时由塔上工作人员送进索鞍相应分丝管中，过索鞍后穿进塔柱另一侧HDPE套管，到预埋管口时与穿索器连接好，继续将钢绞线往前送直至该端钢绞线穿出梁下锚具相应锚孔并达到规定工作长度,将钢绞线的另一端同样穿出梁下锚具相应锚孔并达到规定工作长度，至此单根穿索完成。

②挂索完成以后即可进行张拉。为使每根斜拉索各钢绞线索力均匀，张拉时采用等值张拉法张拉。每根斜拉索各钢绞线均逐根挂索并用YDCS160-150型千斤顶进行张拉。加载至10%张拉力时测初始伸长值；用压力表读数控制最后一级张拉力，使之跟传感器显示值相对应时，测终止伸长值。装上工作夹片，适度打紧，卸压至2MPa时测回缩值后锚固。在挂索结束后，即拆出传感器，并按传感器拆除时的读数再进行补张拉。在单根张拉完每一根钢绞线后，应严格控制工作夹片的跟进平整度。在单根张拉过程中，应同时均衡进行加载，力求两端伸长值的不均匀值应控制在设计允许范围之内。

4.6 附属设施安装

斜拉索张拉完后进行紧索，即在管口索夹旁相应的位置装上一套紧索器将索收紧，使之成型至设计断面。将组装好的减振器推入主梁预埋钢导管内，直至减振器端面与钢导管管口持平，再收紧螺栓，按内缩外涨原理，使其内外分别与索体和钢导管管壁紧紧相贴。用锲紧千斤顶将锲块顶入抗滑锚的锲槽内。塔上转向块由压紧板、橡胶密封垫及过渡垫构成；待穿索张拉完成以后，将转向块与导管连接法兰用螺栓拧紧，通过螺栓挤压过渡垫，使其变形紧裹钢绞线。梁下防松装置安装前，将锚头两端多余的钢绞线切除，确保钢绞线端头平整光滑。安装夹片防松装置，用专用扳手将各空心螺栓旋紧，空心螺栓与夹片间垫有4片蝶簧，以随时保持对夹片的压紧力。锚头保护采用在罩内灌注防腐油脂，可使绞线防腐，又可为以后换索提供方便。

5 结 语

徐州至明光高速公路新汴河特大桥主桥斜拉索在设计上开阔思路，大胆创新，在国内首次采用雨滴型不锈钢分丝管鞍座及鞍座锚体段钢绞线采用斜拉桥钢绞线双组份纯聚脲防护处理等一系列新材料及新工艺。新材料及新工艺的使用也给工程施工提出了更高的要求和施工难度。通过现场施工实践，总结了该类斜拉索施工的技术要点和操作流程，积累了施工经验。目前该桥已完成第九对斜拉索安装，该桥的施工将对今后类似工程施工具有参考及推广价值。

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