大跨径斜拉桥平行钢丝斜拉索施工技术分析

谢康华 （安徽省路港工程有限责任公司，安徽 合肥 230011）

1 工程概况

某公路大桥为主跨818m双塔混合梁斜拉桥，斜拉索采用热挤聚乙烯平行钢丝斜拉索,钢丝直径7mm,抗拉强度标准值fPK=1670MPa。主桥北塔26对拉索，共计104根，1#～4#斜拉索直接锚固在塔壁混凝土齿块上，5#～26#斜拉索直接锚固在钢锚梁上。斜拉索最大索重36.125t，最大索长442.3m，最大吊装高度180m。

2 技术特点

根据斜拉索的安装特点设计了多个施工辅助设施，包括塔顶挂索门架、吊索桁车、三角支架系统等，加工、使用简便，降低了对施工设备的要求，有效地节约了施工成本。

塔端和梁端的牵引系统的千斤顶机具可通用，提高了施工材料的利用率。

根据梁端入锚牵引力的大小，采用不同的入锚方法，适用性强，施工工效高。

3 工艺原理

斜拉索通过塔吊和桥面吊索桁车上桥面后，采用卧式放索机和梁面展索滚筒进行展索，利用塔顶门架完成斜拉索的挂设。短索施工过程中采用塔端软牵引下放斜拉索，以减小梁端入锚的施工难度，梁端通过卷扬机系统完成入锚。长索施工过程中塔端直接进行挂设，梁端入锚根据牵引力大小采取相应的入锚措施。梁端入锚且钢箱梁焊接完成之后，根据监控指令进行塔端张拉。

4 工艺流程

如图1。

图1 施工工艺流程图

5 操作要点

5.1 施工准备

提前做好斜拉索施工的相关临时设施的制作、安装，卷扬机布置，放索机具、斜拉索牵引锚固及张拉工具的制作、组装。

5.2 斜拉索整体上桥面

①斜拉索工厂加工、成盘，运至索塔墩旁。索长较小、索重较轻时，可通过陆路采用汽车进行运输；索长较大、索重较重一般采用水运运输。

②斜拉索吊装采用三根长度相同扁平吊带进行捆绑吊装，吊带捆绑点在索盘上按120°夹角均匀布置，确保起钩后索盘的平稳。

③拴钩前必须根据索盘的直径大小以及吊带的长度估算每根吊带的荷载值，根据吊带的受力大小选择合适的吊带，不得超载使用。

④吊索桁车由专人进行操作，起吊过程中安排专人负责卷扬机排绳。

⑤斜拉索转入桥面后即放入放索盘中，同时采取措施防止放索盘滑动。

5.3 斜拉索展索及塔端挂设

①挂索前，对梁端、塔端索道管和锚垫板上的焊渣、毛刺及杂物进行检查、清理；检查锚垫板是否平整，位置是否正确，用特制探孔器检查索道管本身是否变形，如变形必须进行处理后才能挂索施工。

②软牵引钢绞线通过锚环、夹片和盖板组合在一起，钢绞线上共安装两套锚环。一套锚环上有螺纹装在钢绞线端头上，用于与斜拉索索头连接；使一套锚环用斜拉索挂设的临时锚固，两套锚环的间距为斜拉索需要下放的长度。软牵引钢绞线组装好以后，通过锚环的外螺纹连接到索头的内螺纹上。

③根据索导管的长度在斜拉索上安装索夹，索夹至软牵引锚固锚环的长度比索导管的长度长约50cm。

④在索道管中心轴线延长方向的塔肢壁上焊一固定点作导向滑轮的固定点。挂索前，在塔腔内将塔顶卷扬机钢丝绳套上卡环，穿过斜拉索塔端锚固螺母，通过索导管，放出塔肢外直至主梁上与斜拉索软牵引钢绞线连接。

⑤将塔顶门架滑车组下放至钢箱梁桥面，与斜拉索索夹通过卡环连接。

⑥起升斜拉索至索道管口，通过塔内入锚钢丝绳将斜拉索软牵引钢绞线拉入索道管，塔顶门吊滑车组控制斜拉索入塔角度，避免破坏PE套。钢绞线上锚固锚环拉出锚垫板后，及时安装临时锚固用开合板。

⑦斜拉索塔端挂设完成后，放索机上剩余斜拉索通过塔吊提升完全离开放索机后，慢慢下放至钢箱梁上布置的展索滚筒上，如图2所示。

图2 斜拉索梁端采用塔吊完全展开

5.4 梁端入锚

①根据斜拉索索长、索重、塔端锚点与梁端锚点的相对位置等计算斜拉索梁端入锚所需的牵引力大小，根据牵引力的大小选用不同的梁端入锚工艺。梁端入锚牵引力较小时，可采取卷扬机系统入锚；索力较大时，可采取软牵引入锚和软硬组合牵引入锚。

②斜拉索锚头牵引至索导管口时，用汽车吊将斜拉索角度调整好。卷扬机继续牵引斜拉索入锚，可在锚头前端连接手拉葫芦辅助斜拉索入锚。

图3 斜拉索梁端卷扬机系统入锚

③滑轮组牵引锚头至距离锚点软牵引钢绞线长度范围以内，在梁端安装软牵引机构，再利用卷扬机系统尽可能地将索头牵引至梁端索导管口，同时用25t汽车吊调整斜拉索角度，辅助斜拉索入锚。

图4 梁端入锚软牵引机构安装完成

④将软牵引机构将锚头牵至设计位置后，安装锚头大螺母，拆除软牵引机构，梁端入锚完成。

图5 梁端软牵引入锚机构拆除

⑤在斜拉索锚头上接长3m张拉丝杆，同时在索头上安装索夹，索夹与梁端卷扬机滑轮组相连，滑轮组倍率根据计算牵引力大小并取2倍安全系数进行取值。

图6 梁端组合牵引入锚张拉丝杆安装

⑥梁端卷扬机牵引，当索头与梁端索导管管口的距离接近软牵引钢绞线长度时，在张拉丝杆前端接长软牵引钢绞线，同时在梁端安装梁端组合牵引系统，卷扬机继续牵引，尽可能地将张拉丝杆牵引至索头管管口。

图7 梁端组合牵引入锚机构安装

⑦将张拉丝杆牵引出撑脚A的长度大于千斤顶及螺帽的长度后，安装开合板、拧张拉丝杆螺帽，拆除软牵引机构及撑脚B，改用张拉丝杆进行硬牵引。

⑧将锚头牵引至设计位置，拧紧锚头大螺母，拆除撑脚、千斤顶、张拉丝杆，斜拉索梁端入锚完成。

5.5 塔端张拉

梁端入锚完成后，在塔端进行斜拉索张拉。按监控指令，每个节段的四根斜拉索需同步进行张拉。张拉采用几何控制法进行施工控制，张拉时通过斜拉索的安装长度来进行控制，以安装索力进行检验，索力误差控制在±5%范围内。

图8 张拉丝杠张拉

5.6 索力调整

①主桥结构受力复杂，在受环境温度影响时比较敏感，挂索施工需要时间比较长，在温差变化、风等环境因素、施工荷载等影响下，进行张拉作业时，出现导致索塔和主梁受力结构发生变化。

②单束拉索中每根钢绞线应力满足设计要求，施工中每根斜拉索中单根钢绞线之间的索力误差不超过±2%，成桥后每根斜拉索中单根钢绞线之间索力误差不超过±1%，张拉时严格按工艺控制进行，而且施工前必须提供以下项目：

a.斜拉索张拉力，该值由监控单位以书面监控指令形式提供给斜拉索施工单位；

b.在斜拉索张拉力作用下，斜拉索锚固点计算相对位移量（或变形量），是该索所在竖直平面内下端锚点竖向位移和上锚点水平位移，由监控单位临时给出；

c.主梁相应截面的相关物理参数，该参数一般根据设计而定；

d.斜拉索索体几何和物理参数，由斜拉索产品供方提供。

6 质量安全主要控制措施

①斜拉索表面应平整密实、锚头无伤痕、修饰且张拉索力满足设计和监控要求。

②索厂制索完成后，根据斜拉索具体的几何参数选择合适的运输工具，同时派专人在运输过程中负责沿途的保护工作。

③张拉设备和方法应根据设计合理确定，并制定切实可行的施工方案。拉索张拉时，不宜在锚环与承压板间加垫、需要加垫时，其垫圈材料和强度应符合承压要求，并应设成两个密贴带扣的半圈。

④禁止在未固定的构件上行走、作业或休息。

⑤索塔内施工平台应搭设稳固，设置上下通道，地面设置防护通道，严禁索塔内作业人员抛掷物品。

7 结论

大跨径斜拉桥平行钢丝斜拉索施工技术在此工程中得到了应用，成功解决了项目斜拉索安装难度、上构悬臂拼装的施工质量和安装速度等问题，其设备要求较低、适用性较强、施工效率高，尤其是斜拉索张拉施工中对张拉设备进行优化设计，有效地节约了张拉施工空间，具有明显的经济效益和社会效益，具有较高的推广价值。