乌梅河特大桥缆索吊机安装施工技术

2023-11-21董伟

运输经理世界 2023年22期

董伟

（中交建筑集团有限公司，北京 100000）

0 引言

缆索吊机由多个部件组成，包括主索、牵引索、起重索和起重小车等，支承构件采用钢丝绳。进行悬索桥施工时，先采用承载索起吊载重小车，再来回运行，并固定加劲梁部件，以满足运输加劲梁的要求。缆索吊机具有垂直起吊的功能，可应用于跨越江河、深谷等障碍物运输。将缆索吊机应用在桥梁施工中，不仅可以提升施工速度，而且能够节省施工成本。因此，分析桥梁缆索吊机安装施工技术有重要意义。

1 工程概况

该项目起于贵阳市区东、双龙新区北侧南明区永乐乡冯家庄，止于余凯高速与施秉支线相接处，结合该项目路线转换需求，将余凯高速主线与施秉支线单喇叭枢纽互通改线为十字枢纽后顺接施秉支线，采用双向六车道，路线长120.620km，终点桩号K120+100，设计速度100km/h，路基横断面宽度为33.5m。

路线全长36.3km，全线设置桥梁共12320m/24 座（折合双幅桥，包括互通立交内主线桥及上跨被交路的分离式立交桥），共设天桥1 座，涵洞96 道；全线共设隧道1866m/3 座。其中，乌梅河特大桥桥梁中心桩号左幅为K90+105，右幅为K90+085，设计桥孔和跨径左幅为10×40+320.1+5×40（孔×m），右幅为10×40+320.1+4×40（孔×m），大桥全长左幅为936m，右幅为896m。主桥采用计算跨径300m 的上承式钢管混凝土变截面桁架拱，拱轴线采用悬链线，拱轴线系数m=1.55，矢高h=60m，矢跨比f=1/5。拱座尺寸为32.2×19.7×16.102m，基底呈台阶状。

2 施工方案

主桥的拱肋、横撑、立柱、盖梁、主桥桥面梁均采用缆索吊机安装施工。根据该桥特点，考虑经济、安全及安装精度，拟采用两套有塔式横移式缆索吊机，并采取“斜拉扣挂”“主扣分离”的施工工艺。

主桥钢结构拱圈共52 个节段，共重5910t。单个节段共三榀，最重为第1 节段，为195t，最轻为第13B节段，重为41t。钢结构拱圈先由厂家加工，后运送至复拼场地，经检验合格运至拱肋缆索吊机跑车、吊具下方的吊装平台，利用两套缆索吊机将其抬吊运至安装位置，对位后通过螺栓和预埋钢板焊接临时固定，焊接完成后，张拉扣锚索，边张拉边松钩，逐渐将拱的重量全部转化为由扣、锚索承担。对称吊装完所有悬臂节段后，在符合设计合龙温度时瞬时合龙。

3 缆索吊机安装施工

3.1 主索锚碇施工

锚碇基础施工：各锚碇开挖、钢筋绑扎及混凝土浇筑施工，预埋锚索需精确定位角度，保证预埋锚索与主缆索角度保持一致。对于预应力锚杆，应根据不同的结构长度进行单根抗拔力试验，保证结构整体安全[1]。

3.2 塔架施工

3.2.1 塔架布置

塔架包括主塔、塔架基础及预埋、塔架稳定系统。塔架为2 个主塔。两岸前缆风索分别从主塔顶向下经河谷锚于对岸拱座，每岸两主扣塔间设置通缆风索；后缆风索分别从主塔顶向下锚于锚碇上；缆风索由钢丝绳或钢绞线组成[2-3]。塔架布置如图1 所示。

图1 塔架纵面示意图

3.2.2 塔架架设

塔架架设如图2 所示。

图2 塔架架设示意图

（1）塔身拼装

塔身为横桥向门式塔，即顺桥向为单排柱，横桥向为两个塔柱，两个塔柱间每隔一定高度设置一根格构横撑，主塔设置两根横撑。单个塔柱由六根钢管柱组成。塔身拼装采用塔吊进行拼装施工，每个塔架各设置一个塔吊。塔吊布置在9#、12#墩一侧，根据吊装重量及起吊距离，选择QT125 型塔吊。

第一，先用塔吊拼装钢管柱第一层，拉临时缆风索并用手拉葫芦调整钢管柱平面位置，连接立面及平面连杆，连杆螺栓拧紧后拆除临时缆风索。

第二，用塔吊安装塔柱第一层，塔吊附着下钢管柱，连接上层连杆，拉内八字临时缆风索，并用手拉葫芦调整钢管柱平面位置，保证六根钢管柱相对位置与设计尺寸一致，连接下层连杆，并拧紧本层螺栓后拆除临时缆风索，提升塔吊层。

第三，按1～2 步骤逐层安装钢管柱至横撑处，横桥向拉内八字缆风索至另一侧塔柱脚或横撑处，顺桥向拉缆风索至墩柱基础处，利用手拉葫芦调整塔柱平面位置；用扒杆吊起立面单榀横撑桁架片至安装位置，先连接一头螺栓，用手拉葫芦和千斤顶调整两塔柱相对位置，再安装另一头螺栓；安装另一榀横撑桁架，连接横撑平面连杆；调整纵横向缆风索，确定平面位置后，拧紧所有横撑螺栓。

主塔达到20m 和45m 高度、未安装两塔柱横向连接时，在主塔柱四周设置两层抗风索，以保证主塔柱安装过程中的稳定性，塔柱最后安装完成后，安装前后落地缆风后拆除抗风索。

（2）塔架纵向缆风索安装

拼装主塔时设置临时缆风索，拼装至主塔顶后，同时安装前缆风索、通缆风索、后缆风索，并同步收紧缆风索，使主塔垂直，其偏位应≤30mm，使主塔偏位符合设计计算要求。缆索系统安装完成后，需调整主塔的前缆风索、通缆风索、后缆风索，确保主塔偏位符合设计要求。

（3）塔架避雷装置

桥塔架较高，故需要根据结构物避雷要求设置避雷针（接地电阻不大于4Ω）。防雷装置包括接地装置、接闪器和引下线等。接闪器材料为长5m 圆钢，设置在塔立柱上。引下线采用PVC 防护管，并与接地承台钢筋网和桩基钢筋网等接地装置相连接。

（4）索鞍安装

索鞍布置于吊塔顶横梁上方的滑道梁上，主要由主索导向、分配梁、起重索和牵引索转向轮等构件组成，构件就位采用塔吊吊装方式。

3.3 缆索系统施工

3.3.1 缆索吊机主索安装

缆索吊机主索采用φ62mm 钢丝绳（6×37S+IWR），主索锚固在两岸钢管桩上，主索位于贵阳岸锚碇位置，主要采用收紧装置。

（1）合理布置牵引卷扬机

选用20t 卷扬机，将之布置于引桥3#墩位置，锚碇位置设置转向轮，以形成一个完善的循环体系。

（2）架设导索及牵引索

架设导索时，选用钢丝绳从桥上将先导索从一岸拉至另一岸，经转向再将其回拉至另一岸，并与卷扬机牵引索相连，再启动牵引卷扬机，一边放一边牵，将牵引索牵至一岸，再将之回拉至另一岸。

（3）牵引循环索安装

牵引循环索选用钢丝绳，将之盘进卷扬机，并与钢丝绳相连，再启动牵引卷扬机，一边放一边牵，将牵引索牵至一岸，再将之回拉至另一岸，然后将钢丝绳退出卷扬机，再将之盘进两台卷扬机，以形成一个牵引循环索。

（4）主索过江

主索主要通过牵引索过江。出于施工场地限制考虑，主索由一岸往另一岸牵引过江。其施工步骤包括：将主索盘于卷盘上，再将之放置在一岸的放索架上；主索采用卷盘进行放绳，并将绳头与牵引索相连，在绳头连接前端，预留出相应的长度，以满足主索索鞍与天车跨越要求；启动过江牵引索循环系统卷扬机后，主索由一岸锚碇引至另一岸塔顶；采用人工辅助的方式，先将主索绳头穿过天车，再将主索绳头与牵引索相连，然后将主索与牵引索连接拆除，同时将绳头固定在钢梁上，回拉主索，确保主索满足空索垂度要求；同时，将一岸主索放出，在调节滑车组上固定好；对收紧滑车组进行调节，当主索垂直度满足设计要求时，才能完成主索架设。

3.3.2 牵引索安装

吊机牵引索主要采用钢丝绳，各根牵引索布置采用“走4”的方式，同时及时调整主索空索，再进行牵引索安装。

在一岸布卷扬机及转向滑轮，及时固定好卷扬机；采用人工方式，将一端绳头牵引至塔底；采用扒杆提升牵引绳头至塔顶，再进行打梢；采用人工辅助的方式，将牵引索向下牵引至主锚碇梁转向，一端绳头进入20t 卷扬机，牵引索另一端捆绑至主锚碇梁上。

在牵引索安装过程中，应注意以下两点：一是在穿索过程中，要按顺序使用牵引索，防止索与索之间出现交叉；二是固定好死绳头绳卡。

3.3.3 起重索安装

吊机起重索选用2 根钢丝绳，按照“走10”形式布置，完成牵引索安装方可安装起重索。

下吊点采用塔吊进行移动，先将下吊点移动至吊机起重索下方，与上吊点相距2.5m，并采用慢速提升的方式，与上吊点相距1.5m 时及时停止；采用千斤绳与下吊点相连；将塔吊吊钩解除；在桥梁一岸布置转向滑轮和卷扬机；采用人工牵引起重索的方式，将绳头牵引至塔架底；利用卷扬机将绳头提升至塔顶，并进行打梢；采用人工辅助的方式，将起重索钢丝绳穿过转向轮，对上、下吊点间滑轮组进行穿绕，穿绕10次以后将绳头牵出，与吊机起重索吊点导向轮相连，从导向轮牵出后与循环索连接；起重索进入卷扬机时启动卷扬机，将下吊点提升至30cm，再将上、下千斤绳解除。

3.3.4 天车连接

牵引索安装结束后，进行天车连接[4]。先启动主塔牵引卷扬机，使牵引索固紧；采用人工方式，将临时钢丝绳拉出，与天车相连；启动临时卷扬机，将绳索拉紧；采用两组连接索连接天车；将天车装置解除；启动临时卷扬机，使绳索放松至天车受力要求；将临时钢丝绳与前、后天车的连接解除；启动牵引索卷扬机，松开卷扬机，两台天车一起向跨中移动。

连接索安装过程中，应注意以下事项：一是在卷扬机与牵引索连接时，要放慢卷扬机的速度，以满足天车受力要求；二是确保连接索的长度满足设计要求。

3.3.5 主索调整

主索垂度终调应分两次进行，一次调整使主索的安装垂度满足设计垂度要求，二次调整确保主索安装垂度一致，将误差控制在5cm 以内。先将天车牵引至缆索处，结合施工工艺进行垂度调整，使主索的垂度满足安装要求，主索调整结束后，使天车来回运行，再将跑车牵引至塔前，按照施工工艺进行主索垂度调整，确保横断面上的主索在一个水平面上[5]。