浅谈高速铁路矮塔斜拉桥斜拉索施工技术

孙圣贤

摘要：斜拉桥作为现代桥梁工程的重要代表，因其独特的结构和美观的外观，在城市交通建设中扮演着重要角色。斜拉桥的施工是一个复杂而关键的过程，涉及到多个技术环节和操作要点。为确保斜拉桥的安全稳固和长期可靠运行，需对施工阶段的关键技术严格管控。基于此，对高速铁路矮塔斜拉桥斜拉索施工技术展开深入的研究，提出科学的施工技术运用策略。

关键词：矮塔斜拉桥；斜拉索；锚具；钢绞线

0   引言

矮塔斜拉桥是现代交通基础设施的重要组成部分，作为一种独特的桥梁结构形式，矮塔斜拉桥以其优越的技术性能在桥梁工程中得到广泛应用[1-2]。为确保斜拉桥的安全稳固和长期可靠运行，需对施工阶段的关键技术严格管控。基于此，本文深入探讨高速铁路矮塔斜拉桥斜拉索施工技术，以为高速铁路矮塔斜拉桥施工工程提供有价值的参考，为相关从业人员和专业技术人员提供借鉴。

1   工程概括

1.1   主桥概况

楠溪江大桥主桥位于浙江温州市永嘉县鲤溪乡垟头村内，桥梁为跨越村落、楠溪江、省道S223（S41）而设，桥址位于国家风景旅游区—楠溪江风景名胜区。本桥起点桩号为DK273+755.590，终点桩号为DK273+619.340～DK274+002.890，全长为240m，为两跨独塔双索面预应力混凝土斜拉T构组合桥，跨径布置为（120+120）m。下部结构采用钻孔灌注桩，挖方实心桥台，长度5.5m。楠溪江大桥主桥总体布置见图1。

1.2   矮塔斜拉索结构

斜拉索由张拉锚固段、固定锚固段、过度段及斜拉索自由段、索鞍座组成，如图2所示。斜拉索采用单丝涂覆环氧涂层钢绞线，规格为73-7Φ5mm、61-7Φ5mm、55-7Φ5mm。主桥塔上采用可单根换索的索鞍抗滑结构，穿过主塔索鞍，并通过对称锚具固定于箱梁两端。

斜拉索的张拉锚固段由多个组成部件组成，包括锚板、夹片、调整螺母、保护罩、防腐油脂、密封装置。这些组件共同作用，确保斜拉索在桥梁上的安全稳固。

2   斜拉索施工准备工作

在正式挂索施工前，合理规划施工各环节、明确各工序要求，并划分人员岗位并明确职责，是确保工程顺利推进的重要基础。在此基础上，做好施工前准备工作，包括以下方面：

检查运抵施工现场的斜拉索各部件是否完备，确保所有所需材料和部件齐全无缺，以保障施工过程不受物资短缺的影响。对施工设备进行全面检查，特别是张拉设备如千斤顶等，确认设备是否齐全，并检查是否经过标定或在标定有效期范围内，以确保施工的精确度和安全性。

合理搭设梁下和塔上的施工人员操作平台，确保其结构稳固可靠，以保障施工人员的安全工作环境。施工人员需要接受安全教育，了解并遵守安全规程，同时检查施工现场的安保措施是否到位，以防范事故的发生。对HDPE管和钢绞线的下料长度进行计算并复核，同时进行张拉索力和理论伸长值计算，并经监理确认，以确保施工过程的准确性和符合设计要求。

3   斜拉索施工的施工技术

斜拉索施工流程如图3所示。

3.1   锚具组装及安装

锚具组装时，需先将螺母旋在锚板上（注意螺母安装位置），使其上的卸水槽朝向延长筒方向，以利于排水，防止水分积聚对锚具产生不利影响。控制螺母旋入长度，使螺母前端面缩进锚板前端面约10mm左右。确保螺母与锚板之间有一定的空隙，有利于后续安装和调整。

使用合适的吊具，将组装好的锚具置于梁下预埋管内。在安装过程中，需要严格注意锚具孔位应与主塔索鞍的孔位对应，确保位置的准确性和稳固性。再将螺母与锚垫板临时固定，确保锚具在安装过程中不会松动或偏移，保障锚具的安全性和稳定性。

3.2   HDPE管焊接及吊装

HDPE管作为斜拉索第一层防腐材料，将直接承受环境及紫外线的作用，为此需要采取措施确保HDPE管的焊接工艺及质量[3]。HDPE管出厂标准长度一般为6m、8m或9m。根据斜拉索结构，需将多根HDPE管焊接成一体，并与防水罩等附件连接成一体，使其达到设计和使用要求。

3.2.1   HDPE管焊接

根據设计图纸和环境温度，计算焊接后HDPE管的最终长度，并相应调整焊接设备参数。为确保焊接过程的稳定性和准确性，需要在焊接机两侧安装支撑架，并确保管子成一线且与焊接机平齐。在焊接准备阶段，将两根HDPE管移入焊接机的卡箍内，拧紧卡箍螺栓夹紧HDPE管，保持约90mm的管道间隙。确保焊接位置的对齐，必要时调整管道轴线，使其在同一水平线上。使用电铣刀对HDPE管道端部进行处理，确保其平直度达到要求，以便焊接时能够得到稳固的连接。

在焊接过程中，使用加热板对HDPE管道进行热熔焊接，严格按照焊接工艺要求，包括温度和压力等参数，确保焊接质量。焊接完成后，需要在加压状态下使焊接部位充分冷却。冷却结束后，撤除卡箍并用塑料膜包裹焊缝接头，以保护焊接部位，确保焊缝的完整性和密封性。

3.2.2   HDPE管吊装

组装抗滑锚筒，将其与延伸管连接成一体，形成HDPE管的吊装装置。同时，将HDPE外套管穿过抗滑锚筒并伸出一定长度，使用临时抱箍夹紧管道，并在抱箍上穿入钢丝绳，以确保HDPE管在吊装过程中保持平衡和垂直。将首根钢绞线穿入HDPE管内并伸出管前端，用细铁丝将钢绞线头部与抱箍扎紧。然后将钢丝绳与起重机连接，做好起吊HDPE管的准备。

使用起重机将HDPE管平稳起吊，并朝主塔索鞍处移动。在HDPE管到达主塔索鞍处时，使用钢丝绳和手拉葫芦将抱箍与索鞍处操作平台连接，并用麻绳临时连接HDPE管后端与主梁，以确保HDPE管在吊装过程中保持稳定和固定。通过张拉首根钢绞线，穿过索鞍、另一侧HDPE管及两端锚具内，安装夹片并进行张拉。在张拉过程中，控制张拉力，直到HDPE管的垂度消除后，停止张拉并进行锚固，以确保HDPE管在张拉后保持稳定和牢固。

3.3   钢绞线挂索及张拉

钢绞线挂索及张拉是斜拉索施工中至关重要的步骤。通过合理布置设备，精确控制张拉过程，确保钢绞线的牢固锚固，可以保证斜拉索结构的稳定性和安全性。

3.3.1   布置穿束机

穿束机配合引线，在斜拉索安装过程中起到重要作用。穿束机用于控制钢绞线的上下运动，引线则用于进一步引导钢绞线的路径，确保钢绞线顺利穿过HDPE管。

3.3.2   穿索过程

延伸引导棒并连接定制头，确保引导的稳固。启动穿束机，在重力作用下，钢绞线紧贴护套管内壁，逐渐穿越至索鞍分丝管位置。通过精准的引导，钢绞线按照预设的孔位顺序，由外向内、自上而下地穿越分丝管。同时，将细钢丝绳固定在主塔和箱梁上，以稳定钢绞线的位置，保证穿越过程的稳定性。

3.3.3   钢绞线张拉

使用2台千斤顶对钢绞线进行两端张拉，确保钢绞线的张力均匀和稳定。在张拉过程中，对钢绞线的张力进行精确控制，以确保斜拉索结构的稳固和安全性。

3.3.4   钢绞线锚固

将钢绞线的末端固定在锚具上，使钢绞线的锚固牢固可靠。同时，使用反力架对钢绞线进行张拉，使斜拉索结构的张力达到设计要求。

3.4   斜拉索索力补张

如果整束索力未达到目标值，需要进行的补充张拉操作。

3.4.1  准备工作

在进行斜拉索索力补张前，仔细检查整体顶压式千斤顶的内部配件是否完好，并确保与斜拉索的规格匹配。根据所使用的整体顶压式千斤顶的长度，将锚板外露多于钢绞线按层切割，以便于千斤顶的安装。

使用葫芦或其他适当的起吊设备，将整体顶压式千斤顶吊起，并将钢绞线穿入千斤顶内。将千斤顶头部的顶头座与锚板端面紧贴，确保千斤顶正确对齐，避免偏斜。安装工具锚板，并紧密打紧夹片，确保夹紧工具与钢绞线束紧密贴合。

3.4.2   补张操作要点

启动千斤顶的油泵，使千斤顶张拉油缸前行，逐步张拉钢绞线束，直至达到设计索力。当钢绞线束张拉到设计索力后，停止张拉，并保持张拉持荷2～3min，让斜拉索稳定。转换油泵阀门，使千斤顶的顶压油缸前行顶紧夹片，使其与钢绞线束紧密贴合。完成索力补张后，卸载千斤顶并退出油泵。

3.5   索力检测及整体调索

3.5.1   索力检测

完成所有拉索的张拉后，由监控人员对每个拉索的索力进行检测。检测结果与设计或监控要求进行比较，若实际索力与目标值不符，则需要进行索力调整。若需要增加索力，可利用整体千斤顶进行操作，采用钢绞线分级张拉相同的方式。根据需要调整的索力差值，确定整体千斤顶的张拉距离。

3.5.2   整体调索

为避免钢绞线受夹片夹持部位进入拉索受力段，索力降低调索，不能采用对钢绞线卸载重新锚固的方式。通常采用穿心式千斤顶，将拉索卸载至规定索力后调节螺母位置的方式进行调索。其施工技术步骤如下：

在锚板上安装防松装置，确保拉索在调整过程中的安全。依次安装撑脚、穿心式千斤顶和工具锚，并将穿心式千斤顶空行程一段距离（根据需要调整的索力差值进行计算确定），然后安装张拉螺母。启动油泵，让穿心式千斤顶油缸前行，逐步张拉拉索，直至达到目标索力。待螺母与锚垫板脱离后停止张拉，并将螺母旋出一定距离，使其重新与锚垫板密贴。将千斤顶卸载至零，拆除穿心式千斤顶。

3.6   附件安装及防腐

在完成所有拉索的索力调整后，进行拉索附件的安裝工作，包括保护罩、密封防腐材料、减震装置、索箍等附件设施，以确保斜拉桥的结构稳定和安全运行。

根据不同工程的设计要求，有时可能要求在预埋管内灌注油脂或进行聚氨酯发泡处理，以达到更高的防腐效果。该措施可以有效防止外部环境对锚具和钢绞线的侵蚀，延长其使用寿命，并提高整个斜拉桥的结构稳定性和耐久性。

完成防腐施工后，进行保护罩的安装，将其固定在锚具上，以免锚具和钢绞线受外部因素的影响。安装完成后进行封锚，确保防腐措施的有效性，并最终确保整个斜拉桥的安全运行。

4   结束语

总体而言，斜拉桥作为一种现代化、高效的桥梁形式，其施工过程需要高度的技术要求和操作规范。只有通过严谨的施工流程，合理的工艺安排，以及科学的工程管理，才能建造出更加安全、稳定和持久的斜拉桥，为交通运输和城市发展提供可靠的支持和保障。同时，也要持续关注新的技术进展和施工经验的积累，不断提升斜拉桥施工水平，为建设更美好的城市交通网络贡献更大的力量。

参考文献

[1] 黄波，沈洁，王盼盼等.预应力混凝土矮塔斜拉桥静载试验研究[J].建筑结构，2023，53（S1）：1733-1736.

[2] 刘彬.BIM技术在高速铁路斜拉桥施工中的应用[J].建筑安全，2019， 34（1）：27-29.

[3] 田鹏.多跨矮塔混凝土斜拉桥斜拉索安装工艺探讨[J].黑龙江交通科技，2023，46（5）：100-103.