斜拉索安裝施工及調(diào)索監(jiān)控施工工藝工法

1、斜拉索安裝施工及調(diào)索監(jiān)控施工工藝工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0603-2011）橋梁工程有限公司 靜國鋒 羅孝德 1 前言1.1 工藝工法概況斜拉索是一種柔性拉桿，是斜拉橋的主要受力構(gòu)件之一。目前國內(nèi)外斜拉橋所用的斜索主要采用經(jīng)過多種防腐處理制作的高強平行鋼絲和平行鋼絞線兩種形式。無論是平行鋼索或平行鋼絞線索在安裝過程中所要遵循的基本原則是：在保證斜拉索安裝質(zhì)量、安全的前下，所采用的安裝方法、程序、工藝及動力牽引系統(tǒng)力求做到簡單、方便、易操作。拉索結(jié)構(gòu)體系分為三個主要部分。錨固部分：分為張拉端錨固和固定端錨固，均由錨杯、錨圈、錨墊板和防護罩組成；過渡部分：由鋼導(dǎo)管、減震器、防水罩組成；

2、中間部分：由高強鋼絲、玻璃絲帶、PE防護、纏包帶等組成。 圖1 斜拉索結(jié)構(gòu)示意圖1.2 工藝原理斜拉橋索塔兩側(cè)是對稱的斜拉索，通過斜拉索將索塔主梁連接在一起。左右一一對稱，這兩根斜拉索受到主梁的重力作用，對索塔產(chǎn)生兩個對稱的沿著斜拉索方向的拉力，根據(jù)受力分析，左邊的力可以分解為水平向向左的一個力和豎直向下的一個力；同樣的右邊的力可以分解為水平向右的一個力和豎直向下的一個力；由于這兩個力是對稱的，所以水平向左和水平向右的兩個力互相抵消，最終主梁的重力成為對索塔的豎直向下的兩個力，傳給了索塔下面的橋墩。2 工藝特點斜拉索掛設(shè)與張拉是斜拉橋施工的關(guān)鍵所在。斜拉索采用平行鋼絞線拉索，索體由多股無粘結(jié)高

3、強度平行鍍鋅鋼絞線組成，外層由雙層同步擠壓成形雙螺旋線HDPE護套管防護。在錨固區(qū)，鋼絞線有PE導(dǎo)管組件防護，其端部浸泡在油脂中。鋼絞線采用單根穿索、單根張拉、單根測試檢查，并可以進行單根鋼絞線調(diào)索和更換。3 適用范圍本工藝適用于所有的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋成品斜拉索的施工。4 主要技術(shù)標準斜拉橋換索設(shè)計與施工規(guī)程DB 37/T 1312公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)以木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JTG D60公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTG/TF505 施工方法平行鋼絞線斜拉索采用單根PE鍍鋅鋼絞線安裝、單根張拉、單根調(diào)索、單根換索的施工方案。為保證其施工索力準確、方便、快捷，需采用數(shù)顯或數(shù)控張拉設(shè)備，應(yīng)選擇專業(yè)隊伍進行施工。施工

4、控制采取標高與索力雙控，施工期間主梁拼裝標高允許偏差不大于5mm，橋軸線偏差不得大于5mm，施工階段控制標高允許偏差不大于±20mm，主梁上下游控制標高允許偏差不大于±10mm，斜拉索張拉力允許偏差不大于±2.5%，且不得大于50kN。張拉斜拉索用千斤頂必須配備經(jīng)過校核的測力傳感器，正常情況下每施工四對斜拉索，必須對張拉千斤頂以及傳感器進行標定，并測量一次索塔塔頂偏位。6 工藝流程及操作要點6.1 施工工藝流程斜拉索安裝施工時防止PE防護套受損的措施和施工中確保防止索導(dǎo)管和錨頭進水的措施是本項目施工的重點。工藝流程見圖2。索運至工地塔吊或提升站將索提升至橋面牽引頭

5、的連接和夾具的安裝放索、起吊安裝塔端牽引裝置壓錨及梁端錨固解除牽引裝置塔內(nèi)牽引及塔端安裝錨圈張拉設(shè)備及傳感器的標定安裝張拉設(shè)備及傳感器塔端斜拉索的張拉監(jiān)控、測量部門的檢測斜拉索索力的調(diào)整圖2 工藝流程圖6.2 操作要點6.2.1 斜拉索驗收、運輸進場斜拉索必須有合格證，合格證應(yīng)注明：制造單位、工程名稱、生產(chǎn)日期、拉索編號、規(guī)格、長度、重量、彈性模量，斜拉索出廠進場組織專人驗收，各種數(shù)據(jù)均符合規(guī)范和設(shè)計要求，記錄破損情況及其它情況并填寫檢查記錄，在制造過程中有專人進行質(zhì)量跟蹤。進場斜拉索注意保存，加強防火，斜拉索起吊穩(wěn)妥小心、輕起輕落，防止摔、碰、擠、壓，避免損傷PE護套及錨杯絲扣。6.2.2

6、斜拉索上橋、放索1 施工準備 1）按設(shè)計要求布置好放索卷揚機及轉(zhuǎn)向滑輪，搭設(shè)塔端施工平臺，平臺上鋪設(shè)腳手板，周邊設(shè)欄桿，掛好安全網(wǎng)。2）安裝梁端斜拉索牽引用轉(zhuǎn)向滑輪或轉(zhuǎn)向架。3）準備好索盤支架、錨頭小車等。布置好橋面平輥架放索滑道，避免放索損傷斜拉索護套。4）掛索前，對索導(dǎo)管進行檢查、清理，清除焊渣、毛刺及雜物。5）配備好放索用的船只及起吊設(shè)備,編插好各類吊裝、牽引用千斤繩，千斤繩長度要適當。2 放索斜拉索通過運輸船運至索塔附近，利用塔吊或浮吊將索盤從船上吊至塔側(cè)附近橋面的索盤支承架上。索盤支承架上設(shè)剎車裝置，以控制索盤轉(zhuǎn)動速度。防止索盤因偏心力矩而翻轉(zhuǎn)。在橋梁中心線按5m左右間距安放索盤支承

7、架，索盤支承架應(yīng)擺放整齊、滾筒頂標高一致，以便放索小船滑移。短索用塔吊抽出塔端錨頭，抱箍安裝完畢后即與高塔吊吊點相連，塔吊起升，繼續(xù)放索，直至將梁端錨杯拉出。長索用塔吊抽出梁端錨頭，抽出梁端錨頭，放在錨頭小船上，利用主梁上的50KN卷揚機將錨頭小船索引至梁端附近。塔吊下放塔端錨頭，以卷揚機為動力將斜拉索牽引至主梁待掛索索道管附近，完成放索。圖3 斜拉索掛索起吊示意圖3 塔端安裝在塔端錨頭上安裝張拉桿和牽引桿，在距錨杯適當位置安裝兩個拉索的專用吊裝夾具，用鋼絲繩將夾具與塔吊吊鉤相連。將牽引桿與鋼絲繩綁在一起，防止提升過程中碰撞掛索平臺及已掛設(shè)好的斜拉索。提升塔吊吊鉤，將塔端牽引桿提至待掛索索導(dǎo)管

8、口附近，將牽引桿前端錨座與索導(dǎo)管內(nèi)伸出的內(nèi)牽引鋼絲繩相連，以便牽引桿進入索導(dǎo)管。在待掛索索導(dǎo)管的上一個索道管處吊掛一臺100kN倒鏈，在待掛索導(dǎo)管的上兩個導(dǎo)管口設(shè)一臺400kN滑車組，將其與斜拉索上的夾具相連，以調(diào)整斜拉索角度，使牽引桿順利進入索導(dǎo)管，收緊滑車組及倒鏈，用牽引桿接長斜拉索，安裝張拉撐腳、千斤頂，作好斜拉索張拉工作。4 梁端安裝用梁面上50kN卷揚機將牽引錨頭小船向梁端牽引。待錨頭小船到達梁端后，在斜拉索上安裝夾具及100kN倒鏈，在錨頭前端連接2根鋼絞線，用橋面汽車吊或倒鏈起吊梁端斜拉索對準索導(dǎo)管，將鋼鉸線穿過索導(dǎo)管并與桁梁內(nèi)的千斤頂相連。先用100kN倒鏈將斜拉索拉入索導(dǎo)管內(nèi)

9、，同步收緊鋼鉸線作保險。當牽引力達90kN時，改用鋼鉸線牽引，直至將梁端錨頭牽引出索導(dǎo)管并戴上螺母。6.2.3 斜拉索張拉所有斜拉索均在塔端錨固、梁端張拉，張拉采取對稱分級進行。按要求依次安裝撐腳、千斤頂、牽引桿、墊塊、螺母等，利用千斤頂張拉。斜拉索初張拉時因斜拉索具有一定垂度，應(yīng)注意保護好斜拉索PE管。根據(jù)主梁線型及索力監(jiān)控小組提供的索力及線型標高，分批逐級張拉斜拉索，并做好張拉伸長量記錄。張拉順序及張拉噸位應(yīng)按設(shè)計要求辦理，索力誤差控制在3%以內(nèi)，張拉所用千斤頂、油泵、油表應(yīng)配套標定、配套使用，油表應(yīng)定期校驗，張拉記錄應(yīng)完整齊全。斜拉索張拉施工全過程應(yīng)根據(jù)監(jiān)控要求做好主梁線型、塔柱偏移測量

10、工作，并將有關(guān)測量數(shù)據(jù)資料及時報送監(jiān)控小組，為斜拉索張拉和橋梁線型、內(nèi)力控制提供依據(jù)。斜拉索張拉完成后，應(yīng)使用振動頻率測力計測驗各索和張拉力值，每組及每索的拉力偏差均不得超過圖紙規(guī)定，如有超過應(yīng)進行調(diào)整。調(diào)整時可以從超過設(shè)計拉力值最大或最小的索開始調(diào)整(放松或拉緊)到設(shè)計拉力。在調(diào)整拉力時應(yīng)對索塔和相應(yīng)梁段進行位移觀測。6.2.4 張拉控制斜拉索施工過程中，結(jié)構(gòu)實際參數(shù)難免與設(shè)計值存在著差異，加之施工荷載的不確定性，使得結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變位偏離設(shè)計值。這種偏離的積累，不僅影響成橋后的正常使用，而且會危及施工中的結(jié)構(gòu)安全，因此必須采取施工控制措施予以調(diào)整。6.2.5 索力調(diào)整索力調(diào)整一般與索力張拉在同

11、一部位進行，張拉與調(diào)整共用一套設(shè)備。索力調(diào)整施工：1 計算好要調(diào)整索的索力、伸長量、主梁標高的變化值等數(shù)據(jù)；2 檢查并調(diào)試張拉設(shè)備的完好狀態(tài)；3 將張拉設(shè)備、工具依次安裝到位，張拉桿擰入冷鑄錨頭內(nèi)，安裝張拉桿螺母，千斤頂與油泵油管接好；4 開動油泵，使千斤頂活塞無負荷空升少許，如調(diào)索要求提高索力，則空升35cm即可，如調(diào)索要求降低索力，則空升值為拉索回縮值加35cm；5 擰入張拉桿螺母，安裝應(yīng)力傳感器；6 按預(yù)先計算并確定的相應(yīng)張拉力，通過油泵進油或回油逐級調(diào)整索力。若需降低索力，先進油張拉至上次張拉的噸位，看錨圈是否有所松動，若無松動，則增加少許拉力，反方向擰松錨圈至大于拉索回縮量位置，油泵

12、緩慢回油，使拉索索力降低，直至滿足設(shè)計索力，擰緊錨圈，量測索力調(diào)整后各項數(shù)據(jù)是否滿足設(shè)計要求；若需增加索力，則緩慢進油張拉至設(shè)計索力值，然后擰緊錨圈。若在調(diào)整索力過程中，如調(diào)索伸長量超過千斤頂行程，則第一次張拉到千斤頂行程時，擰緊錨圈，千斤頂歸位，進行下一次的張拉，直至索力滿足設(shè)計要求。7 勞動力組織斜拉索安裝是斜拉橋施工的關(guān)鍵工序之一，其施工質(zhì)量的好壞將直接影響橋梁的整體質(zhì)量及結(jié)構(gòu)安全，因此，施工隊伍必須是專業(yè)化施工隊伍，要求施工人員經(jīng)驗豐富、具有實踐經(jīng)驗。人員配備見表1。表1 勞動力組織表序號項目單位數(shù)量1安裝工序負責(zé)人12安裝工序技術(shù)負責(zé)人13技術(shù)員人34起重工人25電工人16焊工人27

13、操作工人168普工人508 主要機具設(shè)備斜拉橋斜拉索施工中，斜拉索的張拉與索力調(diào)整需要的特設(shè)設(shè)備比較多。主要機具設(shè)備見表2。表2 主要機具設(shè)備表施工設(shè)備與檢測設(shè)備分類序號設(shè)備名稱規(guī)格及型號單位數(shù)量1整體張拉千斤頂YDCS4400-100臺82整體張拉用撐腳480-580×580件83連接套Tr270×10-Tr180×8個84連接套Tr270×12-Tr180×8個85連接套Tr270×12-Tr180×8個86張拉桿Tr180×8×1400根87張拉螺母Tr160×10個88單根張拉千斤頂YD

14、CS160-150臺109連續(xù)張拉支座YDCS160套810單根張拉支座螺桿式套811振弦壓力傳感器ZX-308T臺1012振弦檢測儀IFZX-300臺813單孔工具錨OVM15-1G個2014工具夾片OVM15G付3015單孔穿束器CKQ8個4016穿束器用擠壓機臺117頂壓千斤頂YCD4-20臺818HDPE塑料焊機整圓式臺119鐓頭器LD10K臺220油泵ZB4-500B臺921環(huán)氧注漿泵臺122高壓油管6m根3023鋼絞線牽引托板個824卷揚機1t臺825塔式起重機1t·m臺29 質(zhì)量控制9.1 易出現(xiàn)的質(zhì)量問題9.1.1 斜拉索安裝施工時PE防護套受損9.1.2 索導(dǎo)管和錨

15、頭進水9.2 保證措施9.2.1 斜拉索安裝施工時防止PE防護套受損的措施斜拉索放索施工前先在橋面相應(yīng)位置鋪柔軟的墊層（可采用麻袋），設(shè)置放索滾輪，放索滾輪外包橡膠皮，以防止在放索施工時損傷PE防護套。斜拉索自索盤上松開過程中不得碰障礙物，以防擦傷和磨損PE套。放索過程控制索盤轉(zhuǎn)動速度，防止速度過快，導(dǎo)致拉索碰撞索盤或從放索滾輪上掉落，損傷PE套。安裝斜拉索前，要用鋼鑿或手砂輪將錨座鋼管內(nèi)和錨墊板上有可能掛破斜拉索的異物全部清理干凈。安裝斜拉索前所有絲口均應(yīng)仔細檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。錨頭穿過錨管時應(yīng)用膠布將錨頭包住。斜拉索提升就位時，索夾及索導(dǎo)管口處設(shè)置防護套；吊索設(shè)備要避免斜拉索突然彎曲，

16、并要使斜拉索保持離開障礙物，以免碰傷斜拉索PE套。掛索施工中，對已施工完成的拉索在索塔及梁端等易受損部位采取麻袋包裹的方法進行防護，防止后續(xù)掛索施工中落物或吊索設(shè)備損傷已完成斜拉索的PE套。為防止斜拉索防護套受損，斜拉索采用多點法起吊。9.2.2 斜拉索PE護套現(xiàn)場修補措施的質(zhì)量控制若斜拉索PE護套在掛索施工中受損，要及時進行修補。對于斜拉索PE表面小面積的劃傷，深度在3mm以下，用專用焊槍將相同的PE原料覆蓋并焊接在損壞處，再用電磨機進行表面處理，使損壞處恢復(fù)原有的護層厚度，并使索表面基本恢復(fù)原有平整狀態(tài)。對于斜拉索PE表面比較深、范圍較大的損壞，修復(fù)面積大于lOcm2，深度在3mm以上，采

17、用加熱套管進行恢復(fù)。施工時，先將相同的PE原料填充在受損部位，然后用加熱套管使PE原料熱熔補充在損壞的拉索缺口上，熱熔完成后用電磨機進行表面處理，恢復(fù)表面平整。斜拉索修補過程中，應(yīng)特別注意采用與原索相同色彩、質(zhì)量合格的PE原料進行修補，操作時要注意加熱溫度，既不能因溫度不足而產(chǎn)生夾生現(xiàn)象，更不容許因溫度過高而發(fā)生材料炭化，修復(fù)表面不允許出現(xiàn)氣泡。9.2.3 施工中確保防止索導(dǎo)管和錨頭進水的措施斜拉索施工中，在安裝防護罩以前，為防止雨水進入索導(dǎo)管內(nèi)，引起索導(dǎo)管內(nèi)積水、錨具發(fā)生銹蝕等問題，采取在索導(dǎo)管口用塑料薄膜包裹的辦法。10 安全措施10.1 主要安全風(fēng)險分析斜拉索掛設(shè)施工屬高空作業(yè)，受氣候條

18、件影響也比較大，掛索時確保牽引連接可靠，在張拉過程中，千斤頂安全問題等尤其重要。作業(yè)人員施工過程中必須切實做好安全防護工作，進場前必須經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，達到要求后方能進場作業(yè)。10.2 保證措施10.2.1 斜拉索從進場存放開始，必須作好安全防護措施，存放場應(yīng)設(shè)防煙、防火安全設(shè)備，斜拉索索盤倒運、吊裝時，吊裝設(shè)備、吊點應(yīng)可靠、安全，吊裝時應(yīng)輕起輕落，避免損傷斜拉索及錨杯。10.2.2 嚴禁用鋼絲繩直接捆綁斜拉索起吊、牽引，起吊牽引斜拉索時必須使用特制相應(yīng)規(guī)格斜拉索夾具，夾具內(nèi)應(yīng)墊5mm橡皮墊，夾具夾斜拉索時應(yīng)除去斜拉索外包裝帶，夾具螺栓應(yīng)上滿上緊，以保證夾具受力后不在斜拉索上滑動。10.2.3 經(jīng)常

19、檢查滑車組、倒鏈、夾具、鋼絲繩、張拉桿等受力構(gòu)件的使用情況，如出現(xiàn)破損、裂紋、斷裂等不利情況及時報告，并采取措施更換或其他補救措施。10.2.4 張拉桿、過渡套、牽引桿等受力結(jié)構(gòu)絲扣連接部位應(yīng)注意保護，不得隨意摔、碰，絲扣應(yīng)經(jīng)常涂油、防銹。10.2.5 塔外張拉平臺應(yīng)設(shè)有防火、防雷、防風(fēng)、防電等設(shè)施。高空作業(yè)應(yīng)帶安全帶，經(jīng)常檢查掛梯、腳手板等通道安全情況。11 環(huán)保措施建立健全環(huán)境保護及水土保持管理體系，成立以項目經(jīng)理為組長，環(huán)水保管理領(lǐng)導(dǎo)小組。建立各職能部門和各施工作業(yè)隊為責(zé)任主體的環(huán)境保護及水土保持保障體系，負責(zé)本標段的環(huán)境保護及水土保持管理工作。嚴格按照國家環(huán)境保護法和水土保持法落實“三同時”，在認真開展環(huán)境保護及水土保持的宣傳教育工作。制定詳細的環(huán)境保護措施(包括水土流失、水污染，避免人為惡化環(huán)境等)，從思想、組織、過程、檢查、效果、目標、經(jīng)濟七個方面控制環(huán)保工作，實現(xiàn)總體環(huán)保目標。12 應(yīng)用實例12.1 工程簡介忠縣長江大橋為滬蓉國道主干線支線分水嶺（鄂渝界）至忠縣高速公路跨越長江的一座特大型橋梁。