張生軍，殷力立，井雪峰，謝德寬

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241007）

獨柱索塔四索面斜拉索施工關(guān)鍵技術(shù)

張生軍，殷力立，井雪峰，謝德寬

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241007）

嘉紹跨江大橋為主跨 428m 的六塔獨柱式四索面斜拉橋。獨柱、四索面的結(jié)構(gòu)決定了斜拉索施工難度大、控制精度高。文章介紹了嘉紹大橋斜拉索施工的主要方法和創(chuàng)新工藝，為同類工程提供了借鑒與參考。

斜拉索；四索面；分幅；施工技術(shù)

1 工程概況

嘉紹大橋主橋為六塔四索面分幅鋼箱梁結(jié)構(gòu)，塔柱為獨柱型，其跨徑布置為 70+200+5 × 428 +200+70=2 680m，是世界上最長最寬的多塔斜拉橋。大橋斜拉索索面按空間四索面結(jié)構(gòu)對稱布置，單個主塔 96 根斜 拉索，全 橋共計 576 根[1]。斜拉索總體布置見圖1。

斜拉索采用高強平行鋼絲拉索，所用鋼絲為抗拉強度不低于 1 670MPa、直徑 7mm 的鍍鋅高強度、低松弛鋼絲，鋼絲束外纏繞纖維增強聚脂帶，然后外擠高密度聚乙烯保護套，PE保護套顏色根據(jù)景觀設(shè)計要求確定。根據(jù)索力的不同，采用 PES7-91、PES7-109、PES7-121、PES7-139、PES7-151、PES7-187、PES7-253 七種規(guī)格，斜拉索最長 233.804m（ Z5W-B12、Z6W-B12 號索，型號 7-253 ），亦 為最大 重量 19.1 t[1]。另外，在Z3～Z8 還各設(shè)有 4 根規(guī)格為 PES7-55 的塔梁臨時拉索，共計16根。

2 斜拉索施工特點及難點

根據(jù)施工經(jīng)驗，嘉紹大橋斜拉索采用梁端軟牽引、塔端張拉的施工工藝，結(jié)合大橋具體情況和斜拉索結(jié)構(gòu)等，斜拉索施工存在以下特點及難點：

1）全橋斜拉索數(shù)量多，編號復雜，易發(fā)生混淆，施工安全風險較大。

2）塔內(nèi)空間有限，常規(guī)設(shè)備在塔內(nèi)有限空間內(nèi)布置較多，需要合理布置設(shè)備和機具。

3）獨柱索塔總體剛度較小，加之橋面結(jié)構(gòu)分幅布置，斜拉索索力較難控制，橋面線性調(diào)整難度大。

3 施工順序及主要施工設(shè)備

3.1 單塔斜拉索施工順序

與常規(guī)的雙索面施工有所不同，為保證獨柱索塔塔偏合理，后續(xù)鋼箱梁線性可控，斜拉索梁端牽引應先同時進行內(nèi)側(cè)4根，再外側(cè)4根同時進行。

圖1 單塔斜拉索總體布置圖Fig.1 General layoutofsingle tower stay cab le

3.2 主要施工設(shè)備

橋面上主要用到的施工設(shè)備有 900 t·m 塔吊、卷揚機、汽車吊、放索小車、索盤、千斤頂、油泵車、叉車等。塔頂主要布置4臺5 t卷揚機，用于塔內(nèi)斜拉索提升。單塔詳細設(shè)備及機具見表1。

表1 斜拉索施工設(shè)備及機具一覽表（單塔）Table1 Listof the construction equipmentsand instrumentsof stay cable（single tower）

另外，由于塔吊所處位置占據(jù)了斜拉索空間，表中 900 t·m 塔吊僅用于 1 號斜拉索施工，在 2號斜拉索施工之前必須拆除。

4 施工過程

4.1 總體施工工藝

主要施工工藝流程見圖2。

圖2 斜拉索施工工藝流程圖Fig.2 Process flow chartof stay cable construction technology

嘉紹大橋斜拉索施工借鑒了上海長江大橋（獨柱型）、寧波外灘大橋（四索面）的施工經(jīng)驗，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，進行了調(diào)整：

1）大橋水域漲落潮明顯，大型起重船舶無法長時間?？?，斜拉索必須通過陸路運輸?shù)竭_施工現(xiàn)場。

2） 斜拉索最重近 20 t，現(xiàn)場主要起吊設(shè)備無法將其吊至橋面?，F(xiàn)場決定臨時配備 100 t履帶式吊車并加長臂桿用于吊裝。

3） 獨柱結(jié)構(gòu)由于剛度小，塔偏控制難度大。因此斜拉索梁段牽引時必須保證“內(nèi)側(cè)、外側(cè)依次同時進行”，盡量保證同步。

4.2 施工準備

在斜拉索正式張掛前應進行以下工作：

1） 認真核對拉索編號，并在顯著位置標明，避免斜拉索張掛位置錯誤。

2）索導管清理：掛索前，對索塔鋼錨箱內(nèi)及梁端的索道管進行檢查、清理，清除焊渣、毛刺及水泥砂漿等各種可能劃傷斜拉索的雜物[2]。

3） 梁端臨邊的安全防護、塔內(nèi)張拉端的安全保障必須嚴格維護到位。

4.3 斜拉索塔端安裝

塔端安裝前，利用橋面汽車吊將斜拉索裝至索盤上。由于塔端安裝時梁端自由，因此采用硬牽引即可。塔端提升采用塔冠內(nèi)卷揚機為導向，以塔頂卷揚機承重提升，首先從塔內(nèi)錨箱對應的索導管中將連接裝置滑下，在橋面與斜拉索塔端錨頭連接，然后，選擇與斜拉索塔端錨頭間距比對應的索道管長度略長處作為塔頂卷揚機起吊位置，并安裝內(nèi)墊雙層黑橡膠皮的專用夾具作為起吊點[3]。

上述工作完成后，即可進行塔端斜拉索的提升。提升過程中應注意盡量保證兩臺卷揚機的同步，橋面施工人員利用叉車配合進行展索，以保證斜拉索提升時自然釋放，防止拉索扭轉(zhuǎn)。待斜拉索錨杯露出塔端索錨管錨墊板后，依次安裝工作螺母、鋼絲繩切換為張拉桿、安裝千斤頂、安裝工具螺母。圖3為斜拉索塔端安裝示意圖。

4.4 斜拉索梁端牽引就位

在新安裝梁段與上一梁段完成焊接之后，即可進行斜拉索梁端安裝。由于梁端作業(yè)空間較小，加之該橋斜拉索噸位均不大，因此采用軟牽引進行梁端斜拉索施工。首先利用橋面 5 t卷揚機牽引梁端斜拉索錨頭至梁端索導管外，然后用軟牽引——鋼絞線束、穿心式千斤頂牽引錨頭至梁端錨固面錨固。梁端軟牽引見示意圖4。

值得強調(diào)的是，梁端壓錨固定時要嚴格根據(jù)監(jiān)控指令控制 D0值 （D0指的是梁端錨頭外露有效絲牙長度，不包括蓋板），誤差控制在±2 mm 內(nèi)。

圖3 斜拉索塔端安裝示意圖Fig.3 Installation diagram of the type of pylon of stay cable

圖4 斜拉索梁端軟牽引壓錨示意圖Fig.4 Sketchmap of softdrawbar anchor of suspension cable

4.5 臨時橫梁的安裝、頂推

梁段臨時橫向連接的作用之一是懸臂拼裝過程調(diào)節(jié)兩幅梁之間的間距；其二是對于不設(shè)橫梁梁段，可以用于抵消斜拉索張拉產(chǎn)生的水平分力。因此在拉索張拉之前、標準梁段環(huán)縫焊接完成之后，必須將臨時橫梁的安裝、頂推到位。臨時橫梁結(jié)構(gòu)見圖5。

臨時橫梁安裝好后即可進行頂推。頂推過程中應雙控——即測量控制梁段偏位、線形，油泵控制頂推力（不超過 120 t，否則可能引起鋼箱梁變形），直至符合要求。頂推完成后立即用卡板將φ 740 鋼管焊接抵死，防止斜拉索張拉過程中發(fā)生偏動。

圖5 臨時橫梁結(jié)構(gòu)詳圖Fig.5 Detaildrawingof temporary beam structure

4.6 斜拉索張拉

為保證鋼箱梁梁段線形、標高符合要求，索力滿足設(shè)計規(guī)定，斜拉索應進行初次張拉及二次張拉的施工作業(yè)。為保證獨柱索塔塔偏合理、主梁不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，對單個主塔而言，8根斜拉索必須做到同步張拉。

另外，在靠近每個索塔縱橋向及橫橋向?qū)ΨQ安裝4根臨時拉索，拉索一端連接鋼箱梁，另一端連接塔柱，安裝斜拉索的目的是防止鋼箱梁在斜拉索張拉過程中因索力的不平衡造成軸線繞塔柱扭轉(zhuǎn)，影響橋梁的合攏；同時，在斜拉索安裝過程中會控制塔偏，而塔偏必然會造成斜拉索在縱橋向的水平分力不平衡，臨時拉索起到抵消水平分力的作用。

4.6.1 初次張拉

初次張拉在斜拉索梁端、塔端安裝完成后即可進行，其主要目的是保證橋面吊機行走的安全，具體的張拉力以監(jiān)控單位出具的“一張指令”進行，不得欠張拉。根據(jù)最大、最小張拉力的計算確定，Z7、Z8 選用額定張拉力為 280 t千斤頂，Z6 塔 1 號～11 號索選用額定張拉力 280 t千斤頂，12 號索由于索重最大，選用額定張拉力為 350 t的千斤頂。

4.6.2 二次張拉

在橋面吊機行走到下次吊梁位置后，即可進行斜拉索的二次張拉作業(yè)。

1） 張拉平臺：斜拉索的索道管在塔端的結(jié)構(gòu)方式為鋼錨箱，可以利用鋼錨箱的工作面為張拉平臺，但需要做好臨邊安全防護。

2） 張拉桿選擇：塔內(nèi) 8 根索同時張拉，而塔內(nèi)空間有限，為防止張拉時拉桿互相碰撞，經(jīng)計算選用合適長度組合的拉桿。

3） 拉索二次張拉：張拉過程仍然根據(jù)監(jiān)控單位的“二張指令”進行，塔內(nèi)張拉反饋信息到監(jiān)控處，監(jiān)控根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)指導塔內(nèi)再次張拉，如此反復，直至梁段線形、標高符合要求。由于鋼箱梁受熱脹冷縮效應明顯，二次張拉應選擇夜間溫度較恒定時進行。圖6為塔端斜拉索張拉示意圖及張拉現(xiàn)場。

圖6 塔端斜拉索張拉示意圖及張拉現(xiàn)場圖Fig.6 Sketchmap and sitem ap of stretch-draw of the typeof pylon of stay cable

4.7 全橋調(diào)索

待全橋合龍、梁段焊接完成后，需將橋面上的橋面吊機、吊車、集裝箱等大型荷載完全清除，進行全橋調(diào)索。調(diào)索依據(jù)的標準是“索長+線形為主，索力為輔”，參考調(diào)索指令，按錨杯伸出增量長度 Δ 調(diào)整（Δ 為正表示張拉，Δ 為負表示放索），并按伸出量D3校核。實施時如二者不一致，應及時反饋，由監(jiān)控單位控制確定。

調(diào)索施工應選擇在夜間或溫度較均勻時進行。為合理控制線形，Z3～Z8 塔必須同步實施同一索號的索力調(diào)整：調(diào)索順序按索號從小到大實施，即：Z3～Z8 塔先同步調(diào)整 1 號索，再同步調(diào)整 2號索，……，最后同步調(diào)整12號索。

5 斜拉索保護及減振措施

5.1 斜拉索的保護

斜拉索外包高密度聚乙烯保護套（PE），是保護內(nèi)部高強鋼絲的“外衣”，如若出現(xiàn)損傷，就有可能降低高強度鋼絲的使用壽命，進而影響橋面結(jié)構(gòu)的安全。

5.1.1 運輸及起吊過程中的保護

拉索裝卸過程中必須采用吊帶或?qū)Ｓ玫蹙?，嚴禁吊裝轉(zhuǎn)運時使用鋼絲繩等硬質(zhì)吊具扣吊拉索。在場地堆放或者汽車運輸時，必須在拉索下方墊置軟質(zhì)襯墊加以保護，不能零亂堆放。堆放地應遠離氣割、焊接作業(yè)區(qū)[4]。

5.1.2 施工過程中的保護

首先，在拉索進入索導管前，應將索壁上的雜物、毛刺、砂漿清除干凈，避免索導管與之摩擦受損。其次，斜拉索在梁端牽引和塔端安裝過程中，應配備專用的夾具，以保證在較大的牽引力情況下索皮不破壞。索夾結(jié)構(gòu)見圖7。

圖7 索夾結(jié)構(gòu)示意圖Fig.7 Sketchmap of cable clam p structu re

5.2 斜拉索的臨時減振

嘉紹大橋所在地氣候惡劣，常年風速較大，在鋼箱梁的懸拼過程中，斜拉索的風振非常明顯，直接影響了懸拼線形的控制，因此，在施工過程中，在斜拉索梁端設(shè)置臨時減振裝置，此舉大大減弱了斜拉索施工過程中的振動。具體見圖8。

圖8 斜拉索臨時減振圖片F(xiàn)ig.8 Tem porary vibration reduction of stay cable

6 結(jié)語

嘉紹大橋獨特的四索面分幅結(jié)構(gòu)決定了其斜拉索施工與常規(guī)工藝有所不同。施工中所運用的對稱同步張拉控制、臨時橫梁頂推技術(shù)、軟牽引技術(shù)及臨時斜拉索技術(shù)均較為成功，鋼箱梁線形和斜拉索索力亦處于可控范圍內(nèi)，有力地保障了大橋的成橋質(zhì)量。

[1]嘉興至紹興跨江公路通道嘉紹大橋施工設(shè)計圖[R].北京：中交公路規(guī)劃設(shè)計研究院，2009. Construction design of Jiaxing to Shaoxing Bridge of the highway tunnelacross the river from Jiaxing to Shaoxing[R].Beijing：CCCC highway consultantsCo.，Ltd.，2009.

[2]陳明憲.斜拉橋建造技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2004. CHENMing-xian.Construction technology of cable-stayed bridge [M].Beijing：China Communications Press，2004.

[3]余定軍，張洪興.重慶奉節(jié)長江大橋斜拉索施工技術(shù)[J].重慶建筑，2007（11）：20-22. YUDing-jun，ZHANGHong-xing.Construction technique for stay cablesofChongqing Fengjie YangziRiver Bridge[J].Chongqing Architecture，2007（11）：20-22.

[4]范國華，楊長虹.金塘大橋斜拉索施工技術(shù)[J].交通工程建設(shè). 2009（3）：54-58. FAN Guo-hua，YANG Chang-hong.Construction technique of the stay cable of Jintang Bridge[J].TransportEngineering，2009（3）：54-58.

Key construction technology of the stay cablesw ith four cable p lane to the single pillar tower

ZHANGSheng-jun，YIN Li-li，JINGXue-feng，XIEDe-kuan
（The Fourth EngineeringCo.，Ltd.ofCCCCSecond Harbor Engineering Co.，Ltd.，Wuhu，Anhui241007，China）

The Jiashao River-Crossing Bridge is designed asa cable-stayed bridgewith amain span 428metres，six towers，single pillar type and four cable planes.The structure of single pillar and four cable planes determines the construction of the stay cables difficult and high control accuracy.This paper introduces themain construction method and innovative process of the stay cables to the Jiashao River-Crossing Bridge.

stay cables；four cable p lanes；framing；construction technology

U 443.38

A

1003-3688（2014）01-0061-05

10.7640/zggw js201401012

2013-05-27

張生軍 （1981 — ），男，甘肅景泰人，工程師，從事橋梁公路工作。E-mail：zhshj5337@gmail.com