1、斜拉索安装施工及调索监控施工工艺工法(QB/ZTYJGYGFQL06032011）桥梁工程有限公司 静国锋罗孝德 1前言1.1工艺工法概况斜拉索是一种柔性拉杆，是斜拉桥的主要受力构件之一.目前国内外斜拉桥所用的斜索主要采用经过多种防腐处理制作的高强平行钢丝和平行钢绞线两种形式。无论是平行钢索或平行钢绞线索在安装过程中所要遵循的基本原则是：在保证斜拉索安装质量、安全的前下，所采用的安装方法、程序、工艺及动力牵引系统力求做到简单、方便、易操作。拉索结构体系分为三个主要部分.锚固部分：分为张拉端锚固和固定端锚固，均由锚杯、锚圈、锚垫板和防护罩组成；过渡部分:由钢导管、减震器、防水罩组成;中间部分：由2、高强钢丝、玻璃丝带、PE防护、缠包带等组成。 图1 斜拉索结构示意图1.2工艺原理斜拉桥索塔两侧是对称的斜拉索,通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。左右一一对称，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消，最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，传给了索塔下面的桥墩.2工艺特点斜拉索挂设与张拉是斜拉桥施工的关键所在。斜拉索采用平行钢绞线拉索，索体由多股无粘结高强度平行镀锌钢绞3、线组成，外层由双层同步挤压成形双螺旋线HDPE护套管防护。在锚固区，钢绞线有PE导管组件防护,其端部浸泡在油脂中。钢绞线采用单根穿索、单根张拉、单根测试检查,并可以进行单根钢绞线调索和更换。3适用范围本工艺适用于所有的预应力混凝土斜拉桥成品斜拉索的施工。4主要技术标准斜拉桥换索设计与施工规程DB 37/T 1312公路桥涵钢结构以木结构设计规范JTG D60公路桥涵施工技术规范JTG/TF505 施工方法平行钢绞线斜拉索采用单根PE镀锌钢绞线安装、单根张拉、单根调索、单根换索的施工方案.为保证其施工索力准确、方便、快捷，需采用数显或数控张拉设备,应选择专业队伍进行施工。施工控制采取标高与索力双4、控,施工期间主梁拼装标高允许偏差不大于5mm，桥轴线偏差不得大于5mm,施工阶段控制标高允许偏差不大于20mm，主梁上下游控制标高允许偏差不大于10mm,斜拉索张拉力允许偏差不大于2.5，且不得大于50kN。张拉斜拉索用千斤顶必须配备经过校核的测力传感器，正常情况下每施工四对斜拉索，必须对张拉千斤顶以及传感器进行标定,并测量一次索塔塔顶偏位。6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程斜拉索安装施工时防止PE防护套受损的措施和施工中确保防止索导管和锚头进水的措施是本项目施工的重点.工艺流程见图2。索运至工地塔吊或提升站将索提升至桥面牵引头的连接和夹具的安装放索、起吊安装塔端牵引装置压锚及梁端锚固解除5、牵引装置塔内牵引及塔端安装锚圈张拉设备及传感器的标定安装张拉设备及传感器塔端斜拉索的张拉监控、测量部门的检测斜拉索索力的调整图2工艺流程图6.2操作要点6。2。1 斜拉索验收、运输进场斜拉索必须有合格证，合格证应注明:制造单位、工程名称、生产日期、拉索编号、规格、长度、重量、弹性模量，斜拉索出厂进场组织专人验收,各种数据均符合规范和设计要求，记录破损情况及其它情况并填写检查记录，在制造过程中有专人进行质量跟踪.进场斜拉索注意保存，加强防火，斜拉索起吊稳妥小心、轻起轻落，防止摔、碰、挤、压，避免损伤PE护套及锚杯丝扣。 斜拉索上桥、放索1 施工准备1)按设计要求布置好放索卷扬机及转向滑轮，搭设塔6、端施工平台，平台上铺设脚手板，周边设栏杆，挂好安全网.2）安装梁端斜拉索牵引用转向滑轮或转向架。3)准备好索盘支架、锚头小车等。布置好桥面平辊架放索滑道，避免放索损伤斜拉索护套。4)挂索前,对索导管进行检查、清理,清除焊渣、毛刺及杂物。5）配备好放索用的船只及起吊设备，编插好各类吊装、牵引用千斤绳，千斤绳长度要适当。2 放索斜拉索通过运输船运至索塔附近，利用塔吊或浮吊将索盘从船上吊至塔侧附近桥面的索盘支承架上.索盘支承架上设刹车装置，以控制索盘转动速度。防止索盘因偏心力矩而翻转。在桥梁中心线按5m左右间距安放索盘支承架，索盘支承架应摆放整齐、滚筒顶标高一致,以便放索小船滑移。短索用塔吊抽出塔端7、锚头，抱箍安装完毕后即与高塔吊吊点相连，塔吊起升，继续放索，直至将梁端锚杯拉出。长索用塔吊抽出梁端锚头，抽出梁端锚头，放在锚头小船上，利用主梁上的50KN卷扬机将锚头小船索引至梁端附近。塔吊下放塔端锚头，以卷扬机为动力将斜拉索牵引至主梁待挂索索道管附近，完成放索。图3 斜拉索挂索起吊示意图3 塔端安装在塔端锚头上安装张拉杆和牵引杆，在距锚杯适当位置安装两个拉索的专用吊装夹具，用钢丝绳将夹具与塔吊吊钩相连.将牵引杆与钢丝绳绑在一起，防止提升过程中碰撞挂索平台及已挂设好的斜拉索。提升塔吊吊钩，将塔端牵引杆提至待挂索索导管口附近，将牵引杆前端锚座与索导管内伸出的内牵引钢丝绳相连，以便牵引杆进入索导管8、。在待挂索索导管的上一个索道管处吊挂一台100kN倒链,在待挂索导管的上两个导管口设一台400kN滑车组，将其与斜拉索上的夹具相连，以调整斜拉索角度，使牵引杆顺利进入索导管，收紧滑车组及倒链,用牵引杆接长斜拉索,安装张拉撑脚、千斤顶，作好斜拉索张拉工作。4 梁端安装用梁面上50kN卷扬机将牵引锚头小船向梁端牵引.待锚头小船到达梁端后，在斜拉索上安装夹具及100kN倒链,在锚头前端连接2根钢绞线，用桥面汽车吊或倒链起吊梁端斜拉索对准索导管，将钢铰线穿过索导管并与桁梁内的千斤顶相连。先用100kN倒链将斜拉索拉入索导管内，同步收紧钢铰线作保险.当牵引力达90kN时，改用钢铰线牵引，直至将梁端锚头牵9、引出索导管并戴上螺母. 斜拉索张拉所有斜拉索均在塔端锚固、梁端张拉，张拉采取对称分级进行。按要求依次安装撑脚、千斤顶、牵引杆、垫块、螺母等,利用千斤顶张拉。斜拉索初张拉时因斜拉索具有一定垂度,应注意保护好斜拉索PE管。根据主梁线型及索力监控小组提供的索力及线型标高，分批逐级张拉斜拉索，并做好张拉伸长量记录.张拉顺序及张拉吨位应按设计要求办理，索力误差控制在3以内,张拉所用千斤顶、油泵、油表应配套标定、配套使用，油表应定期校验,张拉记录应完整齐全。斜拉索张拉施工全过程应根据监控要求做好主梁线型、塔柱偏移测量工作,并将有关测量数据资料及时报送监控小组,为斜拉索张拉和桥梁线型、内力控制提供依据。斜拉10、索张拉完成后,应使用振动频率测力计测验各索和张拉力值，每组及每索的拉力偏差均不得超过图纸规定,如有超过应进行调整。调整时可以从超过设计拉力值最大或最小的索开始调整（放松或拉紧)到设计拉力。在调整拉力时应对索塔和相应梁段进行位移观测。6.2。4 张拉控制斜拉索施工过程中，结构实际参数难免与设计值存在着差异,加之施工荷载的不确定性,使得结构内力与变位偏离设计值。这种偏离的积累,不仅影响成桥后的正常使用，而且会危及施工中的结构安全，因此必须采取施工控制措施予以调整.索力调整索力调整一般与索力张拉在同一部位进行,张拉与调整共用一套设备.索力调整施工：1 计算好要调整索的索力、伸长量、主梁标高的变化值等11、数据;2 检查并调试张拉设备的完好状态；3 将张拉设备、工具依次安装到位,张拉杆拧入冷铸锚头内，安装张拉杆螺母，千斤顶与油泵油管接好；4 开动油泵,使千斤顶活塞无负荷空升少许,如调索要求提高索力,则空升35cm即可,如调索要求降低索力，则空升值为拉索回缩值加35cm；5 拧入张拉杆螺母,安装应力传感器；6 按预先计算并确定的相应张拉力，通过油泵进油或回油逐级调整索力。若需降低索力，先进油张拉至上次张拉的吨位，看锚圈是否有所松动,若无松动，则增加少许拉力，反方向拧松锚圈至大于拉索回缩量位置，油泵缓慢回油，使拉索索力降低,直至满足设计索力，拧紧锚圈，量测索力调整后各项数据是否满足设计要求；若需增加12、索力，则缓慢进油张拉至设计索力值，然后拧紧锚圈。若在调整索力过程中，如调索伸长量超过千斤顶行程,则第一次张拉到千斤顶行程时，拧紧锚圈，千斤顶归位，进行下一次的张拉,直至索力满足设计要求.7劳动力组织斜拉索安装是斜拉桥施工的关键工序之一，其施工质量的好坏将直接影响桥梁的整体质量及结构安全，因此，施工队伍必须是专业化施工队伍，要求施工人员经验丰富、具有实践经验。人员配备见表1。表1 劳动力组织表序号项目单位数量1安装工序负责人12安装工序技术负责人13技术员人34起重工人25电工人16焊工人27操作工人168普工人508主要机具设备斜拉桥斜拉索施工中,斜拉索的张拉与索力调整需要的特设设备比较多。主13、要机具设备见表2。表2 主要机具设备表-施工设备与检测设备分类序号设备名称规格及型号单位数量1整体张拉千斤顶YDCS4400100台82整体张拉用撑脚480580580件83连接套Tr27010-Tr1808个84连接套Tr27012-Tr1808个85连接套Tr27012-Tr1808个86张拉杆Tr18081400根87张拉螺母Tr16010个88单根张拉千斤顶YDCS160150台109连续张拉支座YDCS160套810单根张拉支座螺杆式套811振弦压力传感器ZX-308T台1012振弦检测仪IFZX300台813单孔工具锚OVM151G个2014工具夹片OVM15G付3015单孔穿束器14、CKQ8个4016穿束器用挤压机台117顶压千斤顶YCD4-20台818HDPE塑料焊机整圆式台119镦头器LD10K台220油泵ZB4500B台921环氧注浆泵台122高压油管6m根3023钢绞线牵引托板个824卷扬机1t台825塔式起重机1tm台29质量控制9.1 易出现的质量问题9。1.1斜拉索安装施工时PE防护套受损9。1.2索导管和锚头进水9.2保证措施9.2。1斜拉索安装施工时防止PE防护套受损的措施斜拉索放索施工前先在桥面相应位置铺柔软的垫层(可采用麻袋），设置放索滚轮,放索滚轮外包橡胶皮，以防止在放索施工时损伤PE防护套。斜拉索自索盘上松开过程中不得碰障碍物，以防擦伤和磨损PE15、套。放索过程控制索盘转动速度,防止速度过快，导致拉索碰撞索盘或从放索滚轮上掉落,损伤PE套。安装斜拉索前，要用钢凿或手砂轮将锚座钢管内和锚垫板上有可能挂破斜拉索的异物全部清理干净。安装斜拉索前所有丝口均应仔细检查,发现问题及时处理.锚头穿过锚管时应用胶布将锚头包住。斜拉索提升就位时,索夹及索导管口处设置防护套;吊索设备要避免斜拉索突然弯曲，并要使斜拉索保持离开障碍物，以免碰伤斜拉索PE套。挂索施工中,对已施工完成的拉索在索塔及梁端等易受损部位采取麻袋包裹的方法进行防护，防止后续挂索施工中落物或吊索设备损伤已完成斜拉索的PE套。为防止斜拉索防护套受损，斜拉索采用多点法起吊。9。2。2斜拉索PE护16、套现场修补措施的质量控制若斜拉索PE护套在挂索施工中受损，要及时进行修补.对于斜拉索PE表面小面积的划伤,深度在3mm以下,用专用焊枪将相同的PE原料覆盖并焊接在损坏处，再用电磨机进行表面处理，使损坏处恢复原有的护层厚度，并使索表面基本恢复原有平整状态。对于斜拉索PE表面比较深、范围较大的损坏，修复面积大于lOcm2，深度在3mm以上，采用加热套管进行恢复.施工时，先将相同的PE原料填充在受损部位，然后用加热套管使PE原料热熔补充在损坏的拉索缺口上，热熔完成后用电磨机进行表面处理，恢复表面平整。斜拉索修补过程中，应特别注意采用与原索相同色彩、质量合格的PE原料进行修补，操作时要注意加热温度，既17、不能因温度不足而产生夹生现象，更不容许因温度过高而发生材料炭化，修复表面不允许出现气泡。9.2。3 施工中确保防止索导管和锚头进水的措施斜拉索施工中，在安装防护罩以前，为防止雨水进入索导管内，引起索导管内积水、锚具发生锈蚀等问题，采取在索导管口用塑料薄膜包裹的办法。10安全措施10。1 主要安全风险分析斜拉索挂设施工属高空作业，受气候条件影响也比较大，挂索时确保牵引连接可靠，在张拉过程中，千斤顶安全问题等尤其重要。作业人员施工过程中必须切实做好安全防护工作，进场前必须经专业培训，达到要求后方能进场作业。10。2 保证措施斜拉索从进场存放开始，必须作好安全防护措施，存放场应设防烟、防火安全设备，18、斜拉索索盘倒运、吊装时，吊装设备、吊点应可靠、安全,吊装时应轻起轻落，避免损伤斜拉索及锚杯。10.2。2严禁用钢丝绳直接捆绑斜拉索起吊、牵引，起吊牵引斜拉索时必须使用特制相应规格斜拉索夹具,夹具内应垫5mm橡皮垫，夹具夹斜拉索时应除去斜拉索外包装带，夹具螺栓应上满上紧，以保证夹具受力后不在斜拉索上滑动。10.2。3经常检查滑车组、倒链、夹具、钢丝绳、张拉杆等受力构件的使用情况，如出现破损、裂纹、断裂等不利情况及时报告，并采取措施更换或其他补救措施。10。2。4张拉杆、过渡套、牵引杆等受力结构丝扣连接部位应注意保护，不得随意摔、碰，丝扣应经常涂油、防锈。10。2.5塔外张拉平台应设有防火、防雷、19、防风、防电等设施。高空作业应带安全带，经常检查挂梯、脚手板等通道安全情况。11环保措施建立健全环境保护及水土保持管理体系，成立以项目经理为组长，环水保管理领导小组。建立各职能部门和各施工作业队为责任主体的环境保护及水土保持保障体系,负责本标段的环境保护及水土保持管理工作.严格按照国家环境保护法和水土保持法落实“三同时”，在认真开展环境保护及水土保持的宣传教育工作。制定详细的环境保护措施（包括水土流失、水污染，避免人为恶化环境等),从思想、组织、过程、检查、效果、目标、经济七个方面控制环保工作，实现总体环保目标。12应用实例12。1工程简介忠县长江大桥为沪蓉国道主干线支线分水岭(鄂渝界）至忠县高20、速公路跨越长江的一座特大型桥梁。本桥为双塔双索面混凝土斜拉桥,主跨460m，边跨205m。斜拉索采用双索面扇形布置平行钢丝体系。单个主塔索面由29对斜拉索和位于桥塔中线上的2根垂直拉索构成，共计拉索118根；拉索锚点在梁上标准间距为8m,在塔上间距为1.755m。图4 忠县长江大桥主桥布置图斜拉索采用多根标准强度为1670MPa，直径为7mm的高强度、低松弛平行钢丝外包PE拉索.最大索长253。2m，最大索重22。1t；最小索长60.946m，最小索重4.01t（未计锚头及索盘重量)。锚具采用PESM7-139、PESM7163、PESM7-187、PESM7211、PESM7-241、PES21、M7253、 PESM7-265、 PESM7-283共8种规格.（详见斜拉索工程明细表和锚具统计表）1索施工高度60。78m（距桥面）,29索施工高度112.32m（距桥面)，斜拉索施工区段高度51.54m。 12。2施工情况安全圆满的完成了忠县长江大桥斜拉索安装施工,共缩短工期86天，节约资金681.7万元。12。3工程结果评价中铁一局集团桥梁公司根据现场的实际情况,在工期紧、任务重、资金困难的情况下，合理组织、精心施工,对每一个部位的方案都进行方案比选，论证。并在施工过程中不断优化.施工质量、安全、进度得到了明显提高，既保证了工期，又节约了资金，得到了业主和各级领导的好评.先后有各级领导和其它公司到工地进行参观学习，为公司赢得了显著的经济效益和社会效益.12.4建设效果及施工图片图5 忠县长江大桥 11