1、矮塔斜拉桥施工关键技术研究 贲春辉 中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司 摘 要： 针对某矮塔斜拉桥实际情况, 在提出斜拉索结构施工方案的基础上, 对安装施工、张拉调索与索力平均三项关键技术进行深入分析, 总结技术要点, 最后通过实践得出通过对结构特征的分析和关键技术的控制, 本桥斜拉索结构各项技术指标都满足设计与现行技术规范要求, 可为类似桥梁工作建设提供参考依据的结论。关键词： 矮塔斜拉桥; 斜拉索结构; 关键技术; 矮塔斜拉桥作为特殊的桥梁结构类型, 其对工艺方法和组织管理都提出了很高的要求, 如果工艺不合理, 或缺乏细致的组织管理, 将直接影响桥梁整体质量。因此, 必须在明确桥梁结构特
2、征与设计要求的基础上, 制定可行的工艺方案, 并严格落实组织管理与施工控制, 强调每一项关键技术, 从而有效保证施工质量。1 工程概况某特大桥主桥采用双塔四索面稀索矮塔斜拉桥, 其跨径为 (120+216+120) m, 桥梁总长约 457m。主桥共分两幅, 分离式布置, 单幅桥面宽度为 22.05m。该桥每个索面都布置了 8 根斜拉索, 呈扇形, 梁上和塔上间距分别为 8m 与 2m。鞍座的预埋使拉锁顺利穿过塔柱, 于主梁进行张拉锚固。全桥共设置 64 根斜拉索, 单根采用 73 根钢绞线构成, 外部设有 HDPE 护套。2 施工方案根据斜拉索系统基本构造, 本桥在对塔柱进行施工时, 准确预
3、埋了索鞍, 并在悬臂施工过程中开展斜拉索施工。对于斜拉索施工而言, 其安装进度应满足工程进度需求, 箱梁节段进度为每 13d 完成 1 个节段, 每 2 个箱梁节段安装 2 根索号一致的斜拉索, 1#墩与 2#墩共有 4 个工作面, 每个工作面上的斜拉索施工周期需控制在 3d 以内。2.1 前期准备(1) 在完成混凝土浇筑的梁段顶端对护管进行焊接, 直至达到要求的长度。(2) 组装锚具, 并将其设置在锚垫板上。(3) 在对挂索进行施工以前, 选择适宜的位置布置相关设备, 如切割工作台、放线架与导向轮等, 并在塔上对辅助操作台进行安装。2.2 穿束施工(1) 对护管进行吊装, 同时和梁端及主塔之
4、间使用绳索进行固定, 在塔梁端预留一定空间, 为穿索提供方便。(2) 剥离护套后切除外侧钢丝, 只保留位于中心的墩头。(3) 采用卷扬机、导向轮及穿索板构成一个牵引体系, 向外套管中伸入钢绞线, 分别穿过另一侧外套管与索鞍1。(4) 在使用锚具安装钢绞线时, 引棒需通过牵引到达指定位置, 随即设置夹片, 再使用千斤顶张拉钢绞线, 对钢绞线进行锚固。2.3 张拉调索由单孔千斤顶对斜拉索进行张拉, 斜拉索的两端同时分成三级进行逐根张拉, 直到设计索力。在对第三级进行张拉以前, 于 72#钢绞线设置传感器, 同时最先对此根进行张拉, 再按编号由上至下进行张拉。当完成张拉时, 若 72#线实际索力下降
5、在 2%以上, 则需进行补拉;若在 2%以内, 则结束张拉。2.4 附件的安装与防腐作业(1) 因附件的安装及防腐作业需在完成安装与张拉之后统一进行, 所以在每一根斜拉索完成张拉施工后, 应对延伸管及抗滑锚筒进行安装, 同时做好防水保护工作, 采用塑料薄膜等材料均匀包裹直接裸露的部分, 缠上高强胶带, 以免发生腐蚀2。(2) 在所有斜拉索均完成张拉后, 即安装余下的附件并进行后续防腐作业。此时的工序为:布置防松装置布置抗滑锚筒安装索夹与减振器安装伸缩管与防水罩注浆防腐作业。3 关键技术本桥梁的斜拉索施工采用索力检测装置, 确保所有斜拉索的布置都能达到整齐、均匀;斜拉索张拉采用等值法进行, 可对
6、每一根斜拉索的所有钢绞线索力误差进行控制, 使其保持在规定数值以内, 完成对称及交叉式张拉, 实现对整体进行同步张拉的目标, 将不同斜拉索之间的最大差值控制在理论值2%以内3。3.1 安装施工3.1.1 下料与墩头处理下料在预设场地中进行, 完成下料之后, 按设计长度对 PE 护套进行剥除, 同时将钢绞线清洗干净, 打散钢绞线的两端之后切除其外圈 6 丝, 只保留长度为10cm 的中心丝, 最后使用镦头器使中心丝形成墩头, 为后续挂索牵引做好准备。3.1.2 外套管焊接外套管使用对焊的方式连接, 由管材对焊机将长度为 9m 的单段管焊至指定长度。在对外套管进行正式焊接以前, 于夹紧装置中放置管
7、材并夹紧, 然后使用旋刀将管材被焊端面完全削平。在焊接的过程中, 要在焊缝冷却且达到硬化状态后才可以接触焊接压力4。3.1.3 外套管吊装在对外套管进行吊装以前, 对和外套管之间存在承套及连接关系的构件进行全面检查, 并做好临时固定, 避免遗漏。准备妥当后进行吊装, 由塔吊起吊至规定位置后, 连接吊点和卡箍, 将外套管和索鞍端部之间的距离控制在 1m 左右, 放松卸扣, 由连接时使用的链条葫芦承载;梁端采用人工在钢管上固定外套管, 方法为尼龙绳绑扎, 确保外套管的管口处在钢管管口 1m 外的位置, 以便进行穿索, 同时在所有固定位置均需使用棉布进行缠绕做临时保护, 防止外套管受损5。3.1.4
8、 牵引系统设置如方案介绍中提到的, 本桥施工所用牵引系统主要由以下部分构成:穿索板、卷扬机与滑轮, 属于三角闭环式牵引系统。其中, 卷扬机在距离主塔根部约 10m的桥面上安装;滑轮安装在预埋管根部、主塔根部和索鞍处, 以此形成三角形的转向体系;采用圆弧形的穿索板, 在其上部焊接连接头用于牵引, 可同时对两根钢绞线进行牵引, 不仅有较高的工作效率, 而且还能有效避免缠绕现象的发生。在外套管通过吊装到达指定位置后, 从塔端向外套管中穿入钢丝绳, 直到钢丝绳从另外一端伸出, 同时和穿索板进行连接与固定, 形成整套牵引系统。3.1.5 穿索安装因单根斜拉索中含有很多钢绞线, 且长度很大, 所以钢绞线的
9、穿索必须借助牵引系统来完成, 实践证明, 采用这种穿索方法能大幅缩短施工时间。主要施工步骤有:(1) 钢绞线从位于左侧的放线架中放出, 将其一端连接在穿索板上, 扭紧螺旋套进行固定, 随即穿入处在左侧的外套管。(2) 启动桥面上的卷扬机, 当钢绞线到达预埋管的位置后关闭卷扬机。(3) 按孔位编号, 右侧施工人员将牵引棒通过索鞍穿过左侧的索鞍口。(4) 左侧施工人员卸除穿索板和钢绞线之间的连接, 连接墩头和从右侧穿出来的引棒, 同时旋转螺母, 固定墩头。(5) 右侧施工人员将钢绞线牵引到位于右侧的外套管管口处, 卸除牵引棒, 通过连接使钢绞线到达穿索板, 穿入处在右侧的外套管, 启动卷扬机, 将
10、钢绞线牵引到预埋管的位置关闭卷扬机。(6) 解开穿梭板和钢绞线之间的连接, 并从预埋管中穿出牵引棒, 连接其端头与墩头, 再将整体牵引至指定长度。(7) 位于左侧梁下的施工人员从预埋管当中穿出牵引棒, 而梁上的施工人员则需连接牵引棒和钢绞线的另外一端, 连接后通知梁下的施工人员开始对钢绞线进行牵引, 直至露出一定长度, 在两侧分别安装夹片同时打紧, 使用千斤顶实施初步张拉。3.2 张拉调索3.2.1 张拉方式根据方案与设计要求, 结合桥梁自身实际情况, 使用单根安装及张拉的工艺方法进行施工。虽然单根张拉的方法需要进行多次张拉, 但具有操作简单和设备轻便的优势。施工过程中, 为方便穿索, 应按照
11、钢绞线上的编号确定张拉顺序。3.2.2 施工控制为了将单根斜拉索当中不同钢绞线之间存在的索力差限制在允许范围之内, 对钢绞线实施三级、逐根张拉。在对钢绞线进行安装时, 先实施预紧张拉, 至于初始张拉力, 需按照以下标准进行控制:C1-C3 为 10%、C4-C6 为 30%, C7-C8 为50%。安装钢绞线之后, 进行二次张拉, 确保二次张拉后的索力为 70%;然后进行三次张拉, 确保实际索力与设计索力相等。钢绞线张拉时, 在两侧同时等量加载6。3.2.3 索力平均本桥梁的斜拉索属于部分预应力结构, 梁与塔具有较大的刚度, 在受索力影响时不会产生较大的下线形变化, 并且通过对分级和分布张拉方
12、法的应用, 有效减少了索力受悬臂施工的影响, 可保证加载对索力造成的影响始终处在良好的状态。因存在张拉顺序方面的影响, 在安装张拉过程中, 所有钢绞线索力都趋于变化, 所以以索力平均为核心的工艺方法能将索力实际误差控制在 2%以内。在进行第三次张拉以前, 将传感器安装在 72#线上, 并对这根钢绞线进行最先张拉, 然后按要求对余下钢绞线进行张拉。因后续张拉的钢绞线会使先张拉钢绞线出现一定张拉力衰减, 就衰减幅度而言, 最先张拉的肯定大于后续张拉, 所以可将 72#线作为判断张拉力衰减情况的依据。在每一根钢绞线都完成了张拉以后, 若 72#线索力衰减达到 2%以上, 则需进行补拉;而小于 2%时
13、, 可直接结束张拉7。现以 C5 索为例进行分析, C5 索处于 2#墩右幅, 在对其进行三次张拉时, 首先将 72#线张拉至 82k N, 在其它所有钢绞线都完成张拉之后, 通过对传感器的观测发现该线实际索力降低至 80.3k N, 小于 2%;在此基础上又对索力实施了抽样检测, 结果显示所有钢绞线的实际索力都能满足要求, 故结束整个张拉过程。4 结语斜拉索施工过程中, 围绕结构特征及施工难点所在, 制订一套适宜的施工方案, 并提高组织管理力度, 保证了质量, 经检验, 斜拉索结构各项技术指标都满足设计与现行技术规范的要求, 可为类似桥梁工作建设提供参考依据。参考文献1毕树兵.矮塔斜拉桥墩顶
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