东宝河矮塔斜拉索施工技术

摘要：东宝河特大桥主桥为为双塔四索面矮塔稀索部分斜拉桥，通过对东宝河矮塔斜拉桥的斜拉索安装、张拉等关键施工技术进行研究，总结形成了一套完整的矮塔斜拉桥索结构施工工艺。对斜拉索施工进行详细的阐述。

关键词：矮塔斜拉桥;斜拉索 ; 施工技术;

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

广深沿江高速公路东宝河特大桥主桥为（120+216+120）m跨径的双塔四索面矮塔稀索部分斜拉桥，全长456m，位于半径2000m的平曲线上。主桥左右幅分离布置，单幅桥宽22.05m，结构形式采用塔墩固结、塔梁分离的三跨连续体系，详见图1。

图1 东宝河斜拉桥桥型布置图

东宝河斜拉桥每个索面共8根扇形布置的斜拉索，梁上间距8m，分别位于主梁第7～21#节段上，塔上间距2m。拉索通过预埋鞍座穿过塔柱，在主梁上张拉锚固。斜拉索全桥共计64根，每根拉索由73根7φ5钢绞线组成，拉索外层采用HDPE护套。斜拉索钢绞线采用高强度低松弛填充型环氧喷涂钢绞线，强度为1860MPa.每根环氧涂层高强钢绞线外热挤压PE护套，单根钢绞线直径为φ15.24mm。斜拉索锚具采用可调换索式250型－73群锚体系，应力幅250MPa。

图2 斜拉索构造示意图

2 斜拉索施工方案

结合斜拉索系统构造，本项目在塔柱施工阶段精确预埋分丝管索鞍，在砼箱梁悬臂施工阶段同步进行斜拉索施工（在设有斜拉索的砼箱梁块段悬臂施工时梁端预埋锚固索管，待此块段预应力张拉完成、挂篮行走到下一块段后进行斜拉索安装施工），斜拉索安装的进度必须满足主桥施工进度的要求。斜拉索施工包含挂索前准备工作、钢绞线穿束、钢绞线张拉调索、附件安装及防腐处理四个步骤。

⑴ 准备阶段

① 在箱梁已浇筑梁段顶面焊接HDPE护管至所需长度；

② 进行锚具组装并将锚具固定到锚垫板上；

③ 挂索施工前，在桥面适当位置安装钢绞线放线架、导向轮、切割工作平台以及切割和镦头的相关设备，塔上安装辅助操作平台。

⑵ 钢绞线穿束

① 利用塔吊吊装HDPE护管并与主塔、梁端用绳索临时固定，塔梁端留出了1m左右的空间，以便穿索；

② 剥离护套并将钢绞线外侧6根钢丝切除，仅留中心钢丝镦头；

③ 通过卷扬机、钢丝绳、导向轮、穿索板形成的牵引系统，将钢绞线送入HDPE外套管，穿过索鞍及另外一侧HDPE外套管；

④ 钢绞线两端通过锚具安装时已设置好的引棒牵引就位，安装工作夹片，利用单孔千斤顶进行钢绞线初张拉，锚固钢绞线，单根斜拉索循环穿束73次完成穿束。

⑶ 钢绞线张拉调索

单根斜拉索张拉采用ZB2×2-50型单孔千斤顶，两端同时分三级逐根张拉73根钢绞线至设计索力。

张拉第三级前，在72号钢绞线上（钢绞线编号按照水平分层、从上往下的顺序）安装索力检测传感器，并首先张拉此根钢绞线，然后从上到下按编号顺序依次张拉其余钢绞线。所有钢绞线张拉完成后，如果72号钢绞线索力衰减超过2%，则所有钢绞线全部补张拉一遍；没有超过2%时，张拉结束。

⑷ 附件安装及防腐处理

由于斜拉索附件安装和防腐处理在全桥斜拉索均安装张拉完成后统一进行施工，故在单根斜拉索张拉完毕后，需临时安装塔端抗滑锚筒、延伸管，并对梁面及梁下斜拉索部分进行临时防水保护，用高强度胶带缠绕2-3圈拉紧粘牢，防止雨水对索及锚具的腐蚀。待全桥斜拉索安装张拉完毕后，进行后续附件安装和防腐处理施工。该工序主要包括：防松装置安装、抗滑锚筒安装、索夹安装、减振器安装、延伸管安装、防水罩安装、塔端锚筒内及梁端预埋管内灌注环氧砂浆、锚头处钢绞线外露部分灌注防腐油脂。

3 斜拉索施工关键技术

本项目斜拉索施工借助索力检测仪器，使各单根索布置整齐，受力均匀；采用单根等值法张拉，可控制每根斜拉索各股钢绞线的离散误差不大于规定的数值，实现一对斜拉索对称、交叉单根张拉，同步整体张拉，确保两根斜拉索间的差值不大于理论值的±2%。

3.1 斜拉索安装

⑴ 钢绞线下料及镦头处理

在铺垫好的下料场地进行钢绞线下料，下料完成后，将钢绞线两端的PE护套按计算好的长度剥除掉，并清洗钢绞线，将钢绞线两端打散后切掉外圈6丝，仅保留约10cm左右长的中心丝，用镦头器将两端的中心丝镦成半圆形镦头，以供挂索牵引用。

⑵ HDPE外套管焊接

HDPE管的连接采用HDPE焊机对焊连接，用管材对焊机把每段9m长的管子焊至所需长度。HDPE管焊接前，将管材放置于夹紧装置内并将之夹紧，在压力作用下用平行机动旋刀削平两个管材的被焊端面。焊接时，焊接压力保持至焊缝完全冷却硬化后才解除。

⑶ HDPE管吊装

HDPE管吊装前，检查与HDPE外套管有连接关系或承套关系的所有部件均必须与其临时固定，不得遗漏。如梁端部件有：防水罩；塔端部件有：延伸管、锚固筒(含两侧密封垫)。

HDPE管准备工作完成后开始吊装，利用塔吊起吊到塔柱索鞍位置后，用链条葫芦连接卡箍与塔柱上的临时固定吊点，此时保证HDPE管至索鞍端部距离约为1m，松掉塔吊上卸扣，把荷载传至链条葫芦上；梁端由人工用尼龙绳把HDPE管临时固定在预埋不锈钢管上，使HDPE管口靠近预埋钢管管口约1m左右的位置，以便穿索，并在固定位置采用棉布缠紧保护，避免HDPE护管损坏。

⑷ 钢绞线牵引系统安装

本项目斜拉索钢绞线牵引系统是由卷扬机、滑轮、钢丝绳、穿索板形成的一个三角形闭环牵引系统。卷扬机安装在离主塔根部10m左右的桥面上；转向滑轮分别设置在主塔根部、主塔分丝管索鞍处、梁上预埋管根部，形成一个三角转向系统；穿索板工装为圆弧形，其上焊接有两根圆柱形的连接头用来牵引钢绞线，穿索板每次可同时牵引两根钢绞线，在提高工作效率的同时也可以保证钢绞线之间不会发生缠绕。

待HDPE管吊装就位后，将牵引钢丝绳从塔端穿入HDPE管内，直至其伸出梁端HDPE管口，并与桥面卷扬机安装的穿索板连接固定，形成钢绞线牵引系统（见图3）。

⑸ 钢绞线穿索安装

由于单根斜拉索钢绞线根数较多且长度较大，钢绞线通过卷扬机、钢丝绳、导向轮、穿索板形成的牵引系统进行穿索施工，这样可以连续穿索节省时间。其施工的主要步骤如下：

① 从左侧放线架上放出钢绞线，将钢绞线的一端接到牵引系统靠近梁端的穿索板连接头上，拧紧螺旋套将钢绞线锁定，穿入左侧HDPE外套管；

② 开动卷扬机，将钢绞线牵引至塔柱左侧索鞍预埋管处停止卷扬机；

③ 根据孔位编号的对应关系，塔柱右侧的工作人员将牵引棒通过塔柱索鞍分丝管穿出左侧索鞍口；

④ 塔柱左侧处工作人员卸掉钢绞线与穿索板的连接，将钢绞线的墩头与右侧穿过来的引棒端部的连接头相连接，并旋转连接头上的螺母，将钢绞线镦头部分卡紧；

⑤ 塔柱右侧工作人员将钢绞线人工牵引至右侧的HDPE管口，解下牵引棒，连接钢绞线到右侧牵引系统靠近塔端的穿索板上，穿入右侧HDPE外套管，开动右侧卷扬机，把钢绞线牵引至梁上预埋管处时停止卷扬机；

⑥ 卸掉钢绞线与穿索板的连接，同时将牵引棒从梁下对应锚孔穿出预埋管，将引棒端部的连接头与钢绞线的镦头相连接，然后将钢绞线牵引出锚孔到设计长度停止；

⑦ 左侧梁下工作人员将牵引棒从对应锚孔穿出预埋管，梁上工作人员将钢绞线另一端与牵引棒连接，并通知梁下工作人员牵引钢绞线，直到露出锚具相应长度，两侧安装夹片，并打紧，利用单孔千斤顶两侧同时进行钢绞线初步张拉。

图3 钢绞线穿索示意图

3.2 钢绞线张拉调索

⑴ 钢绞线张拉方式

根据设计的要求，结合本桥的实际情况，斜拉索施工采用单根钢绞线安装、单根千斤顶分级对称张拉的施工工艺。采用单根张拉虽然张拉次数较多，但是设备轻便、操作简单灵活。

图4 钢绞线张拉示意图

⑵ 张拉施工控制

为将斜拉索中各根钢绞线之间的索力差控制在设计许可的范围内，单根斜拉索的钢绞线两端同时分三级逐根进行张拉。钢绞线逐根安装时进行预紧初张拉，单根初始张拉力按C1~C3索为10%、C4~C6索为30%、C7~C8索为50%控制；整束索钢绞线安装完毕后，逐根进行钢绞线第二级张拉，使整索索力达到控制索力的70%；接着逐根进行钢绞线第三级张拉，使总索力达到斜拉索的设计索力。张拉力010%（或30%或50%）σcon（开始计入伸长量，预紧张拉，按钢绞线穿束顺序循环张拉73根/次）70%σcon（按钢绞线编号顺序循环张拉73根/次）100%σcon（在72号钢绞线上安装测力传感器，先张拉72号钢绞线至控制张拉力，再按编号顺序逐根张拉其余72根钢绞线至控制张拉力）（持荷三分钟，测量最终伸长量）卸压2～3MPa(测量回缩值) 锚固。张拉过程中，两侧同时均匀进行加载。单根钢绞线控制张拉力是由设计张拉力、夹片回缩力以及钢绞线张拉顺序影响产生的衰减控制值三部分累加所得。

⑶ 索力平均

本桥斜拉索为部分预应力索结构，塔、梁刚度大，在索力影响下线性变化较小，且采用分级、分步张拉措施减少了箱梁悬臂施工对单根索力的影响，使得后期加载对索力的影响处于良好状态。由于单根斜拉索钢绞线张拉先后顺序的影响，安装张拉时，每根钢绞线所承担的索力是变化的，因此采用“索力平均”的张拉工艺确保各根钢绞线索力误差在±2％范围内。

单根钢绞线张拉第三级前，在72号钢绞线上安装索力检测传感器（由于72号钢绞线位于锚板最下方，便于索力传感器的安装，故选择此根钢绞线），并首先张拉此根钢绞线至控制张拉力，然后从上到下按编号顺序依次张拉其余钢绞线。由于每根后续张拉的钢绞线都使72号钢绞线的张拉力有衰减，其余钢绞线的张拉力衰减幅度均小于72号钢绞线，因此可以用72号判断整个第三级张拉过程所有钢绞线的衰减情况。待所有钢绞线张拉完成后，如果72号钢绞线索力衰减超过2%，则所有钢绞线全部补张拉一遍；没有超过2%时，张拉结束。现以东宝河斜拉桥2#主墩右幅C5索张拉索力检测数据为例进行说明。

在东宝河斜拉桥2#主墩右幅C5索张拉第三级过程中，首先张拉72号钢绞线到控制张拉力82.0KN，待其余钢绞线张拉完成后（73号钢绞线为最后一根张拉），经观测传感器发现72号钢绞线索力值衰减到80.3KN，与设计索力（80.1 KN）相比误差在±2％范围内。随后又利用千斤顶对索力进行抽样检查，发现钢绞线的索力都很好的满足了设计要求，整个张拉结束。

表1 东宝河2#墩右幅C5索张拉（100%级别）索力抽查纪录对比表

4 结语

东宝河矮塔斜拉索张拉采用等值张拉法，逐股穿索、张拉。当每根斜拉索各股钢绞线安装完毕后一次性整体张拉到位。斜拉索施工期间，针对实际工程的结构特点和施工难点，制定了合理的施工工艺，加大了施工组织管理，保证了施工质量，施工过程中各项技术指标均符合设计及规范要求。本项目斜拉索的顺利施工将在操作流程、技术掌控、施工组织、技术创新等多方面得到总结与提高，可供同类工程施工参考借鉴。

参 考 文 献：

1、《桥涵》人民交通出版社

2、邵旭东. 桥梁工程. 武汉理工大学出版社. 2005

3、公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000）人民交通出版社

4、王治群. 南淝河大桥斜拉索安装施工方案. 中国建筑第五工程局有限公司. 2011

作者简介：:张志伟（1981-），男，工程师，2004年毕业于内蒙古大学土木工程。