拉索施工监理技术

拉索施工监理技术
摘要：拉索类型、平行钢丝斜拉索制作、施工、安装及张拉过程监理质量
控制要点。

介绍了拉索钢结构混凝土核心筒施工中监理质量控制技术和要求。

关键词：拉索、挂索、张拉、监测；制作安装工艺要求；质量控制要点
拉索是一种柔性拉杆，是斜拉桥重要组成部分。

拉索承受桥面传来的恒载、
活载以及风载等，并将其传递到主塔上，它是斜拉桥的主要受力构件。

拉索的构造分为整体安装的斜索和分散安装的斜索两大类，前者代表为平行
钢丝拉索和冷铸锚，后者的代表为钢绞线拉索和夹片锚。

近年来，较多民用建筑如办公楼、图书馆、展览馆、体育馆、足球场等
采用拉索结构体系，以采用平行钢丝拉索为例，平行钢丝拉索一般由直径5mm或
7mm的高强度镀锌钢丝组成。

将若干钢丝按六边形平行并拢，同心同向做轻度扭转，加缠高强度聚酯包带和热挤高密度聚乙烯塑料护套HDPE或者PE护套，再配
以墩头冷铸锚，就形成平行钢丝拉索。

平行钢丝拉索一般采用工厂制作形式。

拉索制作好后，卷盘运至现场工地，
放索、牵引、安装、张拉、通过索力调整完成拉索的张挂受力。

民用建筑采用楼
板面放索施工方法，拉索张拉采用一端张拉一段锚固较常见。

使用拉索的钢结构工程中以较常见的索+跨层钢桁架+钢框架+核心筒结构体
系为例，在斜拉索整个施工控制的流程中，监理人员虽然没有介入施工监控的计
算和复核工作，但是在监控指令的流转、指令执行的监督以及施工监测等环节上，监理人员的作用非常重要，因此现场监理机构要特别重视在拉索结构体系建筑施
工过程中的监理工作。

以索+跨层钢桁架+钢框架+核心筒结构体系建筑为例，索结构存以下重难点：
1、核心筒及钢结构位移的控制
核心筒附近的拉索索力将对核心筒产生巨大的水平和竖向分力，跨中的钢结
构也会在索力的作用下产生竖向位移，对于施工状态而言，张拉过程中将不可避
免的对核心筒与钢构产生不利影响，索锚具与耳板间隙对受力的影响。

在张拉过
程中为了控制核心筒与钢构应力位移，应分级循环张拉，保证张拉力值的准确性。

并根据工程施工特点，通过有限元仿真模拟制定科学合理的施工方案，提升过程
中注意保持设备的同步性，配备完善的通讯设备，人员统一调度；成立强有力的
管理班子和专业程度高的技术团队，事前各项工作科学、严谨，并针对各主要参
建单位、材料供应商指派专门对接人员，专门协调各项事宜。

2、拉索的索力较大，安装难度高，对张拉设备与工装要求高
若项目有多种规格的拉索，连接耳板的空间角度多变，同一根柱子上连接多
根拉索，双索呈竖向平行布置，间隙较小，构造复杂，拉索和钢结构之间的位置
关系复杂。

前期技术工作包括下料找型、工装的深化设计、施工过程仿真和施工
工器具设计制作等，需要根据具体情况进行专门制作，有些工器具都是非标器具，其适用性、安全性非常重要，任务量较大，技术难度高。

施工前制定详细的进度
计划，施工工器具的设计、制作根据施工特点结合现场情况，要制定详细的施工
方案，组织强有力的后勤管理班子和施工经验丰富的工程师专家等，专门设计施
工工器具，并进行定期追踪检查。

3、张拉的精度控制
钢索的精度取决于钢架拼装精度及拉索张拉力值精度。

在张拉前复核钢结构
的结构拼装误差来控制钢结构的拼装精度，其次张拉的精度取决于使用的千斤顶
的精度，千斤顶进场使用前需去相关单位进行千斤顶的标定，给出相关性能的标
定证书。

一、拉索施工的主要控制要点
1.拉索制作原材料的检验应是监控重点
2.锚头的制造。

冷铸工艺是索股与锚杯连接锚固的关键，其质量好坏直接影
响锚固的性能。

3.索股是构成斜拉索的基础构件，其质量的优劣、精度高低关系到拉索的功
能发挥，影响架设速度及运营安全性，需重点监控。

4.挂索、张拉施工。

按照拉索施工专项方案施工，挂索、张拉属高空作业，
危险程度大，安全风险高，需高度关注。

5.索力控制。

索力是钢结构工厂设计的重要参数，施工中应精确控制。

6.拉索的减震。

拉索震动会加速钢丝的疲劳，导致拉索本身或锚固部分的提
前破坏，也影响使用后安全。

因此要控制减震设施的制造和安装。

7.防护。

拉索的防护是最后一道关，也是至关重要的环节，对防护材料的质
量和防护工艺要认真检查。

二、平行钢丝拉索的制作监理
1、审查拉索的制作工艺
主要审查设计文件、施工合同（含拉索招标文件）以及拉索的制作标准等文件进行检查和核对，制作的标准是否符合要求；审查承包人的质保体系及主要工序的质量保证措施和安全保证体系及主要保证措施；设备是否满足制作工艺和精度要求；采用的检验标准是否满足设计、规范和业主要求。

2、检查原材料的质量
制作拉索的原材料主要有钢丝、高密度聚乙烯、冷铸填料、锚具和缠包带。

1)钢丝检查
应有钢丝的出场合格证书和承包人的质量抽检报告，钢丝的各项技术性能指标应符合设计要求；实测进料各钢丝的弹性模量，选取与平均值最接近的钢丝制作成标准丝。

标准丝的长度及拉索的实际长度由监控单位提供，但须设计确认，监理要检查。

2)高密度聚乙烯的检查
各项技术性能指标应符合设计要求。

3)冷铸填料的检查
冷铸填料是索股和锚杯连接锚固的关键材料，对配料应严格控制，其配料的配合比应制取试件进行强度试验，试验结果须符合设计要求。

3、锚具检查
锚具是拉索结构中及其重要的部件，其质量和性能对整个结构的可靠性有着直接影响。

目前平行钢丝锁的锚具通常采用冷铸墩头锚。

1）需对锚杯和螺母需进行超声波探伤，以确定其内部是否有缺陷，否则不得进入下道工序。

2）精加工后对锚具进行磁粉探伤，以确定其表面是否存在缺项。

3）对锚具的表面进行硬度检查，经检验合格方可同意包装、入库，锚具的存储须注意防潮、保持干燥。

4、缠包带施工
缠包带单层重叠宽度不小于带宽的1/3。

5.双层挤塑
1)检查牵引速度和挤塑机螺杆转速，确保内外层护套厚度。

2)控制护套厚度偏差应符合规范要求，护套表面不得有裂纹。

5、穿丝墩头
1)冷铸材料的配料应准确，材料的检验须符合相关规范的要求。

2)锚头和拉索应垂直固定，并保证拉索中心与锚头中心完全一致。

3)浇筑时加温固化应严格控制程序、温度和时间，每浇铸一炉须随炉固化一组三个试样检测用以检验灌锚质量。

6、超张拉
根据设计的载荷要求进行超张拉，分级进行。

7、长度测量与标记
由于拉索的弹性模量受钢丝的弹性模量偏差、直径偏差以及其他因素影响，并非定值。

建议在拉索张拉后进行应力状态下的长度测量复核。

拉索长度的复核测量和标记工作应在非常稳定的均匀温度条件下避开阳光或在晚间进行。

8、包装与打盘
1)监理要按相关标准对成品拉索进行严格的包装前检验验收，包括拉索表面塑料护套检验、锚具镀锌层及螺纹不得有损伤等。

2)检验合格后索体包装宜采用两层内层棉布、外层包覆采用防火涂料。

3)监督拉索两端锚具采用保护措施。

9、标识、储存与运输要求
1)斜拉索检验合格后，应在每根拉索的两端连接筒上写上编号与规格型号；挂合格标牌。

2)检查锚具保护措施是否完好，保证好后平稳整齐堆垛。

3)斜拉索成品在出厂前需做放索试验。

4)未经监理人员确认并签署合格证的拉索不得发运出厂。

5)要有保证索盘不滑移、不滚动的措施；装车不超载，运输途中索盘应有防雨、防晒和防火措施。

三、平行钢丝斜拉索的施工监理
以某部斜拉大跨度钢框架结构体系工程为例，采用索+跨层钢桁架+钢框架+核心筒结构体系，斜拉索为双索，核心筒间的跨层桁架为建筑的水平承重结构，最大跨度为 70m。

与常规项目不同的是，所有荷载仅通过索+桁架+钢梁传力至核心筒上，并且索为主要的传力构件，为保证结构安全性，采用双索布置。

拉索规格为 1860Mpa 半平行钢丝 PE 索，最大拉索规格7×583，公称直径为
214mm，为目前国内建筑结构中截面较大的索结构。

核心筒之间的顶平桁架与索结构通过立柱连接，底桁架与索结构直接连接，与楼层结构共同组合为刚性水平结构。

该项目安装流程是待主体钢结构安装完成后，在胎架上进行预应力拉索的安装施工，张拉完成后浇筑混凝土楼承板并终凝。

即把拉索运输到现场指定位置，利用卷扬机配合拉索的展开，以及移动至距就位耳板适当位置，再采用手拉葫芦配合进行索头就位。

张拉情况为一端张拉，先利用螺杆调节将拉索放长后，安装至钢结构耳板，再利用千斤顶和工装设备进行张拉，同时调节螺杆；各拉索分级多次进行张拉，待张拉完成后卸载胎架，浇筑混凝土楼承板并终凝。

监理前期准备阶段要做以下工作：
1、技术准备
督促承包人通过各项技术准备工作，了解设计、业主对工程具体的结构和施工要求，充分考虑预应力结构的非线性性能、钢索垂度、钢索自重、温度及风力影响等特征。

2、审查施工方案
1)审核施工方编制的“斜拉索施工施工组织设计”和“斜拉索安装专项施工方案”，必要时督促施工方组织专家对方案进行评审。

在审查环节监理人员必须深刻理解设计意图和要求，针对本项目特点，充分分析影响施工控制的因素，重点审查施工控制方案内容的全面性。

2)协助业主组建施工监控工作小组，明确监控指令的流程，并在实施中负责协调设计、施工和监控单位之间的关系。

3)监理工程师应审查以下内容：根据斜拉索长度、重量、倾角，施工设备的牵引、起吊能力等审查施工单位的拉索牵引力计算是否符合安全要求；承包人所选择牵引设备，软牵引所用钢绞线数量、连接方式是否合理；承包人的张拉体系是否满足张拉力和张拉空间的要求。

3、机具与设备检查
1)检查起吊设备及吊具等是否留有足够的安全系数
2)对吊索用钢丝绳、卷扬机以及塔吊进行定期或者随机检查、保养，对出现
损伤的钢丝绳立即进行更换。

3)张拉千斤顶须经过检定，施工时最大张拉力不超过千斤顶容许载荷的95%，油压表采用0.5级精度表。

4)检查牵引系统是否安排专人检查和保管。

4、人员控制
检查参加吊装作业、高空作业和张拉作业的人员必须具备国家规定机构颁发
的特种作业操作证，施工前承包人的技术负责人应对所有施工人员进行安全、技
术交底和岗前培训并留有记录。

5、吊装完成钢结构安装精度控制
索结构对钢构件的安装精度非常之高，在施工之前监理必须对钢结构施工的
情况进行全面的分析和了解，否则最严重时将导致索结构施工的失败，主要原因
如下：
① 索构件均是在工厂加工的成品，构件规格、型号的基本尺寸在现场无法
改变；
② 索构件的加工周期长，一般索材的加工周期在 45 天~60 天；
③监理要对现场钢构件偏差和耳板孔位尺寸复核，钢结构出现较大偏差，若
索下料长度相较实际尺寸短，则可能导致索无法就位，安装失败；反之，因索
“过长”，张拉端调节量不能满足索张主要求，则无法得到之前设置的张拉值，
导致张拉失败；
6、技术沟通与配合
拉索制作、施工各阶段需要各方协同工作，参与单位一般有制造、建设、设计、施工、监理等单位。

四、放索环节的监理控制
1)放索时，应避免拉索与楼层钢桁架接触而受到损伤。

2)在放索过程中，防止转盘转速突变或倾覆或散盘，危及人身安全，检查转盘刹车装置。

3)放索完成后监理和承包人要对拉索的外观进行一次全面复查，对出现的问题及时记录、及时汇报和处理。

五、挂索施工的监理控制
1)不得用起重钩或易于产生集中应力的吊具直接挂扣拉索，宜用专用的管形索夹具进行起吊。

2)牵引施工前应安排专人对牵引系统的所有连接部位进行专项检查，确保其安全可靠。

3)千斤顶行程限制，在各分次张拉过程中，都要临时锚固，锚固一定要严格控制锚固质量。

4)拉索保护层和锚头损伤应及时修补并记入有关表格存档以便跟踪维护。

5)监理要加强卷扬机、滑车组等牵引起吊设备的质量安全检查，严格按照有关高空作业的要求进行，确保施工安全。

6)避免施工过程中污染拉索外套。

六、拉索张拉的监理控制
张拉的原则
①不对整体结构造成影响。

②严格按照计算结果来指导张拉。

③张拉完成后，钢结构胎架卸载，拉索被动张拉至设计索力。

1、拉索的张拉控制
拉索张拉要按照设计文件要求和监理人员审核确认的张拉程序以及分次张拉
控制吨位严格控制张拉质量。

根据前述工程结构特点，安排在钢结构施工完成并未卸载之前进行张拉，张
拉分为四个阶段进行：第一阶段 25%、第二阶段 50%、第三阶段 75%、第四阶段100%。

每一阶段内，张拉方法与张拉顺序一致。

张拉时为一端张拉（拉索调节端
设在下端，即下端为张拉端），同一塔楼内，每个阶段按照拉索所在位置分为不
同的张拉步（先短索后长索），按照同步、对称、分级张拉的原则进行施工。

则
一共需张拉四个阶段，每个阶段分为五步（顺序相同）。

初始张拉时，各张拉点
压力应缓慢分级增加，最初加压为所需压力的20%，40%，60%，80%，在一切都稳
定的情况下，可加到 100%。

监理在张拉过程中要控制以下内容：
1)拉索张拉用千斤顶吨位较大，精度要求高，监理工程师应督促承包人将千
斤顶和油表送国家法定计量单位进行配套标定，确保张拉吨位准确；张拉前监理
工程师须按照千斤顶张拉力和压力读数复核拉索索力油表读数值是否正确。

2)拉索张拉阶段的索力控制是最关键的，在拉索张拉阶段建议采用精度最高
的传感器进行索力测量。

3)张拉吨位严格按照经设计确认的监控各单位提供的量值进行。

4)两侧对称拉索组必须对称同步张拉。

5)拉索张拉必须在均匀的温度下，前后、左右、均匀、分级、对称同步进行，以减少对塔柱（或核心筒）和梁的位移以及内力的影响，同时加强高程、截面应力、应变、塔柱（核心筒）的偏位进行观测和测试。

6)每一次张拉到位的拉索无论是临时锚固还是永久锚固，在锚固作业时都要
详细检查锚固情况，确保锚固质量。

7)拉索张拉过程中，应让塔吊、卷扬机、混凝土输送泵等产生动载荷的各种
设备停止工作。

8)每根斜拉索最终索力张拉完成后，施工方、测量监控方、监理方须把所测
数据汇总上报，测量监控组进行分析签认后进行下一步工序施工。

七、拉索防护监理
斜拉索的防护大部分是在生产过程中完成，因此要控制好生产的各环节，确
保防护质量。

成品拉索在生产制作过程中采取诸多防护手段，在出厂前对索体进
行包装防护。

但在索盘运至施工现场后，必须在整个安装过程中注意索的防护。

监理要监督成品出厂及成盘运输的是否充分保护，以及在安装过程中监督防护措
施是否满足要求。

八、拉索索力及位形监测
索力监测方法拟通常采用振动频率法，振动法利用附着在拉索上的精密无线
传感器测定索力。

在张拉完和混凝土楼板施工完宜分别组织一次系统性数据采样。

九、拉索的索力调整
1)索力的调整可采用四种方法：一次张拉法、多次张拉法、设计参数识别法
和卡尔曼滤波法。

2)索力调整时，可从超过设计索力最大或最小的拉索开始（放或拉），直到
调至设计索力。

3)索力调整时，应对塔（或核心筒）和相应梁段进行位移监测，并做出存档
记录。

4)千斤顶和油泵应配套标定，拉索的索力调整应由专业人员进行。

5)索力调整过程中，应注意保护拉索不受伤害。

6)调索过程中要密切注意油泵的压力表值，如遇压力突升应及时关机，查明原因并解决后才能继续工作。

7)索力调整系高处作业，监理应检查施工人员、设备的安全保护措施是否可靠。

参考文献：
[1]人民交通出版社.斜拉桥筑施工技术.主编张自荣.2010.
[2]东南大学出版社.拉索预应力网格结构的分析理论、施工控制与优化设计.主编周臻孟少平吴京.2013.
[3]天津大学出版社.斜拉索健康监测与安全评定.主编兰成明.2018。