小断面钢塔悬索桥连续式猫道施工工法

小断面钢塔悬索桥连续式猫道施工工法
1前言
猫道是悬索桥施工时架设在主缆之下、平行于主缆的线形临时施工便道。

它是施工人员进行施工作业的高空脚手架，是主缆系统乃至悬索桥整个上部结构的施工平台。

施工人员在其上完成诸如索股牵引、整形入鞍、调索、紧缆、索夹及吊索安装、主缆缠丝、防腐涂装等重要任务，是悬索桥施工中极其重要的临时工程设施。

猫道设计、施工工艺复杂，其荷载组合、线形控制、结构安全、抗风稳定性将影响到整个上部结构施工中各关键分项工序的质量、进度和施工安全，如何科学组织施工，优质高效地完成施工猫道架设、调整、拆除任务，具有十分重要的意义。

中交一公局依托刘家峡悬索桥上部施工，针对刘家峡库区特殊地理气候环境进行猫道施工课题立项，课题组对猫道的抗风稳定性、跨越塔顶狭小区域、变位调整一体化装置、跨越不同温度下猫道线形控制等进行研究。

己建成的猫道空间尺寸以及外观质量等指标均满足规范要求，处于良好的受控状态。

在施工中，不断优化方案，通过施工实践及分析总结形成了比较成熟的施工方法，为了更好的推广该施工方法，为类似工程提供借鉴成功的先例，编制本工法。

依托本课题，一种钢丝绳缆调速收放一体装置和猫道变位装置分别申报了实用新型专利。

2工法特点
1本工法工艺流程明确、操作性强，施工质量、安全易于控制。

2本工法投入的大型机械设备相对较少，施工成本较低，循环施工周期较短，具备较高的投入产出比。

3本工法施工结构设计合理，设计计算量不大，易于被工程技术人员掌握。

4上部结构制作控制点明确，控制方法有效。

3适用范围
本工法具有施工快捷、便于掌握、结构合理、经济安全等特点，可以广泛应用到悬索
桥猫道施工中，尤其适用于猫道垂度大、场地狭小、大型设备无法进场的区域施工。

4工法原理
本工法是悬索桥猫道施工的一种非常有效的工艺方法。

工法原理：根据猫道系统设计要求订购自动或半自动卷扬机、猫道承重绳、滑轮组等设备和材料，由专业钢结构厂按设计要求进行猫道所需钢构件的厂内制造加工；运至现场利用塔吊及汽车吊进行墩顶门架、钢丝绳转向架、卷扬机等构件的现场焊接安装；利用驳船、卷扬机进行牵引索、托架承重索的架设形成牵引系统；利用装配拽拉器的牵引索进行猫道门架索、承重索及扶手索的架设。

根据猫道索的重量和长度用桥塔处塔吊或塔顶卷扬机将猫道索一头提升至塔顶进入滑轮组，利用牵引系统连接猫道索锚头头通过托架牵引到对岸塔顶，然后利用两锚碇处卷扬机将猫道索两端锚头牵拉进入猫室内与锚固装置连接完成边跨猫道索架设。

在猫道架设过程中，为了不使主塔因不对称受力产生过大的变形，应以基本对称的原则进行上下游猫道索的安装；猫道索线形调整完毕后安装横向通道、面网及扶手网完成猫道的安装施工，在主缆架设完成后将猫道改吊于主缆上完成加劲梁的安装工程，主缆防护工程施工完毕对称拆除猫道系统。

5施工工艺流程及操作要点
5.1猫道施工工艺流程图
钢构件加工、设备购置
现场施工准备
导索过河
牵引索调整
施工测量监控
托架支承索安装（门架承重索）
猫道承重索安装
扶手索安装
施工测量监控承重索线形调整及变位刚架、下拉装置安装
猫道面及横向通道安装
侧网及猫道门架安装
猫道系统形成后续猫道改吊及拆除
图5.1-1猫道施工工艺流程图
5.2工序操作要点
5.2.1施工准备
1方案编制和技术交底
进行猫道牵引系统施工专项方案的编制，并组织专家进行评审。

施工前分别对管理部门、工作班组进行一级和二级技术、安全交底，确保所有参建人员掌握工艺和质量控制要点。

2施工设计
根据施工需要进行猫道牵引系统、锚固系统、支撑门架、横向通道等临时结构专项施工设计，并绘制详细施工图，通过监理工程师审核签认。

3设备选型
根据施工工艺和进度要求，合理定制采购牵引设备、起重设备、现场钢结构安装焊接设备等，并合理安排施工流程，工序衔接合理监控测量及时，提高各种设备使用效率。

5.2.2材料进场、验收
1根据工程数量，按计划采购安全劳保用品及各种配件，保证工程施工需要；
2按猫道系统设计图纸，按时加工制作出猫道面网、结构件及锚固系统，对工地现场不具备加工条件的构件，选择外部有资质的钢结构加工厂进行机加工，确保构件的加工精度，以满足猫道施工需要；
3对于猫道索、牵引索等专用材料，均向通过ISO9000质量认证的合格供应商采购，并经质检部门检验合格。

进场时出具合格证书和出厂检验报告，并做好相应的质量性能参数记录文件。

4由于钢丝绳非弹性变形较大，猫道承重索下料前进行预张拉以消除其弹性变形，预张拉荷载为50%破断拉力，保持60分钟，并进行两次，然后根据设计索长下料加工。

5.3牵引系统形成
5.3.1施工准备
1安装塔顶、支墩顶门架及导向轮、东锚处10t卷扬机、西锚15t（10t）卷扬机。

塔顶门架由钢结构加工场制造，分3片运输，利用塔吊分3片吊装至塔顶，再进行组拼安装；
2卷扬机缠丝。

东岸10t卷扬机缠入φ19钢丝绳，西岸卷扬机缠入φ32钢丝绳。

3安装西岸φ32牵引索，西锚15t（10t）卷扬机放出φ32钢丝绳，通过散索鞍门架导轮组及竖向导向轮人工拖至桥塔底部，用塔吊吊至塔顶，通过塔顶导轮组放至河面高度
河岸；
4安装东岸φ19导索，东锚10t卷扬机放出φ19钢丝绳，通过散索鞍门架导轮组及竖向导向轮人工拖至桥塔底部，用塔吊吊至塔顶，通过塔顶导轮组放至河面高度河岸；
5准备先导索渡河。

图5.3.1-1先导索过河
5.3.2导索过河
1上游先导索过河
1）导索放至河面高度河岸上，并预留河面水位宽度准备导索过江，拖船连接东岸导索，渡河由东岸拖至西岸，整个过程统一指挥。

2）拖轮到达西岸，导索与西岸引索用绳卡连接，预留30m长度。

3）启动东西岸卷扬机，西岸卷扬机放绳，东岸卷扬机收绳拖至东岸。

过程中注意调节东西卷扬机速度以调节线型。

4）牵至东锚碇后临时打捎固定，并预留一定长度，将东岸φ19钢丝绳吐出，缠入φ32钢丝绳（导索），缠入长度必须足以跨越整个桥跨，通过计算卷扬机每层丝绳长度控制，在牵引索中间位置将牵引索割断，接头分别接入拽拉器中。

上游牵引系统形成。

2下游先导索过江
1）安装东岸导索，东锚10t卷扬机放出φ19钢丝绳，通过散索鞍门架导轮组及竖向导向轮人工拖至桥塔底部，用塔吊吊至塔顶，上下游塔顶安装滑车，通过滑车将下游导索引至上游塔顶，并临时固定。

2）启动东西岸卷扬机，东岸放绳，西岸收绳，将拽拉器引至塔顶位置，下游导索固定在拽拉器上并预留一定长度，除去滑车悬空下游导索，启动卷扬机将下游导索引至西岸上游塔顶。

3）将下游导索通过滑车引至下游塔顶，与引索相连牵引至东岸塔顶。

如同上游形成牵引系统。

至此，全桥牵引系统完全形成。

图5.3.1-1牵引系统形成图
5.4猫道架设
5.4.1托架索牵引及托架安装
1上游牵引索空载回东岸，拽拉器停留在塔顶前侧。

2在桥塔底用放绳器放出门架索，用塔吊吊至塔顶，连接在拽拉器上牵引至西岸，每隔50米用钢丝绳将门架索托住便于控制线型。

3塔顶安装托架横梁，固定在主索鞍上。

4门架索固定在横梁上作为托架索以安装托架牵引猫道承重索。

5用卡环将托架与托架绳相连，塔顶5t卷扬机吐出钢丝绳固定在托架底部做定位绳，定位绳前部预留一定长度与拽拉器相连。

托架固定好后塔顶卷扬机放出钢丝绳，利用拽拉器拉向对面塔顶。

约70m拽拉器停下安装下一个托架，上下游各安装9个托架。

主索鞍上固定托架，供猫道绳通过。

5.4.2猫道承重索安装
1在散索鞍前用汽车吊将猫道承重索锚头吊起，连接到拽拉器上。

2由东西锚卷扬机驱动牵引索将猫道索由锚碇牵引到塔顶，将猫道索引到托架中，牵引至西岸。

3猫道索牵引至西岸后锚到位后，用塔顶卷扬机将猫道索提出，安放在小索鞍鞍槽中4猫道索在塔顶用绳卡固定，吐出放索盘里的绳头，用滑车将猫道绳与散索鞍顶卷扬机相连，启动卷扬机将锚头放入锚箱内锚固。

5用同样的方法安装完12根猫道承重索。

5.4.3猫道扶手索安装
与猫道承重绳同样的方法牵引猫道扶手绳，牵引过程中需重点控制好拽拉器标高。

在塔顶门架腿上焊接前后两个绳卡控制扶手绳高度及在塔顶的固定，猫道绳牵引时通过塔顶的绳卡，牵引到位后，用绳卡将扶手索在塔顶进行固定。

扶手索牵引完成后拆除托架。

托架拆除完成后用塔吊吊至地面，保证塔顶施工空间。

5.4.4猫道门架索安装
扶手绳牵引完成后将托架索升至门架顶，通过门架顶小索鞍用引至后锚，固定在散索鞍门架顶的锚箱中。

5.4.5猫道承重索及门架索线形调整
在安装变位钢架之前，需要对猫道承重索的高程进行测量和调整，调整顺序是从东岸边跨到中跨，最后是西岸边跨。

由于要安装变位钢架，而6根猫道承重索的长度是不一样的，因此在测量和调整猫道承重索时共有三组高程。

根据未调整之前测量的标高和设计院给出的标高升降与索长的关系计算出钢丝绳需要放或收的长度，先对东岸进行调整，调整好以后东岸塔顶用绳卡固定并做好标记，防止猫道索在中跨调整时滑动，若滑动测出距离重新计算，中跨调整好之后西岸塔顶同样方法固定标记，最后调整西岸边跨。

猫道索高程调整氛围相对高程调整和绝对高程调整，相对高程调整主要调整一条猫道6根承重索的相对高差，保证猫道架设完成后6跟承重索受力均匀，绝对高程调整是调整整个猫道线型的高程。

为了尽量减少温差对调索产生的影响，在测量和调整时，需同时测出12根猫道索的标高，计算出需放或收的绳长，然后再根据数据对12根猫道索同时进行调整，反复测量调整两到三次直至线形符合设计标准。

同样的方法调整猫道门架索线形。

图5.4.5-1猫道索空索线形调整
图5.4.5-2猫道承重索及门架支承索线形
5.4.6变位钢架及下拉装置安装
猫道承重索线形调整完毕后，即在塔侧工作平台上进行变位刚架和下拉装置的安装。

变位刚架采用上、下片分片安装，下拉装置在地面组拼整体吊装，其在塔柱钢管上的耳板、牛腿等构件在塔柱制造厂内焊接，以保证焊接质量。

随后进行测量复核，控制承重索标高绝对误差和相对误差均在2cm以内。

5.4.7猫道棉网及横向通道安装
猫道承重索架设及垂度初调完毕后，即开始进行猫道面层铺设和横向通道安装。

主要步骤和注意事项如下：
1首先在地面分段预制猫道面成卷状，用塔吊吊至塔侧工作平台上，利用塔吊在面网铺设平台的前方安装横向通道；
2在首卷猫道面前端横梁或横向通道底板组件处安装分索器，边松卷边沿猫道承重索向下滑移，利用横向通道的自重带动面网下滑，在自重不能克服摩擦力时，用导索施加动力辅助下滑；
3面网下滑时，按设计要求的位置安装横向通道；
4由于塔顶两侧坡度较陡，面网依靠自重便能下滑，为防止面网下滑速度太快，利用塔顶门架的5t卷扬机进行反拉，反拉卷扬机钢丝绳依次连结在就近的横向通道上，前面的横向通道与邻近的横向通道通过钢绳连接，控制整个面层下滑速度；
5为保证中、边跨面网铺设相对平衡，从塔顶向中跨铺设100m左右后，再从塔顶向
中、边跨对称铺设，两岸同时进行面层铺设，尽量使面网铺设速度保持一致。

铺设时定期观测主塔的扭转和偏位。

图5.4.7猫道面层和横向通道安装示意图
5.4.8侧网及猫道门架安装
猫道门架由塔吊提升至塔顶，置于猫道门架承重索上，安装夹紧装置，夹紧螺栓不能拧的太紧，以利于门架下滑。

之后塔顶卷扬机反拉门架逐步下滑到位，与门架底板组件销接，同时紧固与门架承重索夹紧装置的螺栓。

猫道门架安装完成后，由两端向中间安装扶手栏杆及侧网，并与扶手索固定。

至此，整个猫道系统就已形成，为主缆架设等上部结构施工提供稳固的作业平台。

5.
5.4.8架设完成的猫道
5.5猫道改吊
为保证加劲梁吊装施工时主缆与猫道面保持1.5m的垂直间距，以提供足够的施工空间，利用猫道门架支承索安装简易紧缆机缆索天车和架设小型缆索吊以进行索夹、吊索的安装，同时方便加劲梁的吊装作业，在主缆架设及调整施工完毕后，开始进行猫道体系转换，将猫道改挂于主缆上。

猫道改吊包括猫道门架的拆除、猫道改挂、跨中硬点的建立及横向通道的拆除等，其中，猫道门架的拆除在紧缆施工开始前完成，其他工序在紧缆完毕后开始，并在加劲梁吊装前完成。

5.5.1猫道门架拆除
在主缆牵引系统和索股托架滚轮拆除后，通过塔顶卷扬机将猫道门架沿门架承重索向塔顶（或锚碇）方向牵引（或下放），牵引至塔顶处的猫道门架利用塔吊向下吊放，锚碇处的猫道门架利用汽车吊直接吊放。

5.5.2猫道改挂
猫道改挂前，在猫道上加装悬挂横梁，每两个中间底板组件（IF）之间安装两个，用U形螺栓与猫道索连接，以增加猫道刚度。

所以，猫道上每隔12m即有悬挂横梁或底板组件的位置，用一道φ22mm外包橡胶管的钢丝绳将猫道悬挂于主缆上。

改吊后猫道的稳定性通过主缆来实现。

图5.5.2猫道改吊示意图
猫道改挂的顺序为中跨由跨中开始，同时向东西塔方向进行；边跨由中点开始，同时往塔顶和锚碇方向进行。

猫道改挂过程中，适当放松猫道锚固系统两端调节拉杆以及下拉装置，调整塔顶变位刚架。

5.5.3跨中硬点形成
为减少门架承重索的偏移，索夹安装前，在主跨跨中附近用钢丝绳将门架承重索与主缆连接，形成跨中“硬点”。

5.5.4横向通道拆除
猫道改挂结束后，拆除横向通道。

横向通道通过设置在门架承重索上的天顶小车进行
拆除，每侧天顶小车下端与横向通道相连。

对于中跨部分的横向通道，先解除其与两侧猫道的连接，使横向通道脱离猫道一段距离，再通过塔顶门架卷扬机和天顶小车形成牵引机构，启动卷扬机，缓慢向上牵引横向通道，牵引过程中注意横向通道两端的平衡，将横向通道牵引至塔顶处，由塔吊吊放至地面。

边跨横向通道，利用塔顶卷扬机反拉，依靠其自重缓慢下滑至锚碇处的空地上，汽车吊配合拆除。

5.6猫道拆除
主缆缠丝、涂装和检修道安装完成后，开始拆除猫道。

此时的施工猫道悬挂在主缆上，两侧锚固系统处的约束已放松。

猫道拆除的关键是如何安全地把猫道悬挂绳从主缆上解下来。

5.6.1准备工作
重新调整猫道与主缆的相对高度至1.5m，使猫道线形与主缆线形大致一致并趋于平顺。

在东、西锚碇处猫道锚固系统的调节拉杆上安装YCW-250型穿心千斤顶。

5.6.2解除猫道悬挂绳
同时启动东、西锚碇锚固系统调节拉杆上的YCW-250型千斤顶，张拉猫道承重索，使承重索绷紧。

待承重索绷紧到一定程度后，在猫道悬挂绳附近用手拉葫芦慢慢提起猫道。

待猫道悬挂绳的拉力转换到葫芦后，解除猫道的悬挂钢丝绳。

慢慢放松葫芦，等到葫芦不受力后，解除葫芦。

5.6.3猫道面层拆除
为缩短工期，在中跨猫道面层拆除时，采用多点开工、同时进行。

除了从东、西塔顶向跨中进行外，还从跨中分出100m的一段，在这一段也是由两端向中间拆除。

先解除猫道扶手绳，并打盘收回，然后以每两悬挂横梁或悬挂横梁与底板组件间的12m猫道作为一个拆除节段，在此拆除段内先拆除侧网，并解除猫道面网型钢与承重索之间的连接，人工把侧网、防滑木条、型钢、立柱栏杆转运到高度适合汽车吊吊运处的猫道面上堆放，全部转运完后再收卷这一段猫道面网，并将其捆好，由汽车吊转运至桥面上。

边跨猫道面层采用同样的方法，分段拆除后运至高度适合汽车吊吊运处的猫道面上堆放，捆绑后由汽车吊转运至运输车上，回收入库。

5.6.4猫道承重索拆除
预先在东、西锚碇顶层每一边布置两套50t滑车组，一套用来提起猫道承重索，一套负责承重索横移。

承重索的拆除顺序是：先拆除主缆内侧承重索，后拆除主缆外侧承重索，上下游对称施工。

1内侧承重索拆除
将承重索与东、西锚碇用于提起的滑车组钢丝绳连接好，同时收紧卷扬机，提起猫道承重索，将其从锚固系统锚梁中解出，慢慢放松卷扬机，将猫道承重索下放到桥面，在桥面将其打盘，汽车转运回收入库。

2外侧承重索拆除
用相同的方法使承重索从锚固系统锚梁中解出，慢慢放松卷扬机，将其下放到桥塔外侧空地上，然后利用东、西锚碇的滑车组将承重索拉过水库，在桥塔处空地上打盘，汽车转运回收入库。

6材料与设备
表4.4牵引系统及猫道架设主要材料、设备一览表
序号名称型号数量用途
1汽车吊25T2台材料设备转运等
2卷扬机JKBM151台主牵引卷扬机
3卷扬机JM103台主牵引卷扬机
4卷扬机JM512台反拉卷扬机
5交通船50T1艘先导索牵引
6放索机构4套放置承重索盘
7手拉葫芦10T16个辅助
8手拉葫芦5T20个辅助
9塔吊60132台索塔部位
10镀锌钢丝绳φ20mm3492.1m扶手索、先导索
11镀锌钢丝绳φ28mm3266.5m门架承重索
12镀锌钢丝绳φ32mm3816m牵引索
13镀锌钢丝绳φ40mm10405.3m猫道承重索
14钢结构构件224.88t上部结构
7质量控制
7.1设计控制
为保证猫道系统安全、可靠，设计时充分考虑猫道自重及可能作用在其上的其他所有
荷载，猫道承重索的安全系数不小于3.0；
7.2钢结构材料控制
1对于猫道结构件及锚固系统等，工地现场不具备加工条件的，选择外部有资质的钢结构加工厂进行机加工，确保构件的加工精度，以满足猫道施工质量要求；
2对于猫道索、牵引索等专用材料，均向通过ISO9001质量认证的合格供应商采购，并经质检部门检验合格。

进场时出具合格证书和出厂检验报告，并做好相应的质量性能参数记录文件；
3为防止猫道承重索非弹性变形过大，影响猫道垂度调整。

施工前根据钢丝绳的弹性模量值计算出猫道承重索的下料长度，并对新钢绳进行预张拉，消除承重索非弹性变形；
7.3施工控制
1猫道架设施工前严格按要求详细进行三级技术交底，使每位参与施工的人员都明白施工的方法和操作规范；
2猫道架设的关键是猫道承重索架设及垂度调整，在承重索架设之前，精确计算各阶段承重索的标高和水平位置，并据此精确地计算出每条猫道承重索的理论长度，列表备查，在进行猫道承重索垂度调整时，根据其无应力理论长度，结合实测计算长度，对锚固端相应部位进行精确调整，所得猫道承重索总长符合设计长度，则可以保证几条猫道承重索垂度相同，中跨、边跨垂度调整方法相同；
3猫道架设过程中，牵引、反拉卷扬机保持匀速、同步收放钢绳，杜绝出现对拉现象；
4为保证猫道的架设质量，对每一道施工工序进行严格检查，使得所有连接构件、组装构件符合设计要求，并由质检工程师签发工序交验单，全面建立自检、互检、交接检验制度，完善每一道工序的检查，确保将隐患消除在施工之前；
7.4管理体制控制
建立严格的组织管理制度，进行严密的现场组织管理，充分反映施工组织设计意图，细化每一个工序的操作内容，经过比较确定合理的施工方式，并编制作业指导书，以此来保证整个猫道架设工作的顺利进行，并使其质量得到良好的控制。

8安全措施
本工法涉及大型构件的起重吊装、高空作业作业，在施工中必须采取相应的安全措施，确保万无一失。

8.1管理体制措施
1）现场的施工人员必须遵守国家颁布的《建筑安装工程安全技术规程》，正确使用好各种劳动保护用品，机械设备一定要有专人负责，定期检查，以确保电器、机械设备的正常运转。

2）严禁随意接电，临时用电必须由电工操作，开关电闸必须提前通知全项目工作人员，以免造成意外。

3）每个塔顶必须配备干粉灭火器，按时检查灭火器气压，保证灭火器的正常使用。

8.2技术管理措施
1）在施工前，技术人员必须向各班组施工人员进行安全技术交底，使全体施工人员对施工的全过程及每一细节的安全注意事项了如指掌，否则不得上岗。

2）施工人员，必须严格按照本工种的施工技术规范和操作规程执行，在施工中如发现有违章作业、违章指挥、安全员有权停止作业。

3）牵引系统作为主缆索股的牵引装置，专人负责定期进行各部位的检查，包括钢丝绳的磨损程度、拽拉器、导论组等，确保各部位处于安全工作状态。

8.3起重吊装安全措施
1）严格按照施工方案确定的位置摆放吊装设备，不得超负荷运行。

2）严格遵守“十不吊”原则。

3）吊装施工起吊、就位位置必须有专人指挥，协调统一。

4）大型设备构件的吊装前必须预知天气情况，确保整个作业过程一次性全部完成。

5）司机和指挥人员要经过专业的培训，并经培训部门考核合格后才能上岗作业，指挥人员在作业前要熟悉机车的性能并了解所起吊的重量，现场周围环境。

6）起重机在使用中回转半径范围内严禁站人，吊装作业时设置警戒区域挂警示牌，非作业人员不得入内。

9环保措施
1保证环境保护费用的投入，确保建筑垃圾和施工污水不随意排放。

2对施工管理人员进行环境保护管理教育培训，提高全体参建人员的环保意识，主管部门定期对环境保护实施情况进行检查，发现施工对环境造成影响的立即予以纠正。

3配备生活及施工垃圾车，将施工垃圾和生活垃圾及时运到指定场所，妥善处理；
4对主要施工便道及时组织人力与车辆进行维修，避免有坑槽出现，同时不定时的用水车洒水，减少灰尘污染；。