全桥更换斜拉索工程施工工艺

全桥更换斜拉索工程施工工艺

发表时间：2018-07-12T10:32:51.320Z 来源：《基层建设》2018年第13期作者：周国超[导读] 摘要：本文主要介绍了李家沱大桥全桥更换斜拉索工程施工方法，针对斜拉索更换施工中的施工措施的准备、张拉设备选择、旧索放张、新索安装等关键工序的施工工艺方法，在不断优化施工方案基础上成功完成了本工程的施工。

山东省公路桥梁建设有限公司 250000摘要：本文主要介绍了李家沱大桥全桥更换斜拉索工程施工方法，针对斜拉索更换施工中的施工措施的准备、张拉设备选择、旧索放张、新索安装等关键工序的施工工艺方法，在不断优化施工方案基础上成功完成了本工程的施工。在施工过程中强调科学施工，合理布局，大胆创新,为同类桥型的施工提供了借鉴经验。

关键词：斜拉索、起吊系统、张拉系统、张拉控制 1、工程特点

李家沱大桥全桥更换斜拉索工程为大型斜拉索换索工程，地处闹市区，人车流量大，交通管制复杂，风险性较高；大桥结构使用时间长，锈蚀严重，存在难于退锚的问题，旧索取出难度较大，所以施工复杂，技术难度较大。

2、总体施工方案

由于本工程拉索较密，整个大桥的斜拉索更换采用无支架更换施工方案，。首先根据相关部门要求，在施工过程中桥面半幅通行半幅封闭。利用现有的塔顶临时设卷扬机，将施工设备和材料运至塔顶，安装塔端拆索和挂索提升挂篮，整个换索顺序采用自上而下的顺序进行。

2.1桥面施工总体布置

在换索施工期间，桥面半幅封闭半幅通行，中间用隔离护栏隔离。为了减少施工临时荷载，斜拉索按照更换顺序逐号供索，后续更换的斜拉索不上桥，存放于外场。每次需要更换的斜拉索存放在主塔位置，从主塔位置先往梁上锚固端放索。

机械设备主要分为活动机械设备和固定的机械设备，活动机械设备主要是汽车吊机和托盘车，固定机械设备主要是卷扬机。在施工间歇期间活动机械设备存放于主塔位置处。

拆除的旧斜拉索也是桥面主要施工临时荷载的一部分，旧索拆除后先线型放在桥面上，然后切割成4～6m节段，用托盘车分批运至桥梁两端装车运出现场。

2.2塔外升降挂篮

为方便施工人员在塔上斜拉索张拉端操作，需在索塔直线段搭设塔外可升降平台；平台根据索塔平面尺寸加工，采用可升降的挂篮设计而成，以满足施工平台需要。

2.3垂直起吊系统

2.3.1塔顶垂直起吊系统为塔顶主提升设备，与桥面上的卷扬机共同构成旧索拆除下放，新索安装的主要提升设备。塔顶吊装机构包括拉索下放、提升等工序。

提升桁架采用140*140*5mm的方钢加工焊接而成，纵向跨越塔柱，避开雷架，在塔顶根据受力需要设置相关锚固点。在悬臂节段设置提升横梁，横梁下设置吊耳和滑轮组。其中滑轮组采用3轮共30T额定起重，钢丝绳选用φ20mm规格，破断拉力为20T。

2.3.2桥面卷扬机系统的布置

为确保旧索拆除及新索安装的安全性、便利、标准，作为主要的其中设备的卷扬机应配置几种类型的卷扬机。

塔顶垂直起吊卷扬机，布置于桥面上主塔两侧，作为塔顶垂直起吊滑车组提升装置，用以提升或下放斜拉索和调运其他辅助设备和材料。

塔顶工作平台卷扬机，布置于桥面上主塔两侧上下游，通过滑车导向，用以提升或下放工作平台。

桥面斜拉索牵引卷扬机，布置于桥面索管旁用以旧索拆除时牵引梁端锚头出索套管以及安装新索时牵引梁端锚头入索套管。

2.3.3垂直起吊系统荷载试验

垂直起吊系统在正式投入之前先进行荷载试验，荷载选用1.2倍于最重斜拉索的重量作为荷载，在实际施工过程中，垂直起吊系统的荷载不会超过斜拉索的自重。在试验过程中起吊荷载离地面20cm，静载持荷30分钟。

2.4牵引、张拉系统设备的选择 2.4.1索夹

索夹是拆除旧索，新索挂索、压锚的着力点，是挂索、压锚设备同斜拉索的连接工具。斜拉索索夹按照索的型号做成不同的规格以满足斜拉索的安装需要。为保证施工质量，索夹由专业厂家精加工而成。

2.4.2张拉千斤顶及油泵

张拉千斤顶根据斜拉索的张拉控制力进行选择，为减小施工过程中的误差、确保千斤顶的使用安全，尽量使每根斜拉索的张拉控制力只达到所用千斤顶允许能力的50%～90%范围内。

2.4.3张拉丝杆

张拉丝杆用于牵引及张拉斜拉索，其加工材质采用42CrMo，锻打后需经过超声波检验，螺母内、外径根据斜拉索锚杯内径与该索采用张拉杆的型号确定。

2.4.4撑脚

撑脚是千斤顶的支撑装置，其规格型号主要根据使用千斤顶的外形尺寸，张拉端锚头施拧空间综合考虑后予以确定。撑脚可由拉索供应厂家设计和提供。

2.4.5张拉系统静载试验

为了保证在张拉施工过程中张拉系统的安全性，在张拉系统正式投入使用之前进行静载试验，张拉力按照斜拉索做大张拉力的1.25倍进行静载试验。静载试验采用两套张拉系统相互张拉校核，即按照张拉顺序安装张拉系统，两套张拉系统进行对拉，张拉至试验吨位后进行静载持荷30分钟进行卸载。

2.5塔内张拉系统转移

每次斜拉索拆除新的斜拉索张拉安装完成后要进行千斤顶、撑脚和张拉杆等张拉系统的转移，由于在塔内施工活动不方便，能整体转移的尽量整体转移。在转移的物件上根据吊装需要焊接吊耳，由于构件的自重相对较轻，吊耳比较容易满足受力要求。根据施工经验在转移过程中将张拉千斤顶和撑脚用丝杆拉紧连接为一个整体，整体转移和整体安装。在转移过程中借助的主要起重设备为手拉倒链和塔顶卷扬机。

2.6塔端斜拉索放张

2.6.1拆除施工顺序

安装拉索下落限位支架→拆除原有拉索的减震块的附件→安装千斤顶→放索辅助牵引设备→拆除锚圈→放张→将张拉端锚头下放斜拉索至桥面，同时将斜拉索割断，截断成4-6m的小节段→汽车吊装车运走，一组斜拉索旧索拆除完成→拆除固定端锚头→清理下锚孔→钢套管防雨、防锈措施处理→进行下一道工序。

2.6.2塔上放索

（1）张拉杆连接头与锚具锚杯内螺牙连接；

（2）安装千斤顶及张拉前后撑脚；

（3）在塔外用索夹在索导管出口处紧箍拉索，抱箍吊耳与牵引钢丝绳连接；

（4）千斤顶开始张拉直到达到拉索锚固应力（以螺母脱离锚垫板1mm为准，可采用插钢板的方法确定），反旋螺母，同时用6磅锤子沿螺母轴向和径向轻敲螺母。

（5）千斤顶通过两套工具锚反复张拉、放张，直到牵引卷扬机完全承担拉索的自重，然后拆除工具夹片；

（6）用牵引卷扬机牵引拉索缓慢下放到桥面；

2.6.3梁端拆索

下锚头拆卸：下锚头和上锚头的结构相同，拆除时除了不像塔端锚头需要放张之外，其他的工序基本相同。下锚头螺母旋拧下来后，从桥面直接将牵拽索体，将锚头拉出即可。

2.7新斜拉索安装

2.7.1斜拉索上桥、放索

经验收合格的斜拉索通过运输车运至桥面，用汽车吊卸车并安装到放索盘上，吊装时用尼龙吊带进行吊装，防止损伤斜拉索PE。

利用索盘自带的行走轮将索运到待安装断面后，将其固定，开始放索。对于自身成盘的索，在放索过程中，由于索盘自身弹性和牵引产生的偏心力，会使转盘转动时产生加速，导致转盘危及施工人员的安全，所以转盘设刹车装置，放索时注意控制转盘的转速。

2.7.2梁端锚固

由于斜拉索在塔端张拉，梁端仅为锚固端，主要的工作是将锚头安装上螺母，通过锚垫板将力传递至主梁上，安装较为简单。

在梁端安装斜拉索采用如下方法：用吊机将索吊起后，在距梁端锚头后3米处安装索夹，用10T卷扬机将锚头拉到待安装的套筒位置附近，安装引索导向架。在锚头逐渐牵入套筒，吊机吊钩随索牵入不停变化位置，防止刮伤斜拉索保护层，直至将锚头穿入套筒内，按照设计位置拧好螺帽。

2.7.3塔端挂索

（1）挂索方法

在塔端锚管上口安装好牵引倒拐支架系统，通过倒拐支架从塔上待安装拉索套管内向塔外引出由卷扬机作动力的牵引钢丝绳至桥面，此时要调整牵引倒拐支架拉杆长度，使拉索通过套管时处于理论中心线。将斜拉索从放索机上展开，通过运索小车把张拉端锚头拉移至索塔处，然后将专用连接器与张拉端锚头相连，装好钢绞线工作夹片，与钢绞线连接头配合成一个整体，将钢绞线连接头与连接器相连；钢绞线束单独伸长二根，钢丝绳通过钢棒和工具夹片锚与钢绞线相连接；形成软牵引束。软牵引束与卷扬机、牵引倒拐支架、连续快速作用千斤顶、撑脚等设备形成软牵引系统。

启动垂直起吊系统，起吊拉索至一定高度，牵引系统同步作业。此时停止起吊和牵引步骤，等待梁端挂索，当梁端拉索安装好以后；再启动垂直吊点起吊拉索，牵引卷扬机同时牵引。

当把钢绞线牵引出锚管上口后（此时锚头距离锚管上口大约有6m左右），通过钢垫板和单孔工具夹片锚临时锚固钢绞线（至少2根），卸除钢丝绳与钢绞线装置；及时安装撑脚、连续快速作用千斤顶和对应的工具锚、锚头螺母等设备。钢绞线即可和连续快速千斤顶配合，利用千斤顶的力量，将连接器拉出锚管上口，此时，在连接器上拧上锚头螺母（连接器拉外丝口直径与锚头直径大小一样），锚头牵引至预定位置，拉索张力通过锚环传至锚板。拆除钢绞线和其牵引工具锚头，保持撑脚不动，安装张拉杆转换连接头、张拉杆、张拉杆锚固螺母，此时完成软牵引到张拉杆转换，至此完成拉索进孔、出孔，用连续快速千斤顶张拉张拉杆，直至冷铸锚头出现螺纹在千斤顶大撑脚下方空间，旋入预置在锚垫板上的锚圈（俗称螺母），至少保证旋入4圈螺牙。至此完成拉索上锚头安装，挂索施工完成。

完成上述步骤后，按照同样的施工步骤再对称安装另一根斜拉索，当2根拉索都安装到位后，即安装2套张拉千斤顶与拉杆，进入张拉程序。

塔顶垂直起吊系统提升冷铸锚头时，必须注意计算钢绞线受力的控制位置，尽量减轻塔端拉力，防止软牵引钢丝绳、钢绞线过载。

2.7.4张拉控制

（1）斜拉索张拉

新索挂索工作完成后，即可进行斜拉索的张拉。根据旧索拆除前测定的索力值和监控指令进行张拉。

斜拉索在塔上安装后，启动油泵，由千斤顶将丝杠拉出千斤顶，丝杠在千斤顶外带上螺帽后，同时当锚杯拉出锚管后，把锚圈上到锚杯上，顶到主梁斜拉索锚垫板上，作为锚固点，与千斤顶相互作用，直至达到监控单位规定值。在完成张拉后，备好斜拉索锚杯上的锚圈，回油，退下锚杯上的连接器，使张拉体系和主梁脱开，让斜拉索作用在主梁上，完成锚固。

根据现有设备，以及最大张拉力不超过千斤顶容许荷载的 95％的施工规范，张拉千斤顶按照设计张拉力配置，油压表采用0.4级精度表。张拉时必须四根同时对称张拉，以防止索塔承受过大的弯曲应力。

在张拉过程中，要不断拧紧斜拉索冷铸锚的锚环，防止千斤顶回油时，斜拉索产生冲击，损坏千斤顶和油泵。同时观察油压表读数以及传感器读数，使两者基本保持一致，如果两者相差较大，应立即停止张拉并分析原因。