缆索吊机施工工艺

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缆索吊机设计
安装压塔索、承重索
索塔顶及索鞍安装
卷扬机及电气设备
临时牵索系统准备 风缆安装
索塔(塔架)施工
安装跑车、起重索及牵引索
全面检查、试吊
投入正常使用
缆索吊机拆除
缆索吊机施工工艺
14.15.1 工艺概述
本工艺结合采用缆索吊机及扣挂法施工拱桥，阐述缆索吊机在桥梁施工中的应用及具体操作方法、工艺，也可适用于使用缆索吊机作为临时吊装设备的其它场合；执行过程中应符合现行铁路及公路桥涵规范、有关行业及国家标准之规定。

14.15.2 作业内容
缆索吊机施工的主要作业内容为：缆索吊机及扣挂法施工方案规划、缆索吊机及扣挂系统设计、缆索吊机施工、扣挂系统安装与拆除、拱桥拱肋施工。

14.15.3 质量标准及检验方法
《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424－2010）
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415－2003）
《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752－2010）
14.15.4 工艺流程图
一、缆索吊机的设计组成一般包括:索塔(塔架及其基础)、承重索(主索)、起重索、牵引索、压塔索、风缆、锚碇、滑轮及电动卷扬机、跑车等，其安装主要工艺流程见图 14.15.4-1。

图 14.15.4-1 缆索吊机安装主要工艺流程
二、扣挂系统由扣锚塔（墩）及其基础、扣索、锚索及锚碇等几部分组成，其安装与拆除主要工艺流程见如下图：
索塔基础施工塔 吊 准 备
锚碇施工
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扣锚索索力调整
拱肋合拢
扣锚索放松拆除
扣锚塔(墩拆除)
检查、验收
图 14.15.4-2 扣挂系统安装与拆除主要工艺流程
三、缆索吊机及扣挂法施工拱桥拱肋主要工艺流程：见图 14.15.4-3
风缆安装
对应拱肋节段吊装
安装扣锚索 扣锚塔(架)施工 电气设备及临时
牵索设备准备 扣挂系统设计
扣锚塔(墩)基础施工
吊装机具设备准备 锚碇施工
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吊装合拢拱段 力、拱轴安装线形调整
重复上述拱段吊装程序安装其余拱段
安装扣锚索、调整索力拱段调至拼装线形位置 对称吊装第二拱段一、二段间连接施工 检测监控 安装扣锚索、调整索力拱段调至拼装线形位置 运送第一拱段至吊装位
拱脚准备 对称吊装第一拱段
安装连接系
完成拱段间连接及
拱脚施工
拆除扣锚索，拱
肋安装完成
索
图 14.15.4-3 缆索吊机及扣挂法施工拱桥拱肋主要工艺流程
14.15.5 工艺步骤及质量控制
一、缆索吊机及扣挂法施工方案规划
1. 钢管(箱)拱及混凝土拱桥采用缆索吊机及扣挂法施工,事前应进行施工方案总体规划,确保方案的可行性和可操作性,确保安全、质量、环保及成本等合同目标的实现。

2. 总体规划应结合桥位及地质情况、当地水文气象环境条件、拱桥设计图纸及合同文件、环保要求等进行,确定缆索吊机的跨度、吊重、吊高、索具布置及走行方式、以及扣挂系统布置方式等关键参数范围和布置原则。

3. 进行总体规划时，还应考虑有关方如设计方、业主方及当地的特别要求。

4. 总体施工方案和施工方案确定后,应进行针对施工过程的详细计算；计算过程应与设计单位、
施工现场组拼
临时存放 按制造线形分节
段编号、运输
缆索吊机及扣挂系统准备
拱桥拱肋工厂(场)加工
制造及预拼、验收合格出厂
监测、监控单位进行沟通协商，在施工计算时要考虑设计单位对于结构施工过程的控制要求，必要时还需进行局部变更设计。

5.施工计算内容根据选定的施工方案按与设计院的分工来确定，一般应包括如下内容：
⑴拱肋构件在运输过程中的应力、应变和稳定计算；
⑵与拱肋施工形成有关的附属结构的设计和计算，如拱肋的扣点、拱铰结构、拱段之间的接头等附属结构；
⑶拱肋的施工程序设计及拱肋安装过程中自身的应力、变形和稳定计算；
⑷浇筑管内混凝土的顺序和各阶段的钢管与混凝土的应力、拱肋变形和稳定计算，以及钢管拱肋环向应力验算；
⑸拱上结构或桥道系的加载程序设计与相应阶段的结构应力、变形和稳定计算；
⑹分阶段预加力的设计和计算；系杆分阶段张拉时，拱肋与桥墩的应力、变形和稳定计算。

二、缆索吊机及扣挂系统设计
1.按照上述总体规划对有关关键参数及布置原则的要求,进行缆索吊机及扣挂系统的详细施工设计。

2.缆索吊机是以缆索为承重结构的吊装设备,可在缆索所跨越的范围内同时进行水平运输和垂直起重两种作业;具有不受地形限制,能跨越深谷急流、通航河流、通车的公路和铁路的优点,是拱桥采用无支架施工的常用设备。

缆索吊机设计组成一般包括:索塔(塔架及其基础)、承重索(主索)、起重索、牵引索、压塔索、风缆、锚碇、滑轮及电动卷扬机、跑车等。

参见下图 14.15.5-1。

图 14.15.5-1 缆索吊机及扣挂法施工拱桥总布置示意图
⑴缆索塔(塔架):用来提高承重索的临空高度及支承各种受力钢索的结构物。

包括塔脚(基)、塔身、塔顶、索鞍及抗风绳等五部分,常为钢索塔,可采用塔脚处固结或铰接形式;按空间结构类型有门式、人字式、桅杆式。

①塔脚:设在临时墩或扣锚塔(墩)上,若直接利用拱桥拱座作为塔基,则应获得相关单位认可。

②塔身:一般采用万能杆件、六四式军用梁和贝雷架组拼，也可采用型钢或钢管拼成。

③塔顶及索鞍: 塔顶部应设置安放主索的滚动索鞍或滑动索鞍、以及横移索鞍装置,滑轮式索鞍所用滑轮直径宜大于 15 倍主索直径,滑轮轮槽的宽与深均应略大于主索直径。

④抗风绳:安装索塔过程中,应设有临时抗风绳; 索塔安装完成后,应敷设正式抗风绳,一般选用滑车组。

正式抗风绳设于塔顶,根据跨中主索在吊重时在塔顶产生的水平力差,以此计算每根抗风绳的受力来选用钢绳;计算确定其角度布置与所需根数。

为了加强索塔抗风,在两索塔之间还应敷设压塔索。

⑤钢索塔塔顶位移限制值:塔脚固结 H/400～ H/600；塔脚铰接 H/150～H/200；H 索塔高。

⑥索塔（塔架）的高度应根据吊运的构件通过障碍物的高程而定，可由下式计算：
H=f max+h1+h2+h3
式中: H—索塔（塔架）顶至吊运构件通过障碍物的距离；
fmax—承重索最大垂度，一般为跨度的 1/12～1/18；
h1—承重索至吊钩的距离。

根据滑轮组和吊钩的型号，以及滑轮组所需的最小工
作线的高度而定，一般可采用 3.0～5.0m；若拱肋节段需要横移时，应考虑
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横移的夹角不宜大于15°。

h2—吊钩以下的构件高度；
h3—构件通过障碍物的高度，一般采用 1.0m。

⑵承重索(主索): 横跨桥渡支承于索塔的索鞍上，吊运拱肋和其它构件的跑车支承于承重索上。

主索常用钢芯或纤维芯钢丝绳组成,其直径的大小和根数需根据主跨跨度和起吊重量通过计算确定。

①主索直径一般为 25～60mm,一组主索常用 1～4 根组成,起吊重量较大时可用 6～8 根。

为使每根钢绳受力一致，可将同组钢绳通过在地锚处设置大滑车用索夹连接起来。

②主索的设计垂度：跨中额定吊重时垂跨比为 1/12～1/18；主索的安全系数为 K=3.0～4.0，对新索可取 K=3.0。

⑶起重索和牵引索：起重索套绕于主索跑车的起重滑车组，用于控制调运构件的垂直升降；其一端缠绕于卷扬机滚筒上，另一端跨过索塔固定于对岸的起重卷扬机上；当跑车在主索来往运行时，可保持跑车与吊钩之间的起重索长度一致。

牵引索用于牵引跑车沿桥跨方向、在主索上水平来回往复移动。

起重索和牵引索常用的有直径为Φ26、Φ28、Φ32等几种钢绳，应根据设置方式、索力大小等计算确定。

起重索的安全系数为 K=5.0～6.0，牵引索的安全系数为 K=4.0～5.0。

⑷风缆：有两种，一种是保证索塔（塔架）纵横向稳定，另一种是保证拱肋安装就位后横向稳定及桥中线准确。

应根据索塔（塔架）自身结构稳定性需要、平衡承重索吊重产生的水平力控制塔顶位移的需要以及抗风的需要，来确定布置形式及要求。

参见上述索塔部分的相关内容。

⑸滑轮及电动卷扬机：
①滑轮又称滑车，有定滑轮、动滑轮、滑车、滑轮片、吊钩滑车及转向开口滑车等，可根据需要的尺寸以及载重量选用。

②电动卷扬机用于牵引构件的起吊和运行，相连于起重索和牵引索。

根据索力大小、速率等要求，计算选定定型产品。

⑹跑车：跑车是在承重索上运行和起吊重物的装置，可用定型滑车制作，也可根据吊重的情况加工。

跑车由跑车轮、起重滑车组和牵引系统三部分组成，跑车横向轮数决定于承重索根数，纵向排数通常为 1～4 排。

跑车轮多为铸钢件；起重滑车组分上下两组，商定滑轮组与跑车联系在一起，下动滑轮组与吊点联在一起；牵引系统是在跑车轮与定滑轮的连接框架上、或者在连接轴上，设置一转向滑轮来固定牵引索以牵动跑车。

⑺锚碇：又称地锚、地垄，是一种承受主索、起重索、牵引索、压塔索、风缆、转向滑车等传来的力，再将力传至地层的临时构造，它可以是桥梁的墩、台、大型建筑物、岩层等，也可是桩锚、重力锚、嵌固锚、洞锚、钢环锚等。

锚碇的尺寸大小和型式均必须通过设计和计算，锚碇的抗滑移安全系数不小于 1.3，抗倾覆安全系数 1.5。

3.扣挂系统一般由扣索、锚索、锚索锚碇、扣锚塔(墩)等组成。

⑴扣索：分段吊装的拱肋与扣锚塔(墩)之间由扣索相连接，扣索起到稳定端肋及调整端肋俯仰角（即拱肋的纵向标高）的作用。

扣索通过计算确定，宜采用高强钢丝束、低松弛钢绞线和油压千斤顶调整方式。

扣索的布设方式有以下几种：
①直接利用缆索吊机的主塔作为扣索的支承。

②桥墩本身有足够的强度时，可利用桥墩墩顶作为扣索的支承。

③扣索与锚索为同一根索，其一端固定在拱肋的吊点上，另一端连续通过扣锚塔(墩)
之后锚固于锚索锚碇。

⑵锚索：扣锚塔(墩)与锚索锚碇之间由扣锚索相连接，锚索用于平衡扣索对扣锚塔(墩)产生的水平力。

锚索通过计算确定，宜采用高强钢丝束、低松弛钢绞线和油压千斤顶调整方式。

⑶锚索锚碇：用于锚固锚索，其型式及设置方法参见前述缆索吊机中的锚碇部分。

锚索也可采用高强钢丝束、低松弛钢绞线，
⑷扣锚塔(墩)：可与缆索吊机共用一个索塔，或者另行单独设置。

三、缆索吊机施工
1.锚碇、索塔(塔架)基础施工及塔吊准备
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⑴锚碇施工
①缆索吊机及锚索的锚碇多采用重力式锚碇、埋置式洞锚、嵌固式锚桩等，是使用过程中的关键承力部位，设计和施工均应引起高度重视。

②在上述各种锚碇基础施工时，应精确测量控制，准确预留和安装承重索、锚索、起重索、牵引索、风缆等的各种锚固件、索具件。

③锚碇附近设有牵放索场，按施工设计图纸要求设置缆索吊机的卷扬机等动力设备和配套电器设施。

⑵索塔(塔架)基础施工及塔吊准备
①索塔(塔架)基础施工,应符合设计图纸及行业标准要求。

设置在扣锚塔(墩)或拱桥拱座上的索塔(塔架)，应确保塔脚安装牢靠及位置准确。

②在索塔(塔架)基础施工的同时，应做好索塔(塔架)安装用临时设备设施，如大型吊装设备（塔吊）等的提前布置、准备工作。

2.缆索吊机索塔(塔架)施工
⑴索塔(塔架)安装前，应先全面检查塔基工程；确保塔脚各类预埋件埋设可靠、位置准确；验收合格且书面签认后，方准转入索塔(塔架)拼装施工。

⑵索塔(塔架)拼装前，应组织技术交底，从事此项工程施工人员特别是工程技术人员应认真看图核图，弄通弄懂，以免拼装施工时因弄错而致返工或造成其它不良后果。

⑶索塔(塔架)拼装
①塔架底节与塔脚预埋件之间常为非标准新制构件相连接，先连接好这部分构件并调整至设计位置临时固定，将塔架标准底节安装完毕再将临时固定变为正式固定。

②在安装好底节后，利用塔吊等吊装设备，继续向上吊装其它节段。

在吊装上升过程中，按规定及时设置临时风缆；塔架垂直拼装至设计有横梁的高度应及时将横梁予以联结，以使拼装中的塔架始终处于稳定状态；塔架拼装完成后，应及时将临时风缆转换为正式风缆，以确保安全。

③塔架拼装如果受地形或其它因素所限，无法采用汽车吊或塔吊等吊装设备配合施工时，宜采用单杆件现场散拼的方式。

散拼过程中，应注意拼装杆件的型号、位置、根数及拼接方式的核实，以免弄错。

④节段间连接节点螺栓拼装时，无论是主面或副面，联结螺栓应上满上足，并拧紧出丝；出丝以螺杆露出丝扣至少 3 丝为度，垫圈以 2 个为宜，必须从严控制。

⑤节段杆件拼装时，节点板与其相联的杆件以及两相联的杆件之间应密贴，无肉眼可见的明显缝隙。

杆件拼装时，正、副面间应垂直正交，框架单元不得出现歪扭。

⑥塔架拼装过程中垂直高度累计达 20m 段或安装联结横梁前，应由测量人员对已拼之塔架的立柱垂直度、柱顶位移、柱身侧向弯曲、柱与柱之间的距离及横梁挠度等进行检测。

确认各项指标符合要求后方可继续拼装，以确保塔架拼装过程中空间位置的准确。

⑦塔架拼装累计高度达 20m 段时，经测量检查并作调整后对先期拼装的部分各节点的连接螺栓应进行一次拼装过程中的全面检查、补拧；以消除塔架因拼装而产生的过大变形，并将结构的非弹性变形降低到最低限度。

⑧塔架拼装完成后，应进行全面检查，确保各项误差控制在允许范围内。

⑨塔架拼装完成后，应进行全面系统的检查验收工作。

检查的主要项目内容为：全部杆件与节点拼装是否正确；螺栓是否上满上足拧紧；塔架根部锚固点位置连接情况；横梁挠度及结点联结是否满足要求；立柱倾斜及总体位移等项目和指标。

检查方法手段：横梁挠度与立柱倾斜、总体位移等项目应用仪器观测监测；杆件间及杆件与节点板间拼接密贴与否可用塞尺检查；螺栓拧紧与否可用塞尺检查或手锤敲击，检查标准按钢梁拼装要求掌握，检查结果应作好详细记录，以便针对问题及时处理。

⑩塔架拼装完毕并经检查验收合格后，方可进行塔顶安装。

具体包括索鞍走道梁与索鞍安装等项目。

走道梁与索鞍的结构严格按设计图施工，塔顶索鞍等机加工件在专门生产厂家加工制作，应有必要的探伤检查记录和出厂合格证。

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⑾索塔安装完成后，应在塔架顶两侧设置必要的施工操作平台，以利各类缆索安装及穿挂跑车和吊点的作业。

3.缆索吊机的各类缆索安装
缆索穿挂安装方法按设计图办理，其安装顺序一般为：临时牵索系统准备→压塔索→承重索（主索）→牵引索→起重索。

⑴缆索安装用滑车及卷扬机事先应作详细检查。

滑车须检查其销轴、轮柄、轮缘及油套是否完好；卷扬机须检查其滚筒、电机及刹车等是否处于良好状态。

滑车安装时其位置与方向应正确并牢固可靠；卷扬机安装时底座平稳，地脚螺栓联结可靠，地垅能满足受力要求。

⑵承重索（主索）穿挂调整时，应用测量仪器观测绳索的垂度和塔架位移，并调整塔架风缆索力，使其满足设计要求。

⑶牵引索可由临时牵索系统所用的符合要求的牵引索转变而来。

牵引索穿挂时，一端与两岸锚碇处卷扬机联结，固端（死头）暂搁置在一侧塔架工作平台上，待跑车安装好后再分别固于跑车上（如跑车的偏心轴部位）。

⑷起重索穿挂时，固定端（死头）或活动端（活头）与该岸锚碇联接或盘于起重卷扬机上，另一端暂时先盘放于一侧塔架工作平台上，待吊点安装时再按设计要求穿绕并用引绳将其端引到同侧锚碇固死或联于起重卷扬机上。

⑸缆索穿挂及放张收卷时，宜按种类、型号予以编号，以免混淆弄错。

缆索穿挂时，须注意控制缆索长度；锚碇使用前，应抽取有代表性的结构做锚固试验，以确保锚碇使用时缆索的锚固稳妥可靠。

⑹缆索穿挂时，绳索锚固、联结、打梢等用的卡环应与缆索相匹配并能满足受力要求；夹头数量和接头由计算确定，构造接头不少于 6 个。

⑺缆索穿挂时，遇有接头过滑车或缆索横移时，应指派有经验的专业技工用撬棍适当挑拨缆索，以免滑车轮槽卡住夹头或缆索受损。

⑻单根主索应位于同垂直面内，同一组主索应相互平行，垂度误差：＜100mm；后锚固点位置一致，基准位置误差：＜50mm。

⑼缆索穿挂完毕并锚固好后，应组织一次全面检查；检查主要项目包括：缆绳有否损伤和污染；绳索与滑车接触是否吻合；锚固点是否稳定可靠；接头是否牢固；主索垂度及张弛程度是否一致。

检查结果应做详细记录，以便及时处理和备查。

4.缆索吊机跑车及吊点安装
⑴跑车及吊点的加工制作
①跑车与吊点有详细的施工设计图纸，应交由专业化工厂加工制作、项目部检查验收。

②对跑车的各组成如走行轮、滑车及销轴等机加工件，其探伤检查应随厂加工过程时完成。

③成品跑车和吊点在运输和装卸时应注意不要碰伤；运抵工地时，应附有出厂合格证和抽检技术证明书及产品使用说明书。

④进入施工现场后，应组织有关人员对跑车与吊点的轮柄、墙板、销轴及轴套等重要组成部件的外观、结构几何尺寸等予以全面检查；并进行试组拼，作好记录办理签证。

⑵跑车及吊点的安装
①跑车安装并联结好后，其结构应紧固、稳定可靠，各部分尺寸符合设计要求。

同一线上的走行轮应对正一致，不同线、同一排位置上的走行轮应对齐平行，不能出现倾斜与歪扭现象。

轮槽与主索钢丝绳应能吻合，以保证跑车走行时既不受绳索阻挂、也不磨损钢丝绳，同时又顺畅灵活。

②吊点安装时，除须保证上、下挂架及滑车组牢固稳妥，各部尺寸满足设计要求外，还应注意钢丝绳的绕向走绳及出头，以保证吊点的吊重能力。

③跑车与吊点结构复杂，组成部件及联结部位多，螺栓孔眼与销轴数量大，安装时务必按照施工设计图纸要求及加工制作检验报告进行；应符合相关钢结构安装要求。

④跑车走行用牵引卷扬机与吊点用起重卷扬机属大吨位卷扬机。

使用前，应对滚筒轮轴、挡板、电动机及刹车等部件进行详细检查，确认完好后方准使用。

安装时底座及地脚螺栓联结应符合要求，钢丝绳排列应整齐，滚筒容绳量应满足最大用绳情况下滚筒仍保留三圈钢丝绳。

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⑤吊点安装完后，上、下挂架应平行且处于水平状态，绳索排列有序，无交叉扭结现象，且与轮槽吻合，起、落灵活，不相互磨擦。

⑥跑车与吊点安装后，应对轮系加注钙基润滑脂、钢丝绳涂油等必要的保护和减小摩阻措施。

⑦缆索吊机跑车和吊点安装完毕后应作全面检查，合乎要求后，可进行空载走行，确认无误后办理验收手续。

5.缆索吊机的电气设备安装
⑴缆索吊机所用的电气设备及电线路的布置，除施工设计图纸提出的要求外，项目部应结合现场实际、提前制定切实可行的实施方案并报有关部门核实。

⑵电气控制系统布置时，当考虑如下因素：既有电源功率；地面标高稍高，以便能满足雨季施工；通视条件好，便于施工时了解和指挥。

6.缆索吊机试吊
制定的缆索吊机试吊工艺、方案文件应包括缆索吊机及拱桥结构概况、编制依据、试吊前的准备和检查、缆索吊机的设备调试、试吊工况及荷载等级、试吊程序及方法步骤、安全注意事项及其它、试吊报告及必要的附件等几部分。

⑴缆索吊机及拱桥结构概况、编制依据：简要叙述缆索吊机及拱桥概况，列明试吊工艺方案文件的编制依据。

⑵试吊前的准备和检查包括：
①对参加吊装作业的全体人员作全面的技术交底，列出详细的组织安排，做到分工明确、职责到位。

②有专人统一指挥。

因各操作点距离较远,操作点、上端调试点和测量观测点均应配备有对讲机或其他可靠的通信工具。

③仔细核对整套缆索吊机的设备是否已全部到位，各类检查表格是否已准备齐全。

如：
根据设计图纸核对各部位杆件的型号、数量是否正确。

螺栓是否上紧、上满。

塔架柱脚与预埋件是否焊接牢固，连接系是否连接可靠。

承重索索鞍的连接螺栓是否上满、上足拧紧。

索鞍纵横向限位装置是否安装到位。

塔架避雷设备是否安装。

锚碇施工的原始成孔记录、压浆记录、钢绞线张拉记录、各类预埋件检查记录、锚碇混凝土浇注检查证等资料是否齐全。

锚碇位移测量控制点是否已设置。

各类绳索的连接是否牢固，使用的绳夹数量及松紧程度是否满足要求。

承重索的安装垂度、小车至跨中垂度是否满足设计要求。

索鞍、跑车、上下挂架的安装是否满足制造工艺、安装工艺的要求。

牵引索、起重索的穿绕方式是否正确。

各类电子元件是否接线正确，对地绝缘电阻是否符合安全运行规范。

④检查索塔塔柱垂直度、塔顶偏位是否满足设计要求。

缆风绳、主索结构调整结果，是否满足设计文件要求。

⑤缆风绳后锚固点、塔顶锚固点以及主索锚固，是否安全可靠。

⑥缆索用滑车及卷扬机事先应作详细检查。

滑车须检查其销轴、轮柄、轮缘及油套是否完好；卷扬机须检查其滚筒、电机及刹车等是否处于良好状态。

卷扬机安装时必须检查底座是否平稳，地脚螺栓联结可靠，地垅必须满足受力要求。

⑦跑车安装并联结好后，其结构应紧固、稳定可靠，各部尺寸符合设计要求。

同一线上的走行轮应对正一致，不同线同一排位置上的走行轮应对齐平行，不能出现倾斜与歪扭现象。

轮槽与主索钢丝绳应吻合，以保证跑车走行时既不受绳索阻挂，也不磨损钢丝绳，同时又顺畅灵活。

⑧吊点安装完后，上、下挂架应平行且处于水平状态，绳索排列有序，无交叉扭结现象，且与轮槽吻合，起、落灵活、不互相磨擦。

⑨缆索吊机使用所需要的电气设备及电线路的布置要经有关部门核实。

电气控制系统布置，检查
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