平行钢丝斜拉索安装施工

平行钢丝斜拉索安装施工
10.5.1 工艺概述
一、适用范围
本工艺适用于采用平行钢丝索的铁路预应力混凝土斜拉桥拉索安装的情况，对其它形式桥梁（如采用斜拉索加劲的连续钢桁梁、钢箱结合梁）的斜拉索安装施工可供参考。

二、工艺特点
本工艺着重介绍安装平行钢丝斜拉索所采用的分步牵引法，即根据全桥斜拉索在安装过程中由短到长、索力递增的特点，不同阶段分别选择不同的工具---先用大吨位的卷扬机将索的一端拉出锚固面固定，然后用穿心式张拉千斤顶将索另一端先软牵引再硬牵引至张拉锚固面锚固。

该法在大多数斜拉桥中采用，方便可靠。

10.5.2 作业内容
平行钢丝斜拉索安装作业内容包括：准备工作、成品索验收、索盘吊装上桥、放索、缆索挂设、缆索张拉、索力调整、索头保护及减震装置安装等。

10.5.3 质量标准及检验方法
《铁路钢桥制造规范》（TB10212-2009）
《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T 1527-2011）
《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）
10.5.4 工艺流程图（图10.5.4-1）
图10.5.4-1 平行钢丝斜拉索安装工艺流程图
10.5.5 工艺步骤及质量控制
一、施工准备
平行钢丝斜拉索由有资质的专业生产厂家制作为成品索，经卷盘后运至施工现场。

1.验收依据
成品索应组织验收，验收依据设计图纸及相应规范进行。

2．验收项目
⑴技术资料
每根斜拉索的质量保证书，以及各项例行检查结果。

例行检查内容包括：
①钢丝的质量保证单或合格证及索厂的抽检结果。

②聚乙烯护套料的质保单或合格证。

③冷铸锚的检验报告或合格证（包括零部件探伤报告）。

④每根索冷铸填料试件在常温下的抗压强度合格。

⑤斜拉索在设计温度，零应力下的直线长度，其误差在规范允许值范围内。

⑥斜拉索的超张拉值符合规范要求，且冷铸锚分丝板内缩值应≤5mm。

⑦每种规格型号的斜拉索均应有一根在超张拉后作弹性模量试验，且其值≥1.85×105 Mpa。

⑧包装完好，标示牌上字迹清楚，填写内容齐全。

⑵外观检验
①外观面良好，不应有深于1mm 的划痕。

②两端冷铸锚外表不得有损伤，螺纹不得有任何碰伤，锚环和锚杯能自由旋合。

二、索盘吊装上桥
1.缆索在工厂生产及检验后卷盘包装成型，最大外形尺寸应满足相应的运输条件。

2.缆索经运输汽车或驳船运至工地，整盘起吊上桥。

在运输和装卸过程中，要防止碰伤锚具和聚乙烯保护层。

包装好的缆索应放于干燥阴凉处并遮盖，索头应架空保护，防止锈蚀。

3.缆索起吊设备吊重应大于缆索加索盘的重量，索越重，所需的提升及梁上运输设备的能力越大，施工现场一般选用10～16t 塔式吊机辅助塔端挂索。

对于小于塔式吊机起重能力的轻索，直接用塔式吊机起吊上桥；对于大于塔式吊机起吊能力的重索，则需要设置龙门吊机、或在塔根处设置梁面吊索架、或利用架梁吊机等起
吊设备吊装上桥；也可以在梁端设置转向装置，从桥下直接放索，索的一端经提升、转向、水平牵引、辅助起吊等一系列作业后使整根索到达梁面预定位置。

三、放索
1.整盘索起吊上桥后，平稳运至放索点的放索支架上，先用塔端索头起吊设备提升放索，再用梁上放索卷扬机牵引放索，将索平铺在梁面放索滑道上水平拖动，直至整根索移动到位。

放索支架一般设置在塔根处梁面上，有立式转盘和水平转盘两种，对于钢结构索盘需设置一个立式转盘放索支架，在索盘轴孔内穿上圆轴，徐徐转动索盘将索放出；对于自身成盘的索，则需设置一个水平转盘，将索盘放在转盘上，边转动边将索放出。

2.在放索过程中，由于一端有较重的锚头盘在索盘的外侧，使放索盘偏心，加上索盘自身的弹性和牵引产生的偏心力，会使转盘转动时产生加速，导致散盘；也容易损坏斜拉索保护层，危及施工人员的安全。

因此，对转盘应设刹车装置。

3.在放索或安装过程中，由于索自身弯曲或与桥面直接接触，索体在移动中可能损坏拉索的PE 防护层或损坏索股。

为避免此情况的发生，应采取以下措施：
⑴铺设地毯或厚棉垫，将待安装的斜拉索放于其上。

⑵可在PE 护套上缠绕或嵌套一层浅色胶带或PE 面层。

⑶放索时必须使用放索盘及缆索专用起吊牵引工具，索体要贴在特制的滚轮上拖拉，在放索沿途铺设索头小车限位走道和缆索三向限位橡胶滚轮滑道，当索放出后，沿滚筒运动。

也可以每隔2m 左右用一台牵索小车来载索移动，在缆索变向牵引处应专门设置导向装置。

⑷不得用起重钩或易对索体产生集中力的吊具直接挂扣拉索，以防拉裂PE 护套，可用带胶垫的管形夹具、尼龙吊带或设置多点起吊。

四、缆索锚头牵引、张拉设备的配置与选择
牵引和张拉设备的合理配置是斜拉索安装施工的一个重要环节。

根据确定的各阶段性控制索力、索长、牵引长度等计算结果，来选择能承受不同索力的牵引设备。

1.各阶段性索力控制点
⑴卷扬机牵引拉力（经验值约5～10t）；
⑵软牵引至拉索张拉端戴帽索力（由计算确定，经验值30～60t）；
⑶硬牵引至拉索张拉端戴帽索力（由计算确定，经验值100～150t）；
⑷斜拉索永久索力（由设计确定）。

2.挂索计算
首先计算缆索的下料长度及复核成品索索长，然后根据不同工况下的拉索牵引力T 计算张拉端索头距锚固面的距离，从而为选择合适的牵引设备提供依据。

⑴索长计算
每根缆索的长度基数是指该缆索在安装完成后上下两个锚固面的空间距离L0（见图10.5.5-1），对这一基数进行若干修正即可得到其在设计温度时的无应力下料长度，计算公式为：
图10.5.5-1
L1 = L0 - △L e + △L f + △L ML + △L MD + 2L D + 3d (式10.5.5-1)
式中：L1---拉索下料长度；
△L e ---设计索力N作用下拉索弹性拉伸修正；
△L e =NL0/AE (式10.5.5-2)
A---索的截面积；
E---索的弹性模量，根据设计值并结合弹模试验结果取值；
△L f ---设计索力N作用下拉索垂度修正；
(式10.5.5-3) ω---拉索每单位长度的重量；
L X ---L0的水平投影长；
△L ML---冷铸锚张拉端锚具位置修正，最终位置可设定螺母定位于锚杯的1/3 处；
△L MD---冷铸锚锚固端锚具位置修正，最终位置可设定螺母定位于锚杯的1/2 处；
L D ---冷铸锚内平行钢丝锚固板的厚度；
3d---拉索两端所需的钢丝镦头长度，每个镦头需要的钢丝长度为 1.5，d 为钢丝直径。

（2）成品索索长计算
成品索索长是指在设计温度时无应力状态下拉索两端锚头端面之间的距离。

由式10.5.5-1 可知，除了拉索的弹性拉伸和垂度两因素是受斜拉索索力影响而变化外，其余因素均不随索力的变化而影响索的长度，据此可推算出成品索索长计算公式为：L = L0 - L e + L f + 2H ML/3 + H MD/2 + L q(式10.5.5-4)
式中：L ---成品索长度；
H ML ---张拉端锚杯长度；
H MD ---锚固端锚杯长度；
Lq --- 一个锚固螺母的长度。

（3）张拉端索头的牵引长度计算
根据拉索的成品索长度L，上下两端索孔锚板中心的几何距离L0，可以计算出牵引力
为T时缆索张拉端距锚垫板端面的距离△L。

(式10.5.5-5)
根据算出的△L，选定牵引杆的长度。

当牵引力为T 时，使连接杆能从千斤顶的后方穿出，继而由千斤顶接替卷扬机继续牵引，完成挂索。

除了在事先进行计算，确定所需的卷扬机能力和连接杆长度外，在挂索施工过程中还应校验计算值是否和实际相符。

可根据先期挂索的实践，预计下一根较长索的情况，及时对卷扬机的能力和连接杆的长度作出调整。

3.常用的牵引、张拉设备
（1）卷扬机
当挂索所需牵引力较小，可采用5t 或10t 卷扬机及其滑轮组牵引。

在使用方便和安全的前提下，尽可能加大卷扬机和滑轮组的牵引能力，以求尽量缩短费时的千斤顶牵引作业，以加快作业进度。

对于较长较重的索，可将张拉用的连接杆先接装在拉索锚杯上，再用卷扬机将连接杆拉至露出锚固面戴帽。

（2）牵引杆及小吨位千斤顶
软牵引索力以内的挂索采用4～6 根φj15.2 钢绞线作牵引杆接长拉索，依靠150～200t小吨位千斤顶将其牵引至张拉锚固面。

牵引长度超过2m一般要设置软牵引。

（3）张拉杆、接长杆和缆索张拉千斤顶
软牵引索力至设计永久索力依靠张拉千斤顶进行硬牵引。

根据需要硬牵引的长度确定张拉杆长度，若需张拉杆太长时可加刚性接长杆。

接长杆可采用多根50cm 左右长度的短拉杆连接而成，与主拉杆连接后，使其总长度满足牵引长度，利用千斤顶多次循环运动，逐渐将张拉端索头拉出锚固面戴帽，期间逐根拆除多余的短拉杆。

应根据设计最大索力配
备张拉杆和张拉千斤顶，考虑调索需要，其具体数量、规格宜根据塔、索型式及张拉要求等配足，并应考虑备用部分。

五、斜拉索挂设
1.挂设方案选择
大多数斜拉桥采用塔端张拉方式，也有一些斜拉桥采用梁端张拉，但先挂索、后张拉的程序不变。

挂索施工方法的选择，要根据塔、索的结构特点和张拉要求来选择，再从工期要求、安全要求和整体经济效益等多方面进行分析和比选后确定。

常用的挂索施工方案有三种：
⑴先装梁端，再牵引安装塔端。

这种方法适用于主梁采用预制拼装法或梁端没有操作条件的情况，塔端需安装大吨位的电动卷扬机、滑车组和张拉设备等；塔上需安装吊索膺架、临时牵引锚固件、转向滑轮、脚手架等施工辅助件。

施工作业大多在塔上进行，高空作业较多。

⑵先装塔端，再牵引安装梁端。

这种方法适用于主梁采用支架法或挂篮悬浇法施工的情况，主要的施工作业是在梁面或梁端施工平台上完成，故作业条件相对较好，而塔端也只需布置简易的辅助设备。

大部分牵引、张拉及相应的辅助设备安装在宽松的梁面或作业平台上，施工的安全性得以提高。

⑶先接长安装一端，待牵引安装另一端到位后再将先接长的一端牵引到位。

这种方法适用于塔梁两端都具有施工作业条件的情况，可按照最优化的施工顺序和操作步骤选配施工设备和连接件，使施工对设备能力的要求降低到较低的程度。

2.安装前的准备工作
⑴对塔、梁索道管进行检查，对管道内粘着的水泥砂浆块、钢管接头不齐及焊渣、毛刺等要打平磨光，采用特制探孔器检查索道管有无变形。

⑵预先测定锚头安装位置，并在上下两端的锚垫板上放出孔道十字中心线，做好标记，以便控制缆索和张拉千斤顶位置居中，不与预埋索道管接触。

防止因索道管位置偏差而造成锚头外丝扣和PE 保护层损伤，以及缆索张拉时因锚头与孔壁磨擦而使张拉吨位失准。

⑶安装好塔、梁挂索操作平台，保证其结构安全可靠。

平台应有加固保险措施，加设安全人梯、安全通道、栏杆等。

⑷安装好塔顶吊索膺架及卷扬机。

吊架及其滑轮组吊点应保证安全可靠。

⑸在塔上或梁端待挂索索孔处安装索的牵引导向装置，使索头及索体进入索道管时不致损伤。

⑹在塔端或梁端索孔附近安装转向滑轮并穿好引索钢丝绳，转向滑轮应固定牢靠。

钢绞线软牵引设备按要求安装就位，所用的钢绞线挤压锚应逐根做拉力试验。

⑺梁面上应安装好放索滑道和索头小车，支承滚筒与梁面应间隔固定且垫平。

梁上卷扬机设置到位并固定牢靠。

⑻准备待挂索安装所需的吊索夹具、张拉千斤顶、调索千斤顶、撑脚、张拉杆及螺帽、过渡套、接长杆、倒链或软牵引设备等，并分别作好标定，检查起吊、牵引机具的完好状况。

3.挂设施工
⑴缆索锚固端索头安装
①锚固端索头位于梁端时
操作步骤为：利用塔吊或塔顶滑轮组采用单点起吊将塔端索头从放索盘中抽出起吊，慢慢上升至梁端索头安装前要求的高度→提升到位后，用吊机将余下缆索盘起吊翻转抽出梁端索头，放于索头小车上→用设在已安装梁段前端的卷扬机通过正对索孔的转向滑轮将梁端索头沿放索滑道向梁端慢慢牵行→当梁端索头拉至主梁前端时，将穿过梁上索道管的
钢丝绳与缆索索头连接→用吊机辅助提起缆索，调正方向使索头对准索道管→开动卷扬机，逐步将缆索下端拉入索道管中，直至将梁端缆索锚头按照设计长度拉出锚垫板→戴帽并固定。

②锚固端索头位于塔端时
操作步骤为：利用塔吊或塔顶滑轮组采用单点将塔端索头从放索盘中抽出起吊→慢慢提升，使索头至塔外操作平台→挂设塔外10t 倒链，在空中用塔顶滑轮组吊点转换塔吊吊点，并将索头连接在从塔索道管内引出的卷扬机钢丝绳上→收紧塔顶滑轮组及卷扬机的钢丝绳，调整缆索前端位置，使锚头对准索道管进口→开动卷扬机，逐渐把缆索锚头按设计长度引出锚垫板→戴帽并固定。

⑵缆索张拉端索头安装
①张拉端索头位于塔端时
放索后，塔端索头提升前，先在索头上安装张拉杆及一定长度的接长杆，拧入设计深度，并在其前端装上缆索牵引锚座；同时，在该端索头钢护套及索体上分别安装起吊夹具或软吊点，作为塔顶滑轮组或塔吊的提升吊点。

塔端膺架和塔端牵引示意见图10.5.5-2。

图10.5.5-2
A、短索安装方法
短索牵引力小，用卷扬机牵引。

操作步骤为：将梁端索头安装到位→开动塔顶滑轮组继续提升塔端索头至塔外操作平台→挂设塔外10t 倒链，空中对接从索孔内引出的塔顶卷扬机的φ28 钢丝绳（牵引绳）→用倒链和卷扬机钢丝绳转换吊索位置→调整缆索前端位置，使张拉杆和锚头对准索孔→开动卷扬机将张拉杆拉至能在张拉千斤顶后戴帽→用张拉杆螺帽在缆索锚环后锁紧张拉杆，拆除牵引锚座及φ28 钢丝绳→在张拉千斤顶后亦安装张拉杆螺帽锚固，再用张拉千斤顶硬牵引→循环张拉，直至将塔端索头引出锚垫板并戴帽。

B、中、长索安装方法
中、长索牵引力大，采用软牵引。

操作步骤为：将梁端索头安装到位后→开动塔顶滑轮组继续提升索头至塔外操作平台→挂设塔外10t倒链，安装软牵引设施，收紧塔顶滑轮组及卷扬机钢丝绳→将已穿出索孔的软牵引钢绞线与安装在索张拉头的软牵引锚座相连，调匀钢绞线内力后→放松滑轮组和拆除卷扬机钢丝绳，将拉力转换给软牵引钢绞线→进行
软牵引张拉，此时塔外倒链和滑轮组钢丝绳辅助作业→小吨位千斤顶循环作业，将张拉杆拉出缆索张拉千斤顶能戴帽（或拉出锚固面在缆索锚环后戴帽，再接长牵引杆）→拆除软牵引设施→在千斤顶后安装相应的张拉杆或牵引杆螺帽，再用缆索张拉
千斤顶硬牵引→循环张拉，直至将缆索锚头引出锚垫板外并戴帽。

塔内硬牵引设施连接示意见图10.5.5-3。

图10.5.5-3
②张拉端索头位于梁端时
先将塔端索头提升到位后，用吊机将余下缆索盘起吊翻转，抽出梁端索头放在锚头小车上。

用设在主梁前端的卷扬机通过转向滑轮将索头沿放索滑道徐徐向梁端牵行，至待挂索孔附近时，安装张拉杆及牵引锚座，再将牵引杆穿过索道管、张拉千斤顶后与缆索张拉杆端头连接好。

在该端锚头钢护套上安装起吊夹具，在缆索上安装滚动吊点装置，利用梁上临时吊点调整索的角度。

用汽车吊机起吊，调整方向使锚头对准索道管，开始梁端牵引作业。

梁端索头牵引操作步骤可参照塔端进行。

⑶斜拉索挂设施工注意事项
①两端锚具的外表面镀锌层及螺纹不得有损伤；锚圈和锚杯保持能完全自由旋合。

②索头安装张拉杆、接长杆、牵引杆及软牵引等设施，各接头应牢固，拧入丝扣长度应满足设计要求。

安装时应认真检查索头内丝情况及安装情况，作好记录。

牵引力必须小于牵引杆允许拉力的1/2。

③在索头安装的钢护套夹具应型号正确、夹紧，采用高强度螺栓联结。

④索头移位不得直接用铁锤敲击或强制复位。

⑤为防止锚头和索体穿入塔、梁索道管时的偏位和损伤，要在索道管口处设置控制的力点或限位器调控。

⑥拉索防护层和锚头损伤要及时修补并记入有关表格存档以便跟踪维护。

六、斜拉索张拉
1.张拉施工的设备和方法应根据设计的索型、锚具、布索方式、塔和梁的构造确定。

2.索塔顺桥向两侧的拉索和横桥向对称的拉索必须对称同步张拉。

同步张拉的不同步索力的相差值不得超出设计规定；两侧不对称的或设计拉力不同的拉索，应按设计的索力分级同步张拉，每级油表读数为1MPa；各千斤顶同步之差不得大于油表读数的最小分格，索力终值误差不大于设计要求。

塔内张拉设备组装示意见图10.5.5-4。

图10.5.5-4
3.拉索张拉的顺序、级次数和量值应按设计规定执行。

张拉前，应将张拉千斤顶和配套油泵进行标定并进行编号，以振动频率计测定的索力或油压表量为准，以延伸值作校核，并应视索防振圈以及弯曲刚度的状况对测值予以修正。

油压表盘刻度不宜过大，可采用0.4 级左右的小分度表为宜，以提高读数精度。

4.拉索锚固时，不宜在锚环与承压板间加垫。

七、索力控制与调整
1.索力控制措施
⑴斜拉桥合龙前主梁呈双悬臂状态，施工以主梁线性控制为准，索力、线形双控；合龙后主梁已形成多跨连续梁，施工以索力控制为准。

⑵斜拉索索力的控制步骤按监控要求办理，宜采用“分次张拉，逐步到位”的方法。

⑶主梁悬臂施工过程中，缆索张拉索力以千斤顶读数值控制，调索索力以缆索伸长值控制。

⑷节段施工过程中，应不断监控索力的变化，加强索力测试工作。

每一节段完成后，各阶段索力值应及时汇总整理上报监控单位，便于对下一节段索力进行综合分析，确定调整措施和下一节段的立模高程。

⑸斜拉桥主梁悬臂施工期间，为保证结构安全，要求主梁双悬臂对称施工状态下两侧已浇梁体重量差应逐块调整。

当采用挂篮悬臂浇筑施工时，两侧梁体按竣工截面计算的重量差以及按入模混凝土数量统计的累计重量差均不得超过设计要求。

2.索力测试
⑴索力测试应根据监控要求严格进行。

一般在主梁节段安装前、永久索力张拉后，对已安装主梁最前端的几对拉索的索力进行测定。

在边、中跨合龙前后以及二期恒载安装以后，需进行全面调索时，均测定全桥索力。

⑵对节段施工过程中的索力测定，采用大吨位千斤顶，同时用千分表量测拉索伸长量判断用千斤顶测定索力的时机。

对已安装节段的索力值，采用频谱仪测定，索力检测仪器使用前应进行标定
3.索力调整
⑴一般在一个节段安装时会对前一节段索力造成影响，需对前一节段索力进行调整。

施工过程中索力超过设计规定，也应进行索力调整。

具体调索数量应严格按照监控要求执行。

⑵调索应遵循的原则为：调整后索力满足设计和《验标》要求。

⑶调索前应将张拉千斤顶和配套油泵进行标定。

对预计的调整值划分级次，根据标定得出的张拉值和油表读数之间的直线式：y=ax+b（y:油表读数；x：张拉力；a、b：由统计计算得出的常数），计算并列出每级张拉值和相应的油表读数。

⑷调索前计算各级调整值并列出相应的延伸量。

⑸调索前作好索力检测和其他各种观测的准备工作。

索力检测采用测量张拉杆拉力的方式，在张拉杆后螺母间安装穿心式压力传感器测量张拉力。

⑹调索按预定级次的相应张拉力，通过电动油泵进油或回油逐级调整索力。

⑺调索工作宜选择阴天或早晨进行。

4.索力调整精度的预防和控制措施
⑴索力调整要由专业人员进行。

⑵索力调整前要将锚杆头和螺帽配对并检查其质量。

⑶索力调整前要将斜拉索锚固面、各个张拉受力支承面及锚头、锚环、张拉杆及螺帽等丝齿内的杂物逐一清除。

锚环、张拉杆、张拉杆锚固螺母等各自的旋紧程度要一致，以免斜拉索、张拉杆在索力调整过程中受力不匀。

⑷斜拉索、撑架、千斤顶、张拉杆在调索施力过程中位置要居中，以免拉索、张拉杆受力不均匀。

⑸索力调整过程中，必须同时进行梁段和索塔变位观测并与设计变位值校核。

超过设计规定范围或出现其他不正常情况时，要停止操作，检查原因，并与设计部门研讨，采用适当方法进行修正。

⑹调索过程中要密切注意油泵的压力表值，如遇压力突升要及时关机，查明原因并解决后才能继续工作。

⑺索力调整过程中要注意保护拉索不受伤害。

八、索头保护及减震装置安装
1. 索头保护
⑴索头应按照设计规定及规范要求采取措施，防止雨水侵入锚头。

设计无规定时，可采取聚乙烯发泡技术，以及在钢护筒内填充麻絮、涂防水胶、安装止水橡胶等措施防水。

⑵索头应按照设计要求防锈。

例如：锚头处可采用在锚垫板上焊接钢护罩，内充黄油防护，或采用聚乙烯发泡技术防锈。

2. 减震装置安装
⑴斜拉索的减震器安装在上、下索道管口内，安装时，用木锤慢慢将减震器沿拉索纵向滑向索道管的理论位置，严禁用铁器敲打、搬撬橡胶圈就位，以防橡胶圈损伤。

⑵减震器安装经验收合格后，安装索道管口的不锈钢卷筒或管帽进行拉索下端PE 护套及减震器的防护，接缝处涂防水胶防水。

10.5.6 施工机械及工艺装备
常用设备一般有起吊设备、运输设备、放索设备、牵引和张拉设备等。

以单塔双索面情况为例，机械设备配置见表10.5.6-1。

表10.5.6-1
10.5.7 作业组织
以单塔双索面斜拉索安装为例，按连续作业方式安排，结合各作业面分布，作业组织如下：
1.指挥小组10 人，其中：作业队长1 人；技术负责人1 人；技术员4 人；质检员2 人；安全员2 人。

2.塔上作业34 人，其中：领工员2 人；信号员4 人；塔吊司机2 人；卷扬机司机4 人；其它作业人员共需22 人（包括塔顶及塔外10 人，塔内12 人）。

3.梁上作业28 人，其中：领工员2 人；信号员2 人；吊机司机2 人；卷扬机司机2 人；其它作业人员共需20 人（包括梁面12 人，梁下8 人）。

4.配合人员8 人，其中：钳工2 人；电工2 人；杂工4 人。