悬索桥猫道架设与拆除施工安全控制

李向宏　李宝健

摘要：猫道是大跨径悬索桥主缆系统乃至上部结构施工必备的临时结构，是施工人员在其上完成主缆架设、索夹和吊索安装、钢箱梁吊装、主缆缠丝及防护涂装等施工任务的重要操作平台。由于猫道悬处于高空，系统组成构配件多，结构复杂，且使用周期长，架设与拆除过程受环境影响大、施工难度大、危险性程度高，为保证猫道架设与拆除施工过程的安全，合理的施工工艺及有效的安全控制管理措施是关键。结合南京长江第四大桥和武汉鹦鹉洲大桥猫道架设与拆除施工安全控制的成功应用为背景，重点介绍猫道架设与拆除的施工工艺流程、施工过程中存在的安全风险及其控制技术和管理措施，对同类工程具有一定的借鉴意义。

关键词：悬索桥；猫道；架设与拆除；安全

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.07.092

1工程概况

南京长江第四大桥由跨江大桥和两岸接线工程两部分构成，其中跨江大桥为主跨1418m、南北边跨481.8m、576.2m的双塔三跨连续钢箱梁悬索桥，施工猫道结构采用三跨连续无抗风缆无制振索体系，其跨径组成为476.72m+1421.11m+571.19m，横桥向与主缆轴线呈对称布置，在上、下游对应于主缆各设一幅，猫道面层位于主缆空缆中心线下方1.5m，宽4m，主要由猫道索、猫道面层、横向通道、猫道门架、锚固体系、变位刚架及下压装置、塔锚转鞍和附属设施等组成，每条猫道承重结构由8根φ54mm的承重索、2根φ32mm扶手索和2根φp54mm门架承重索组成，单根猫道索分中跨和南、北边跨三段，分段索节位于塔顶中跨侧（距塔顶约4.5m处），猫道承重索和门架承重索通过猫道门架形成空间整体结构共同受力。

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥设计为三塔四跨简支体系钢-混结合梁悬索桥结构，桥跨布置为200+2×850+200m，三塔不等高，两主跨主缆跨度为850.0m，矢跨比为1/9，上下游横向两根主缆的中心间距36.0m，猫道索距离主缆中心1.5m，猫道面宽4.0m。每条猫道设6根Φ8（6×36WS+IWR，1960MPa）钢芯镀锌钢丝绳猫道承重索，采用四跨连续式布置，在边塔顶、中塔顶设置支撑转索鞍，在边、中塔塔顶两侧附近设置变位刚架，并在塔顶主跨侧设置下拉装置，使貓道线型与主缆线型保持一致，并满足主缆紧缆与缠丝的设备空间需要。

从以上两座典型悬索桥猫道施工来看，猫道由猫道承重索、扶手索、猫道门架支承索、猫道面层、猫道门架、塔顶转索鞍及变位系统、下拉装置、横向天桥及锚固体系等组成。因此，猫道架设和拆除的施工工艺其安全措施是否妥当，将直接影响上部构造施工各个主要分项工序的质量和进度以及悬索桥主缆施工人员安全和机械材料运输的安全。

2猫道架设与拆除施工工艺

2.1猫道架设施工工艺流程

猫道架设施工基本上都在高空和水上进行，还将考虑恶劣天气下，猫道的抗风和抵御不良气候的能力。以南京长江第四大桥和武汉鹦鹉洲长江大桥为例，猫道主跨径大，受沿海气候条件和长江高温、大风等恶劣天气影响频繁，施工前除需要进行详细的猫道设计（包括猫道结构受力及抗风稳定性分析）外，还需要有合理、可靠、安全的施工工艺作为保障。为保证南京长江第四大桥猫道结构本质安全，考虑了各种工况下猫道结构受力情况，计算结果为猫道索安全系数均大于3.0，满足规范要求；同时委托西南交通大学风工程中心进行猫道风洞试验，进行猫道抗风稳定性非线性计算分析，结果显示猫道结构具有足够的抗风稳定性。另外，对猫道架设施工方案进行专家论证，保证了南京长江第四大桥猫道架设施工工艺合理、可行。

悬索桥猫道架设施工总体上可分为猫道牵引系统和猫道系统架设两个部分，具体的猫道架设施工流程为：（1）先导索架设；（2）中间索过渡；（3）牵引索架设，形成单线往复式牵引系统；（4）利用单线往复式牵引系统进行托架承重索安装；（5）托架及定位索安装；（6）猫道索安装；（7）托架及托架定位索拆除；（8）猫道扶手索架设；（9）猫道索测量调整；（10）变位刚架及下压装置安装；（11）猫道面网及横向通道安装；（12）猫道门架及滚轮安装；（13）猫道系统调整及附属设施安装。

2.2猫道拆除施工工艺流程

南京长江第四大桥和武汉鹦鹉洲大桥猫道拆除施工是在主缆缠丝、涂装及缆上附属结构基本安装完毕后进行，拆除施工的工作内容包括：猫道索（猫道承重索、扶手索和门架承重索）、变位刚架、下压装置、猫道面层（含面网、侧网、型钢横梁）、改吊绳及猫道索锚固系统等构件。猫道拆除顺序按猫道架设的逆向顺序进行，即按猫道面层和改吊绳、变位刚架、猫道索（含锚固装置）的顺序拆除。

单侧猫道的猫道索按先猫道承重索，再扶手索，最后门架承重索的顺序依次拆除；同时，猫道索拆除分为主缆内侧和主缆外侧两部分进行，内、外两侧猫道索均由内向外顺序进行拆除。猫道索主缆内侧猫道索下放至主缆内侧钢桥面上拆除，主缆外侧猫道索下放至吊索外桥面检修道上拆除。

3猫道架设与拆除施工安全风险分析

猫道构配件种类繁多、数量大，架设与拆除施工工序繁杂，受环境影响大，施工安全风险程度高。对猫道架设与拆除施工过程存在的风险，主要可归纳为以下几方面。

（1）高处坠落风险。猫道悬处于高空，架设与拆除施工都属于高处作业，施工人员和猫道构配件多，立足空间有限，若个人及临边、洞口防护措施不到位，易发生人员或设备设施高空坠落风险。

（2）机械伤害风险。在猫道的架设与拆除过程中，如卷扬机、滑轮组、钢丝绳及吊索具、手拉葫芦等机械设备、设施投入量大，种类繁杂，且使用频繁，存在由于人的不安全行为和物的不安全状态（变形、脱焊或开裂等）原因，易产生机械设备设施伤人事故。

（3）物体打击风险。猫道构配件、施工工具、小型机具等未固定牢固时，易坠落伤及通航船舶和作业人员；同时，猫道横跨当地的石油管廊和沿江道路，杂物坠落易对管路及行人造成风险。

（4）其他风险。猫道处于高空并跨越江面，架设与拆除施工受环境风险影响大；施工人员若不熟悉施工流程，盲目、野蛮施工易造成猫道倾覆的風险；猫道架设与拆除过程难免要进行焊接或切割作业，存在触电和消防风险；因通信不畅或指挥不当而引起钢丝绳受力过大或者线形错误影响通航的风险等。

4猫道架设与拆除施工安全控制

4.1猫道架设施工安全风险控制

猫道架设施工安全风险控制过程主要包括施工准备、先导索过江、猫道索架设以及猫道面网、侧网、横向通道和门架安装架设等重要工序阶段。

4.1.1施工准备阶段安全控制措施

猫道架设施工前，施工准备工作包括塔顶及锚碇门架改造、施工平台（包括下拉平台）安装、牵引系统部件安装等。

塔顶及锚碇门架改造、塔顶中、边跨侧下拉平台及上横梁通道安装过程中，安全控制要点包括：（1）反复验算分析门架改造后的结构受力可靠性，并严格检查门架改造后的焊接质量；（2）对塔顶中、边跨侧下拉施工平台进行设计和结构受力验算分析，保证结构安全，并做好安全冗余措施工作，即在每个下拉平台的两侧利用钢丝绳一端将悬挑的贝雷架前端连接，另一端与塔顶门架连接固定；（3）高处作业的通道、作业平台要设置可靠的防护栏、防滑条等，临时作业平台和走道栏杆处设置踢脚板，并及时挂置安全网；（4）高处作业人员个人防护措施要到位。

牵引系统部件安装包括塔顶及锚碇导轮组、卷扬机、连接构件等。对导轮组的位置确定、焊接固定要严格检查控制，并确保各部件安装质量；对连接构件及卷扬机的选型、布设要严密计算分析和确定，确保机械技术性能指标、焊接固定质量符合要求。

4.1.2猫道索架设安全控制要点

先导索过江是猫道架设施工作业的关键起点，先导索过江涉及到水上、高处作业，对通航影响较大，必须事先与海事部门取得联系，充分做好沟通和协定事宜，确保导索过江时的封航工作顺利、及时。

猫道索架设过程几乎全部在高空进行，立足空间小，水上作业频繁，机械设备使用频率高，受环境影响大，因而对施工人员综合素质及机械设备设施性能要求高。在施工过程中，除要严格按猫道索架设顺序流程实施外，还要从以下几方面做好猫道索架设的安全控制工作。

（1）猫道索架设施工前，应对牵引机械设备和吊具等认真检查其安全可靠性，特别是卷扬机的刹车制动系统、滚筒受力部位和转向滑轮组。架设过程中，应对卷扬机、钢丝绳、滑轮、卡环、预埋件、吊具多频次进行例行检查，发现有变形、裂缝、焊缝脱落或开裂现象时，应及时进行更换或补救处理。

（2）猫道索架设牵引、反拉卷扬机要匀速收、放钢丝绳，杜绝对拉现象，并控制猫道索架设时的施工垂度符合通航要求，避免影响通航安全。

（3）托架承重索在牵引过程中，由于自重较大会发生下垂，可利用吊环法对被牵引的钢丝绳牵引垂度进行控制，保证地面和江面的安全。

（4）由于猫道承重索较重（12.6kg/m），若直接由牵引索牵引架设来保证通航净高要求，其牵引很大，为减少牵引力并保证通航要求，猫道承重索需采用托架法进行架设，最大程度的将猫道及门架承重索支撑于托架上。

（5）一般当猫道索牵引至100m左右，控制牵引及放索速度为18m/min左右，并保持匀速牵引，使猫道索大部分重量支承于托架上，减少牵引索的牵引力。

（6）承重索的索夹安装应按规范规定设置安全夹，且接头不宜在同一断面，应错开一定距离，并指定专人定期检查锚固系统及各连接受力部件，发现问题要及时处理。

（7）特种作业人员必须持证上岗，上岗前经安全培训教育和技术交底，同时应选择具有较强的责任心及具有重型构件起重经验的起重人员进行指挥，并配置足够数量的对讲机进行信息沟通，且设置有专用指挥频道。

4.1.3猫道面网、侧网及横向通道、门架等安装架设的安全控制

猫道面网、侧网及横向通道、门架等组件安装架设过程的安全控制要点除部分与猫道索架设安全控制要点相同外，还要注意控制以下几点。

（1）猫道面网安装前，在地面将组成猫道面层的各种材料，如防滑木条、粗面层网等按设计位置进行绑扎，形成猫道面层基本单元（长2.Im）。并在变位刚架处先铺装此部位猫道面层，作为猫道面层下放工作平台。

（2）用垫块和螺栓将猫道面网与型钢吊挂在猫道承重索上，螺栓不宜过紧，以确保面层能在承重索上自由滑动。同时为防止猫道面层基本单元间发生下滑挤压情况，应将塔顶卷扬机钢丝绳依次连结在面层网及型钢上，保证猫道面层下放安全。

（3）由于塔顶两则坡度较陡，为防止面网下滑速度过快，应将猫道面层两端分别与牵引索连接，由牵引索控制猫道面层下滑速度。

（4）横向通道与面层连接后，要随面层一起下滑，为减少横向通道与猫道承重索的摩擦力，减小猫道承重索的磨损，横向通道与猫道承重索之间应采用滚轮相连接。

（5）各组件下放前，应仔细检查有无工具或者其他杂物遗留在上面，待确认后再进行下放操作。

（6）作业人员必须戴好个人安全防护设施，作业面的垂直地面应设置安全警示牌及安全护栏或派专人监控，通航区域有船舶经过时应暂停组件下放，防止高空坠物伤人。

（7）注意搜集天气预报资料，在大风（六级以上）、大雾、大雨等不良天气条件下，人、机一律停止作业，超过许可风力时，要对设备设施进行临时加固处理。

4.2猫道拆除施工安全风险控制

南京长江第四大桥和武汉鹦鹉洲大桥猫道拆除施工安全控制过程基本一致，按其拆除工艺流程主要分为猫道面层和改吊绳拆除安全控制、猫道索拆除安全控制两阶段。

4.2.1猫道面层和改吊绳拆除安全控制要点

猫道面层和改吊绳的拆除按猫道门架处型钢横梁、猫道面网和侧网、其余部位型钢横梁、改吊绳的顺序进行，安全控制要点主要有以下几方面。

（1）猫道拆除前，除要有专项方案外，还要制定详细的作业指导书，并认真对参与施工的人员逐级进行安全技术交底。

（2）在猫道面层拆除作业前，对猫道进行彻底清理，包括用电设备及电缆线、主缆涂装防洒落的细目侧网及面网、油漆设备、除湿系统工具等，以防触电、坠物伤人和动火作业时发生火灾事故。同时，检查猫道是否倾斜，及时调整猫道改吊绳，保证猫道拆除卸荷时猫道平衡，控制猫道倾斜程度，杜绝猫道倾覆现象。

（3）拆除过程中，在猫道投影桥面板上10m及地面上15m范围以内设置警戒区，并实行领导带班制度，在全线范围内严格按“定点、定岗、定责”原则落实现场安全管理。

（4）在箱梁缺口位置頂面、猫道下方靠塔侧位置设置支撑梁，以用于后续构配件拆除时，防止猫道在此位置倾斜。同时，在边跨猫道改吊绳从上至下拆除时，要有专人观察猫道索在引桥箱梁翼缘缺口处是否会搁置引起猫道外倾。

（5）在拆除猫道面网、侧网、型钢横梁及改吊绳时，施工人员必须配挂加长可移动安全带于主缆检修道扶手绳上。在使用手拉葫芦作业时，不准野蛮施工，生拉硬拽。同时，作业人员要随身携带工具包，以便将不能重新拧上的螺栓、螺母、铁丝头及其他零星构配件取下随身携带，严禁从猫道上向下抛掷物件，以防坠物伤人。

（6）猫道面网及其横梁拆除时，部分因变形或锈蚀而难以拆除，难免要动火割除，对此要制定防护方案或措施，以保护作业人员人身安全、防止高空坠物和不损伤已成品。

（7）由于猫道改吊绳历经钢箱梁吊装及主缆缠丝、涂装时的移位等，改吊绳固定绳夹可能发生松动，因此在猫道面层拆除前，应将猫道全部改吊绳进行检查、固定。

（8）猫道改吊绳应随猫道面网拆除时逐个拆除，这样可减轻猫道改吊绳拆除时荷载和防止大风时猫道摆动过大等不利影响因素，保证猫道拆除安全。

（9）恶劣不良天气下的安全要求同前述。

4.2.2猫道索拆除安全控制要点

（1）猫道索拆除时的提升力应计算准确（要考虑风力），卷扬机及滑车组、卡环、千斤顶要满足此受力安全，并提前认真检查签认。拆除过程中，要多频次对卷扬机刹车系统、滑车组、锚固系统等进行检查维护，保证设备的正常运转。

（2）拆除作业须按拆除施工方案规定的工艺方法和顺序进行拆除，同时作业区域要设置围栏、挂设警示标志牌，按“定点、定岗、定责”原则落实现场监控。

（3）千斤绳与猫道索间卡环按规范要求设置安装，以不少于7个U型卡进行连接。承重索是逐根拆除的，松开压板时，要将后拆除的承重索在转索鞍处临时锁定。

（4）在中跨和南边跨放索过程中，牵引力不得大于80kN。

（5）对南京长江第四大桥猫道跨石油管道和沿江道路的特殊情况，在引桥桥面上挑出钢梁，使猫道索下放后落在钢横梁上，同时在输油管道和沿江道路正上方设置二次防护钢架，以防止碰撞、摩擦损坏油管或伤人事故发生。

（6）起重操作等特种作业人员及通信要求同前述，此处不再赘述。

5结语

猫道系统作为悬索桥主缆索股牵引、索股调整、主缆紧固、索夹和吊索安装、钢箱梁吊装、主缆缠丝防护以及缆系附属结构的施工平台，贯穿于上部结构安装工程的始终。尽管猫道系统结构复杂，架设与拆除施工受作业环境和天气条件影响大、风险程度高，但通过合理的施工工艺和有效的安全控制技术措施，可完全实现安全无事故目标。在南京长江第四大桥和武汉鹦鹉洲长江大桥工程建设过程中，建设、施工、监理单位各司其职、各尽所能，从方案编制审查到规范化作业，严格控制安全技术及管理措施的落实，确保了猫道架设与拆除过程安全可控、无事故。