大跨度悬索桥缆索设备安装施工技术

刘茹

摘 要：红河特大桥是云南省建水（个旧）至元阳高速公路项目的节点工程之一，其大跨度悬索桥缆索运输设备的安装与拆除存在施工技术问题。本文结合工程实践进行理论分析，详细介绍了缆索设备的安装、运输、拆除的流程以及施工技术，确保缆索设备安装的技术准确性和施工安全性，为今后同类大跨度的悬索桥缆索设备安装施工积累宝贵的经验。

关键词：大跨度;悬索桥;缆索设备;施工

中图分类号：U445.4文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）20-0131-04

Abstract： The Red River Super Bridge is one of the joint projects of the Jianshui （Gejiu） to Yuanyang Expressway project in Yunnan Province， there are technical problems in the installation and dismantling of the cable transport equipment for its long-span suspension bridges. This paper conducted a theoretical analysis in conjunction with engineering practice， and detailed the installation， transportation， dismantling process and construction technology of the cable equipment to ensure the technical accuracy and construction safety of the cable equipment installation， and to accumulate valuable experience for the installation of similar large-span suspension bridge cable equipment in the future.

Keywords： large span;suspension bridge;cable equipment;construction

建水（个旧）至元阳高速公路是红河哈尼族彝族自治州高速网的重要组成部分，该公路有助于带动当地旅游业的发展，有助于推进滇中城市经济圈一体化建设，有助于加强区域资源开发和国际能源合作，也有助于加快少数民族地区扶贫开发。本文以该工程为例，分析了大跨度悬索桥缆索设备安装施工技术。

1 安装

1.1 索鞍安装

主索鞍安装在顶梁上，采用固定索鞍，固定索鞍由索鞍底部的分布梁、连接梁、垫块梁、起重索转向轮、牵引索转向轮结构以及主索导向结构等构件组成[1-3]，采用塔吊将索鞍各构件分散吊至塔顶安装。

缆索吊装系统施工前，应每天进行风速测量，风速达到6级时严禁作业，其间应采用风速仪进行全程监控。

1.2 跑车的临时放置

在建水河岸主塔顶部和靠近主塔的桥跨中心位置分别安装两个工作平台（采用型钢焊接安装），每个工作平台的尺寸一般为6.0 m×2.5 m，每个工作平台的位置需要能够容纳两个主缆空载垂直方向放置的空载跑车。主缆空载跑车垂直方向放置后，轴高与主缆两端空载下吊点的垂度相适应，便于在两个天车下吊点之间绕过提升的钢丝绳，不至于影响主缆的牵引力。

1.2.1 跑车临时拼装及放置的设计和施工主要工艺流程。基本流程如下：拼装临时放置施工流程拼装平台→跑车塔吊拼装运输→跑车临时拼装定位塔吊放置→拼装跑车固定。

1.2.2 跑车临时拼装及放置施工过程需注意的事项。临时平台搭设必须按设计施工，位置准确，焊接牢固;跑车就位时不要冲击施工平台，要慢落轻放;跑车就位后必须立即进行固定，确保固定装置牢固可靠[4-6]。

1.3 主索安装

缆索起重机的主缆采用62 mm钢丝绳（6×37+IWR），共20根（10根为一组），单根长度约为1 300 m，主缆穿过两侧的索塔后，锚固在两侧的锚固轮上。主索采用一端收紧，收紧装置位于建水岸锚碇位置处。同时，测量人员用全站仪进行垂度的观测，观测频率不小于2次/d，达到垂度和索力双控。主缆安装施工主要包括五个步骤。

1.3.1 在水岸上安装主缆牵引卷筒和循环索。在建水岸上分别安装两台15 t卷扬机，主缆两端通过牵引系统将两条牵引绳索和主缆拉至对岸，绳索两端分别牵引进入15 t卷扬机卷筒，形成大循環。

1.3.2 安装承重绳。调试使用已完成安装的电动牵引绳循环系统，将承重绳从河岸一端的主索拉到另一端，用两侧绳卡将一端主索两侧分别固定在主绳卡和锚轮上，另一端主索的两侧分别利用电动卷扬机将绳紧固至主绳所设计的水平垂度，用两侧绳卡将主索分别固定在主索卡和锚轮上。

1.3.3 主索过河。主索由跨河牵引循环系统跨河牵引。考虑到施工现场场地的限制，所有主索由元阳岸牵引至建水岸。具体操作步骤如下。

首先，将单根主索盘于卷盘上，放置在建水岸锚碇处，并放置一个放索架;在建水岸锚碇处安装两台15 t卷扬机;利用汽车吊机将主索卷盘放置于放索架上，放索架布置于15 t卷扬机后侧10 m左右;绳头两岸的过河主索由卷盘带动放绳，绳头必须同时穿过15 t的大型卷扬机带动卷筒，至少将其在绳头前端缠绕5圈，将好的绳头暂时与放在两岸的两侧过河天车牵引索的绳头前端进行连接，绳头与过河牵引索前端连接时，绳头前端必须保持有一个宽度足够的绳头直径和一个长度，能够同时连接穿过绳头两岸的过河主索鞍和两侧的过河天车。

其次，启动过河牵引索循环系统15 t卷扬机，主索由建水岸锚碇处牵引至建水岸塔顶;通信工具采用对讲机进行指挥，启动两侧对应的过河牵引索循环系统15 t卷扬机，主索由建水锚碇处牵引至东建水塔顶;如有特需情况，指挥人员用对讲机指挥停止作业;人工协助主索绳头穿过索鞍，在靠河侧将主绳头与过河牵引绳再次临时连接，松开后主绳与过河牵引绳之间临时连接;主索由建水岸塔顶往元阳岸牵引;主索牵引至元阳岸塔顶索鞍前端，人工辅助主索穿过索鞍，并在靠前侧将主索与过河牵引索连接，解除后侧主索与过河牵引索连接;主绳放索过河的过程中，需要同时完全控制过河主绳牵引放索的卷机和扬机的主绳运行速度，以同时完全控制主绳放索的卷机和扬机运行垂度。

最后，继续牵引主索至元阳岸锚碇处，拆除主索与过河牵引索连接，并将绳头绕过元阳岸主索锚固轮，同时安装好建水岸收紧装置;将建水岸放索架上的主索全部放出，绳头与收紧装置连接;继续将主索往元阳岸牵引，使主索的垂度接近设计值;用绳卡将元阳岸主索绳头固定;过河牵引索反向运行，将承重滑轮牵引至东岸塔顶附近拆除。

重复上述操作步骤，完成剩余主索过河。

1.3.4 初调主索采用根分级拧紧。其施工步骤如下：主缆由钢丝绳滑轮拉紧，建水岸上的每根主缆都配有独立的拉紧装置;拉紧装置的活动头进入卷扬机拉紧钢丝绳，松开拉紧装置的钢丝绳连接;分别收紧每个主索，用15 t卷扬机逐个拉紧，以通过垂度控制主缆的初始张力;主缆拉紧后，固定绳夹与连接主缆收紧装置的钢丝绳，并将主缆收紧装置从卷扬电动机的绳索上断开。

1.3.5 垂度测量。采用全站仪，在建水岸和元阳岸，对主索垂度进行实时测量，通过理论计算，确定每根主索空载时跨中最大垂度位置处全站仪测出的数据，推算水平角和竖直角[7-8]。

主索安装应注意的事项如下：主索与过河牵引循环索连接必须牢固;循环绳牵引过程中，随时都要注意仔细观察跨河过程中循环绳的垂度，不要太大或太小;主索必须缓慢穿过跑车和鞍座，并确保没有障碍物;主索的固定绳卡必须卡牢固，绳卡数量足够;主索捆绑在锚固轮的位置必须与设计的位置相吻合;初调主索垂度，宁大勿小。

1.4 牵引索安装

采用两根36 mm钢丝绳（6×37+fc）焊接做成的大型跑车自动牵引索，每根采用“走4”布置。牵引索安装调整工作完成清除主索留在拉杆上的一个空索后，即可在主索拉杆上重新安装一辆跑车用的牵引索。

1.4.1 牵引索的安装步骤如下：在建水岸布置4台25 t摩擦卷扬机及锚碇转向滑轮，并将卷扬机固定;利用临时循环索牵引安装牵引索;塔吊吊装牵引钢丝绳头至塔顶转向，临时打梢;牵引索在建水岸跑車上走4线安装;一端绳头进入25 t摩擦卷扬机;另一端利用临时循环索牵引至元阳岸，往复在元阳岸跑车上走4线;最后将牵引索另一端牵回至建水岸，并将两绳头对接完成第一根牵引索的安装。

重复以上步骤，完成另一套牵引索的安装。

1.4.2 牵引索安装注意事项。牵引索在穿索过程中一定要按顺序进行，索与索之间不能交叉;牵引索对接长度必须大于36 m。

1.5 起重索安装

1.5.1 提升绳索为4根28 mm钢丝绳（6×37+fc）。每根提升绳布置成“走10”形式。牵引绳安装完成后可以安装提升绳，在安装提升绳之前，必须暂时放置下吊点。吊绳的安装过程如下。

首先，下部吊点应通过塔式起重机在跑车正下方运输。当离吊点约2.5 m时，应缓慢吊起;当离吊点约1.5 m时，应立即停止;使用准备好的起重绳索将下吊点临时连接;解除塔吊吊钩;在建水岸布置4台15 t卷扬机和相应的地锚转向滑轮;人工牵引起重索一端的绳头至塔架底;用塔吊将提升绳钢丝绳的头部吊至塔顶，临时打梢。

人工协助电动提升索穿过上吊点主索鞍一侧的绳头和转向轮，穿过上、下吊点之间的牵引滑轮和导向组，穿过下吊点的滑轮组10次后，绳头被提升索拉出跑车的上吊点，进入一辆电动跑车的上吊点的牵引导向轮，拉出上吊点的导向轮后与下吊点的牵引循环绳连接。

用牵引循环绳将提升绳头拉到对岸索鞍附近;人工协助提升索穿过对面河岸索鞍下转向轮，并固定在主地锚梁上;将起重索的另一端头进入15 t的卷扬机;卷扬机启动使下吊点上升30 cm，取下上、下吊点之间的连接起重绳。重复上述安装步骤，完成剩余3根起重索安装。

1.5.2 起重索安装需注意的有关事项。上、下吊点之间的距离要控制在1.7～2.0 m;穿索过程中应注意绳索不要打搅，严格按设计顺序穿索;死头绳卡数量必须保证足够且卡牢固。

1.6 跑车连接

1.6.1 跑车连接的施工步骤。在主塔附近启动跑车的卷扬机，以便拉紧牵引索;手动高速卷扬机通过拉动临时高速安装的两条钢丝绳，使其中两条安装钢丝绳的另外一端与在横跨中轴两侧的临时高速跑车上的卷扬机自动连接，另一条钢丝绳的另外一端则在同时穿过手动卷扬机转向塔顶的两个转向轮后自动连接进入临时高速跑车上的卷扬机;用两组有一定长的电动连接索把其中两台具有固定长的电动跑车主机紧密连接;松开中跨跑车的固定装置;快速启动一侧的高速牵引绳和一侧卷扬机，慢慢地启动松开一侧牵引绳和一侧卷扬机，使两辆高速跑车一起往一个跨中心的方向快速移动。然后，重复上述的两个操作，连接另一侧的电动天车。

1.6.2 连接索的安装注意事项。卷扬机带紧牵引索或临时牵引索时，卷扬机的速度要缓慢，使跑车刚好受力即可;连接索的长度、直径必须满足设计要求。

1.7 主索调整（终调）

主索的终调安装垂度一般要分两次：第一次主索调整的目的是主索终调安装的垂度与跑车所设计的垂度相一致，在所有主缆基本调整好之后，让跑车在整个主索的跨度上来回跑调整一圈。第二次主索调整垂度是将跑车每根主索的安装垂度相对误差控制在10 cm以内，使一组的主缆基本准确地处于同一主索的水平面、同一主索横截面。

1.8 旋转吊钩的安装

旋转吊钩在建水岸主塔前缆吊正下方进行组装，组装完成后将缆吊的吊点慢慢放下至旋转吊钩的正上方，将缆吊的吊钩与旋转吊钩进行连接，连接完成后启动起重卷扬机，使旋转吊钩离开地面1 m左右，调试、试运转旋转吊钩，使其能满足施工要求。

2 缆索吊拆除

2.1 纜索吊拆除流程

系统拆除按安装顺序的逆向进行，即先拆除主吊装体系（跑车及提升、牵引索、主吊装索道承载索等），然后拆除工作吊装体系（跑车及提升、牵引索、承载索等），再拆除导索。索体系拆除完成后，最后拆除塔吊。

2.2 拆除准备工作

缆索吊机拆除前清理出作业场地，划出垂直作业面并设置安全护栏、警示牌等;检查缆索吊机各卷扬机的运转情况及刹车性能、电器设备的工作情况;准备好施工过程中需要的各临时设备，如卷扬机、临时转向锚固装置、收索器、受拉葫芦、钢丝绳、绳卡、安全绳等;在卷扬机带动钢丝绳前，在钢丝绳拖动所经过的地方，需要进行安全隐患排查;需要一台35 t吊车。

2.3 施工方法

下吊具、起重索的拆除缆索吊机牵引至主桥跨中桥面上方，将旋转的下吊具下落至跨中桥面，用35 t的吊车将旋转的下吊钩全部拆除。缆索吊机继续放松桥上的起重索，使桥上的起重索垂度逐渐变大，索力较小时在塔顶将起重索临时锁定。解除起重索锚固端绳卡，用35 t的塔吊将桥上的起重索提起翻过塔顶放置跨中桥面上，启动起重卷扬机收起全部起重索，将下吊具运走。

拆除牵引索时，放松牵引索调节滑车，使得跑车能随主索下落至桥面上。利用卷扬机逐根分级放松主索调节松紧绳，使主索垂度慢慢变大，最终使跑车下落至桥面上的临时支撑架上，固定跑车。放开牵引索，一端用卷扬机打梢，另一端与临时循环牵引索相连，放松打梢端，启动临时循环绳，逐渐将牵引索收回，牵引索端头利用塔吊辅助翻越索塔。

拆除主索、跑车时，将主索与牵引索临时连接卡牢，主绳锚定端未受力时，拉紧牵引绳绞车，松开锚定端的绳夹，松开牵引绳绞车，使主索垂度继续变大。当放松至索鞍两端主索能自身平衡后，利用塔吊将主索端头提起翻越索塔并下放至桥面，按着同样的方法将主索另一端也翻越索塔下放至桥面，再用牵引卷扬机回拉主索，同时采用收索架将主索入盘收回。接着，用同样的方法拆除剩下的主索。主索拆除后，将跑车运走。

缆索绳索系统拆除完毕后，开始拆除索鞍，先运用人工气割将跑车底部的限位块割除，再利用塔吊将索鞍拆除吊下。运走所有构件并拆卸完毕后，归类整理材料、机具等，再组织车辆将其运走。

3 结语

大跨度悬索桥缆索运输设备的安装与拆除通常面临较多施工技术问题。本文对大跨度悬索桥缆索运输设备安装与拆除的施工技术问题进行了理论分析，最终可以确保缆索设备安装技术准确和施工安全。

参考文献：

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