巴河特大桥斜拉索安装施工关键技术

李志强

（中铁十六局集团第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

0 引言

矮塔斜拉桥是通过斜拉索承受两端拉力的桥梁建设形式，斜拉索作为斜拉桥的重要受力构成，其安装施工质量的好坏直接决定着整个斜拉桥的施建质量与使用寿命。然而，整个施工过程中如若操作不当，就会造成索体 PE 层受损、两端钢索受力不均等质量问题。因此，要求施工技术人员必须规范操作，并结合项目实际把握关键施工技术要点，以有效保证斜拉索的安装质量。

1 工程概况

巴河特大桥位于湖北省黄冈市黄州区及浠水县境内，为跨越巴河而设。该桥全长2 961.52 m，其中主桥 19#～25# 墩，长 705 m，采用（44.5+108+2×200+108+44.5）m 预应力混凝土矮塔斜拉桥。中心 22# 主塔，为墩、梁、塔固结；边塔 21#、23#，为梁、塔固结。主塔采用双柱桥塔形式，从梁面到塔顶高为 34 m，纵向顺桥方向塔宽 5 m，横向垂直桥方向塔厚 2.5 m。每个主跨为 8 对斜拉索，全桥共 24 对（48 根）斜拉索。斜拉索梁上间距为 8 m，主梁内设置锚固梁，张拉端设在梁上。斜拉索在塔端采用分丝管索鞍贯通，间距为 1.1 m。主桥立面图如图 1 所示。

2 斜拉索安装整体施工方案

2.1 施工方法

1）该项目斜拉索施工采用钢绞线逐根安装，成盘钢绞线运至现场后，按要求放盘、下料组合成拉索，然后利用循环牵引系统将下好料的钢绞线提升至相应位置。

图1 巴河特大桥主桥立面图

2）将第一根钢绞线用牵引绳穿过索鞍至另端第一个锚具孔口，并在第一根钢绞线进行临时锚具、监测传感器的安装，然后依次完成每根钢绞线的挂索。

3）完成每根索钢绞线的挂索后，采用 YDCS160 千斤顶实施张拉，在第二根钢绞线张拉时，第一根钢绞线的传感器读数会有轻微减少，直至第二根钢绞线张拉力与第一根钢绞线传感器的读数相等时停止张拉。然后，张拉每根钢绞线至压力表的张拉力值显示与第一根一致时停止张拉。

2.2 索力控制

每根钢绞线的张拉力以压力表控制为主，通过第一根钢绞线的监测传感器读数进行检测，之后每根钢绞线的张拉力均按照传感器的读数予以控制［1］。巴河特大桥斜拉索索力控制标准为：①斜拉索上每根钢绞线的离散误差不得超过理论值的±2 %；②单根斜拉索两端伸长值的不均匀误差不得超过 3 %；③斜拉索张拉完成后，确保整索索力误差不得超过±1 %。

3 斜拉索安装施工关键技术

3.1 施工工艺流程

斜拉索安装施工工艺流程如图 2 所示。

图2 斜拉索安装施工流程

3.2 施工关键技术

3.2.1 钢绞线下料

钢绞线下料时，应首先对索盘质量保证书、出厂编号以及索盘重量予以检查与记录，下料与编索场地可选取已完工桥面，以免因来回搬运而损坏钢绞线 PE 层。

1）场地准备。下料前，应对桥面浮渣、杂质予以细致清理，并铺设做隔离与防护用的彩条布。放索时，须于转弯位置安设专用防护滚轮，使钢索行进时不会损伤PE层，对于PE层发生损坏的须及时修复处理［2］。

2）确定下料长度。根据设计施工的尺寸要求，计算得出无应力状态下的钢绞线长度，并在校核无误后下料。下料长度计算公式为：L=L0+2（L1+A1+A2+L3+L4）。其中：L0为两侧梁端垫板底中心线或弧长，mm；A1为锚板外露长度，mm；A2为锚固螺母厚度，mm；L1为张拉端作业长度，mm；L3为有圆管限制的垂度影响长度，mm；L4为塔梁施工误差影响长度，mm，一般取 5～10 mm。

3）剥皮及清洗。根据张拉与锚固作业的要求，将钢绞线两端 PE 层剥除一定长度，剥除时应避免对环氧涂层与钢绞线层造成损坏。钢索端头剥除打散后，用专用清洗剂处理干净后做好防护。其中，塔端钢绞线 PE 层应在穿索且完成单根张拉后剥除。

4）切丝及镦头。完成钢绞线两端的清洗作业后，切除端头 12 cm 范围内外圈 6 丝，复原钢绞线并用 LD10 墩头器处理成为半圆形墩头，以为后期挂设牵引提供便利［3］。

3.2.2 外套管焊接与安装

1）焊接控制。第一，根据 HDPE 管的设计长度要求两端各加 5 cm 后进行下料、焊接，每条钢索两根。第二，焊接前，旋转管材用夹紧装置压紧，并将 HDPE 管材的两个被焊端面用平行机动旋刀削平。第三，焊接时，应在焊缝满足相关要求并硬化后方可撤去焊接压力，并按照段管编号、长度、预热温度、卷边高度为 1 mm 时的预热压力、完成预热的加热时间、切换时间、焊接压力与时间、冷却时间等对各项参数予以控制（见表 1）。

2）安装控制。首先，吊装 HDPE 管前，应先将焊好的套管运输至施工段桥梁两侧，然后将桥梁梁端圆形防水罩、不锈钢防护管、主塔端连接装置以及锚固筒等进行组装、固定。其次，HDPE 管安装施工前，应在套管两侧位置安装钢索专用抱箍，并垫设 3～5 mm 橡胶板增大抱箍摩擦力，之后利用塔吊设备的牵引绳吊装套管至主塔管口附近挂好（见图 3）。需要注意的是，在 HDPE 套管吊装时需穿入辅助钢绞线辅助进行起吊，待吊运套管至主塔指定位置后，穿钢绞线至塔内锚具孔用夹片夹紧，并通过张拉钢绞线将其托住。

表1 HDPE 管焊接条件

图3 HDPE 管安装

3.2.3 张拉端锚具安装

①安装张拉端的锚具前，应先将锚具孔、密封筒、锚筒内壁彻底清理干净，然后按照下部注浆孔、上部排气孔的顺序将锚板固定好；②控制中跨、边跨锚板的中排孔中心线在同一垂直面；③锚板与锚垫板中心线应尽量保持一致，且偏差应＜5 mm；④中跨、边跨锚板与安装在主塔的分丝管锚孔应保持对齐，从而防止钢绞线出现打绞、缠绕的情况。

3.2.4 单根挂索

单根挂索工艺流程如图 4 所示。

具体内容包括以下 5 个方面。

1）将成盘的钢绞线运输至穿索点附近，抽出外圈距离抗滑键长的钢绞线一端，用牵引绳牵引至专用循环牵引系统并与托板固定好，然后通过专用循环系统牵引钢绞线至主塔柱作业面的指定位置处。

图4 挂索工艺流程图

2）将牵引至主塔柱作业面的钢绞线用牵引绳依次穿入后端防松装置与抗滑锚具、分丝管、前端抗滑锚具与防松装置，之后通过循环系统将钢绞线穿过前端 HDPE 管至预埋管口，与牵引绳穿束器连接，然后牵引通过前端锚具，钢绞线穿出长度应满足单根张拉需要的长度［4］。

3）安装完前端钢绞线及抗滑键后，将牵引绳连接并牵引后端钢绞线通过后端锚具，穿出钢绞线长度应满足单根张拉作业的长度。

4）调整前、后端的钢绞线长度，此时完成单根挂索。

5）在单根钢绞线的穿索和牵引过程中，须按要求做好钢绞线 HDPE 套的防护，防止发生打绞。

3.2.5 单索张拉、锚固

1）完成钢绞线挂索后即可进行张拉作业，单根钢绞线张拉时须对张拉油压、张拉力、监测传感器、初始油压、测量初终值以及回缩值等做好记录。

2）张拉施工利用 YDCS160－150 型千斤顶两端对称同步实施张拉，初始张拉时应按照设计张拉力的 15 % 实施张拉，并逐根对钢绞线张拉力进行调整，确保每根钢绞线张拉时的应力值保持一致，从而使索力均匀，保证斜拉索施工质量。

3）为使所有钢绞线索力保持均匀，可通过等值张拉法，即每根钢绞线的张拉应力应以压力表数值为主，以监测传感器数值为辅进行控制。整个张拉过程中，通过监测传感器的读数对张拉予以动态调控，具体如下：假设整根斜拉索张拉值为T，则i根钢绞线的张拉值为T/i，第一根钢绞线按照张拉值N1=T/i×1.03 实施张拉，张拉第二根钢绞线至与N1的值接近后，读监测传感器数值，计算得出传感器的变量 △N1，则第二根钢绞线张拉值N2=N1-△N1；张拉第三根钢绞线至与N2的值接近后，读监测传感器数值，计算得出传感器的变量 △N2，则第三根钢绞线张拉值N3=N1-△N2；按此循环直至张拉至第i根钢绞线的张拉值为Nn=N1-△Ni-1。最后，将安装在第一根钢绞线的传感器拆除，并按照N1-△Ni-1的张拉力值进行补张拉。

4）完成整索的张拉作业后，即整索张拉值约为N=（N1-△Ni-1）×37，然后将设计张拉值T与N进行比较，若索力不满足要求，则需要对索力予以适当调整，以确保全桥段斜拉索张拉后的索力能够满足相关设计要求。

3.2.6 整体调索

整体调索主要分为两种情况，即加大索力或降低索力，一是，加大索力可利用千斤顶整体张拉至与设计张拉力相一致；二是，降低索力可借助撑脚、油泵等辅助工具，先进行张拉后对钢绞线应力进行卸载，然后调整夹片直至满足索力要求后锚固［5］。整体调索张拉时，应将张拉至锚具螺母与工作帽脱离时的油表读数作为初始应力，然后分级张拉至设计张拉力并测伸长量。考虑各个变形量的影响，张拉时按照 1.03 张拉值进行超张拉，持荷 3 min 后锚固，整体张拉应同步对称进行，张拉时应按照张拉值一次张拉到位，不得进行二次调索。

3.2.7 后期处理

1）防松装置安装。完成最后的调索后，为确保夹片与钢绞线能够实现充分咬合，防止钢绞线因低应力作用而发生滑丝，可逐根对主塔梁端钢绞线实施预压后安装防松装置。

2）索箍、减震器安装。完成整体调索后即可进行减震器和索箍的安装，而为方便后期梁端减震器和索箍的安装，应先安装假索用紧索器收紧，使其设计断面呈正六边形，然后在紧索器旁的索体位置处安装索箍。该斜拉桥减震器有塔端减震器、梁端减震器，两种均为钢-橡胶混合结构，减震器安装施工要点如下：首先，减震器安装前，应先对整索的偏斜度进行检查，如若偏斜超标应利用千斤顶或手拉葫芦进行纠偏；其次，在预埋管内套入梁端减震器，然后将减震器的锁紧螺钉拧紧，将减震器装置上的 4 个滑块紧固，使其与预埋管壁贴紧；然后，用扳手将减震器螺钉头下部位置的锁紧板扳起，使螺钉头能够牢靠固定；最后，将主塔端哈弗式减震器用专用工具压入至抗滑锚筒，使其与拉索索体压紧。

3.2.8 防护处理

根据相关设计要求，外漏锚头按要求涂抹厚度为 10 mm 的防腐油脂，涂抹完成后及时安装保护罩，保护罩安装时应在保护罩和锚板接触面均匀涂抹一层腻子，以提升保护罩的密封性，避免后期出现漏油现象。其次，锚具密封筒采用注浆泵灌注一定量的专用防腐油脂，灌注前应先将泵内空气排净，在有防腐油脂从灌注管口流出时方可实施灌注，当锚具高点注浆孔有油脂溢出方可关闭球阀并加压至后锚压力为 1 MPa 后关闭高点球阀，持压 10 min 无漏油及渗漏后泄压并拆除球阀，然后用堵头将注浆孔封堵密实。

4 结语

巴河特大桥采用等值张拉法，钢绞线逐根穿索、张拉，在各股钢绞线逐根挂索、逐根张拉完成后即可一次性整体张拉到位。工程实践表明，该施工工艺精细合理、安全可靠、可行性高，不仅能够确保斜拉桥的安装施工精度，而且又提升了作业效率，各项质检指标可很好满足相应规范与设计要求，可广为类似桥梁施工项目借鉴参考。Q