双拽拉器大循环往复牵引架设悬索桥主缆施工技术

彭应川

摘要：官厅水库特大桥主缆架设采用PPWS法施工，大桥地处张家口进北京的风口，受场地空间、施工工期、施工成本等影响，主缆架设采用双拽拉器大循环往复牵引系统。大循环牵引系统在上下游牵引索上固定两个拽拉器，桥轴线的一侧牵引时，拽拉器带着主缆，被牵引索从南锚碇拖拉至北锚碇，而桥轴线另一侧的拽拉器处于空载状态。随着上下游拽拉器的往复运动，主缆逐根从南锚碇放索区被牵引至北锚碇。

关键词：双拽拉器  大循环  往复牵引施工

1  工程概况

官厅水库特大桥属怀来县城市道路工程一部分，与京包铁路并行跨越官厅水库，主桥设计采用210m+720m+210m双塔单跨悬索桥，一跨跨越水库水面，两岸锚碇采用重力式沉井结构，两岸主塔采用桩基础结构。

官厅大桥工程总长度1.988Km（K1+936.000～K3+924.000），其中主桥段全长1.14Km，沙城侧（北岸）线路长0.424 Km，东花园侧（南岸）线路长0.424 Km，两岸接线全长0.848 Km。

2  工艺原理

⑴在猫道系统安装调试完成后布置主缆牵引系统，主缆采用摩擦式卷扬机配钢丝绳实施架设，左、右幅两根主缆牵引结构串联成整体，形成平面大循环牵引体系，南岸为放索区，北岸为牵引区。两个拽拉器安装在南北岸牵引绳中间，整套循环系统在卷扬机动力驱动下做往复运动。

⑵牵引索和主缆之间的连接主要靠拽拉器实现，整套牵引系统中设置2个对向拽拉器，拽拉器主要运行在放索区回转支架和牵引区锚碇顶部转向滑轮之间，运行过程中通过配重保证自身稳定。

⑶牵引系统通过牵引区一台大功率摩擦式卷扬机和猫道、塔顶、散索鞍门架上的导向滑轮做循环作业，实现上下游索股的架设。

⑷采用沙箱、水箱或预制混凝土块作为平衡重牵引力的配置，布置在卷扬机前方，主缆架设时，根据牵引索力和线型的变化调整配重量，达到牵引索线型好、钢丝绳不在卷扬机滚筒上打滑的目的。

3  技术特点

⑴采用摩擦式卷扬机配钢丝绳实施架设，左、右幅两根主缆牵引结构串联成整体，形成平面大循环牵引体系，牵引索双向往复均可牵引索股，牵引索往返没有空行程，牵引效率高，能耗较低。

⑵牵引设备少，采用大循环往复牵引系统，全桥只需要一台牵引设备，相对于小循环需要两台牵引设备，卷扬机用量少。且不会出现主副卷扬机不同步造成的牵引索断绳事故，速度连续性好。

⑶采用双拽拉器在整套牵引系统中对向布置的结构形式，可在一岸布置卷扬机，另一岸布置放索场，既降低了对牵引卷扬机的要求，又克服了同侧布置时场地拥挤的矛盾。

⑷采用该技术施工，能合理的利用资源，便于施工期间的指挥和人员调配，方便项目施工管理。

4  牵引系统计算

牵引索安全系数n=FP/T，其中FP：牵引索最小破断力（KN），φ36索最小破断力为FP=714KN;T=F1+F2;T：牵引索牵引力（KN）;F1为PWS索股牵引力：F1=T1+T2;F2：牵引索自身牵引力（KN）;F2=T3+T4;

T1：被牵引索自身索力（KN）;T2：被牵引索运行摩阻力（KN）;T3：牵引索自身索力（KN）;T4：牵引索运行摩阻力（KN）;q1：被索股线荷载（kg/m），自重q1=21.58kg/m;q2：牵引索线荷载（kg/m），φ36索自重q1=9.63kg/m;L0：导向轮间距（m），取L0=6m;f0：索股在相邻导轮间垂度（m），取f0=0.2m;fm：摩擦系数，取0.1;L：牵引长度（m），取一边跨+中跨，L=210+720=930m;L1：牵引边跨长（m）;Lq：支撑门架间距（m），Lq=50m;fq：导索在相邻门架间垂度（m），取fq =2m;P：被牵引索锚板，锚杯，盖板及索夹重，取P=810kg;T1=50.18KN;T2=20.07KN;T3=68.5KN;T4=5.02KN;F1=70.25KN;F2=73.52KN;T=F1+F2=143.77KN;n=FP/T=714/143.77=4.97>3.0，满足要求。

5关键技术及操作要点

5.1  牵引系统概述

在猫道系统安装调试完成后布置主缆牵引系统，主牵引系统总体布置为平面大循环系统，在一岸设置放索区，另一岸设置牵引区。大循环牵引体系通过左、右幅两根主缆牵引结构串联而成，在北锚碇后方布置1台25t摩擦式卷扬机（配φ36mm钢丝绳）牵引主缆索股完成架设工作。

牵引索采用φ36mm钢芯钢丝绳，钢丝绳不能有油污等，牵引索两端接成环形，在牵引索上安装两个拽拉器，分别架设两根主缆的索股。

左右幅拽拉器的安装位置按如下原则确定：当左幅拽拉器由放索场牵引主缆索股到达锚碇时，右幅拽拉器正好到达放索场放索位置，使左右幅主缆架设施工连贯，节约施工时间，提高效率。

主缆锚头通过拽拉器与循环牵引索连接，启动25t卷扬机，将主缆一端从放索区区拽拉至牵引区，完成单束索股的牵引;然后卷扬机再反转用另一个拽拉器将另一侧的主纜拽拉至牵引区。

5.2放索区

放索区布置于南锚碇后方，引桥外侧。对应两根主缆，放索场配置两套放索设备，与之相配套的有放索器、转向支架、竖向压轮、滚筒等。放索场面积需考虑索股存放、放索速度等因素。

5.3牵引区

根据现场实际情况，牵引区设置在放索区对岸的锚体后方，牵引动力由摩擦式卷扬机提供，前面设置平衡重支架，使索股牵引过程中确保牵引索受力均衡。牵引索从卷扬机引出，经过平衡重支架转向轮后，过锚碇转向轮，直达散索鞍门架和塔顶门架，猫道上设有猫道门架，牵引索穿过散索鞍门架、猫道门架及塔顶门架上的导轮组。

5.4牵引系统布置

⑴ 锚碇散索鞍门架布置

锚碇支墩门架上设置1个滑轮组用于牵引索竖向转向，门架顶放置1台8t卷扬机及相应滑车组用于牵引索安装。

⑵ 锚碇转向门架布置

锚碇锚体两个锚块上各设置一个转向门架，为牵引索从锚体至地面的转向作用。

⑶ 塔顶门架布置

考虑到大桥左、右幅主缆一起施工，主塔塔顶门架设置综合考虑了左右幅两根主缆的施工需要。牵引索经过塔顶时，需要在竖向进行转向，为保证牵引索顺利通过，在塔顶门架上各设置2个滑轮组用于牵引索转向。门架顶各放置两台10t卷扬机、2台50t滑车组，并配置倒链辅助施工。

⑷ 猫道门架布置

在猫道上方，每隔50m设置一道猫道门架，距门架中心点1.4m处设置一套导轮组，用以支承牵引索。猫道门架综合考虑了牵引索垂度的影响，拽拉器在通过猫道门架时，作业人员有足够的作业空间。在猫道面层上距主缆1.2m外侧设置滚轮，滚轮间距为6m一个，索股牵引中行走在上面。

⑸ 平衡重支架布置

为了避免在牵引系统运行各个工况过程中，由于摩擦式卷扬机进绳、出绳的钢丝绳张力不同导致卷扬机钢丝绳打滑、牵引索长度变化导致牵引线型的偏差，使索股牵引过程中确保牵引索受力均衡，在25t卷扬机前方设置平衡重支架，支架设置平衡重，牵引第一根索股时调节平衡重的砂子重量以确保和主牵引索受力平衡。

⑹ 拽拉器

主缆牵引时，主缆索股位于牵引索下方，为使牵引索安全的牵引主缆索股，有效保证顺利通过导向滑轮组，在锚头和牵引索之间设置拽拉器进行连接，全桥共设置2個拽拉器，分别对向设置。

5.5索股和拽拉器连接

南锚放索场内利用吊机将需要架设的索股从场内吊起落入放索架内，人工牵引出索股锚头，同时启动25t卷扬机使拽拉器到达放索场内回转支架前端，将牵引出的索股锚头和拽拉器连接在一起。

5.6索股牵引

待锚头和拽拉器连接到位后，启动25t卷扬机，使拽拉器向南锚散索门架处前进，索股沿着上锚通道、锚体顶部、锚体和鞍部通道、散索鞍门架平台上索股滚轮和拽拉器一起行走至过南锚散索鞍门架。

继续牵引索股，拽拉器沿着猫道门架导轮组上φ36循环牵引绳过南塔、北塔向北锚前进，索股沿着猫道面层下游索股滚轮和拽拉器一起前进。

拽拉器继续牵引索股至南锚锚室处，快接近锚体转向轮时，将履带吊机拴住索股锚头，解开索股锚头和拽拉器连接，将锚头落入北锚锚室内。

6  结语

官厅水库特大桥主缆架设过程中，利用双拽拉器大循环往复牵引架设主缆能实现每天架设5～6根索股的速度，用时1个月时间完成182根索股架设，而且牵引过程中索股形状保持比较好，有效控制了主缆架设可能产生的病害，得到了业主、监理的一致好评，对以后的悬索桥施工有一定的借鉴作用。

参考文献

[1]怀来县城市道路工程（沙城-东花园） 施工图设计

[2]中铁大桥局集团企业标准

[3]《路桥施工计算手册》周水兴等 中国交通出版社