鄂東長江大橋超長斜拉索施工技術

楊培誠

（中交二航局第五工程有限公司，湖北 武漢 424200）

0 引言

鄂東長江公路大橋是滬蓉國道主干線和大慶至廣州高速公路湖北段的共用過江通道，位于在黃石長江公路大橋上游980m處，其跨徑組合為（3×67.5＋72.5＋926＋72.5＋3×67.5）m九跨連續(xù)半漂浮雙塔混和梁斜拉橋，主跨位居同類型橋梁世界第二。索面按不對稱扇形布置，每一扇面由30對斜拉索組成，全橋共設4×30×2=240根斜拉索，中跨標準索距15m，邊跨3～30號索距7.5m。見圖1。

圖1 斜拉索總體布置圖

斜拉索采用雙防腐系統(tǒng)（鍍鋅和高密度聚乙烯外保護層）平行鋼絲索，拉索所用鋼絲為φ7mm鍍鋅高密度、低松弛鋼絲，抗拉強度為1 670MPa。根據索力的不同，本橋斜拉索共分12種規(guī)格，即：PES7-283、PES7-265、PES7-253、PES7-241、PES7-223、PES7-211、PES7-199、PES7-187、PES7-163、PES7-151、PES7-139、PES7-121。最長索為494.2m，重38.7 t。斜拉索構造見圖2。

圖2 平行鋼絲斜拉索構造示意圖

1 施工方案及主要設備

1.1 總體施工方案

斜拉索張掛施工[1]主要包括運輸、索上橋面、展索、掛設、張拉、索力檢測、調整及減振裝置安裝等工序。根據斜拉索的重量、錨固牽引力的大小以及張拉施工空間要求，1～10號和11～30號索分別采用不同的方法進行施工。

各類索的總體施工方法分別為：

1）1～10號索陸上運輸至工地，采用50 t吊車整體提升上橋面，置于斜拉索生產廠家提供的臥式放索機上；橋面卷揚機牽引至索塔下方，塔頂門架進行塔端掛設（手扳葫蘆或塔頂卷揚機輔助）及橋面展開；橋面卷揚機、梁內手扳葫蘆牽引梁端錨頭入索套管錨固；最后在塔端進行張拉及調索。

2）11～30號索水上運輸至工地，采用橋面吊索桁車整體提升上橋面置于立式放索機上，卷揚機牽引放索機至鋼箱梁中央。A11～A30索采用橋面卷揚機將梁端錨頭牽引至邊跨混凝土箱梁，完成橋面展索；塔頂門架及塔頂卷揚機進行塔端掛設；橋面卷揚機牽引梁端錨頭前移，軟、硬組合牽引梁端錨頭入索套管錨固；最后在梁端進行張拉，塔端進行調索。J11～J30索利用橋面卷揚機將立式放索機牽引至中跨前端梁并固定；汽車吊卸下塔端錨頭，卷揚機牽引塔端錨頭至索塔下方，部分展開斜拉索；塔頂門架及塔頂卷揚機提升斜拉索，完成塔端掛設及橋面展索；橋面卷揚機牽引梁端錨頭前移，軟、硬組合牽引梁端錨頭入索套管錨固；最后在梁端進行張拉，塔端進行調索。為滿足梁端進行軟牽引及張拉的施工空間要求，在斜拉索錨固區(qū)風嘴暫不安裝，待該節(jié)段斜拉索施工再進行安裝[2]。

1.2 主要施工設施設備的選用、布置及安裝

在橋面上布置的主要設備設施有：卷揚機、汽車吊、吊索桁車、中跨側角度調整支架、放索機、梁底施工平臺等。在塔上布置的主要設備設施有：卷揚機、塔頂門架起吊系統(tǒng)等。

1.2.1 橋面吊索桁車

橋面吊索桁車布置詳見圖3。

圖3 吊索桁車及橫移軌道布置圖

橋面吊索桁車安裝完成后，在橋面上安裝橫移軌道。橫向移動軌道用于放索機及斜拉索盤的橫向移動，即斜拉索（帶索盤）起吊置于立式放索機后，由卷揚機牽引沿橫移軌道移動至箱梁中央。為確保放索機、斜拉索橫移安全，軌道沿橋面橫向做成水平。

1.2.2 斜拉索展索設施

斜拉索展索設施主要包括放索機、放索小車。放索機用于舒展索體，放索小車用于斜拉索在橋面移動。動力系統(tǒng)用于牽引錨頭前移，采用卷揚機。根據拉索長度及展索施工工藝不同，放索機共設有兩種：即臥式和立式，臥式放索機用于1～10號索，立式放索機用于11～30號索。

1.2.3 牽引錨固及張拉設施

斜拉索牽引錨固及張拉設施主要分為：卷揚機牽引系統(tǒng)、鋼絞線軟牽引系統(tǒng)及張拉桿硬牽引及張拉系統(tǒng)。

1.2.4 斜拉索梁端牽引角度調整及導向設施

岸側斜拉索角度調整主要由50 t汽車吊來完成，江側斜拉索角度調整則由角度調整支架來完成。角度調整支架依附于江側橋面吊機外側，并隨橋面吊機移動。角度調整支架由4根同橋面吊機相連的水平主梁、2根立柱以及1個斜向框架組成，框架旁設有手拉葫蘆滑移軌道。梁端牽引施工時，用于角度調整的手拉葫蘆可沿滑移軌道自由滑動，確保斜拉索前端或張拉桿始終同索套管中心處于同一直線上。

2 斜拉索張掛及施工控制

2.1 施工準備

1）成品索查驗，斜拉索制作和裝盤時，應采取有效措施，防止拉索扭轉。

2）索套管處理斜拉索錨頭外徑與索套管的內徑相差很小，掛索時極易產生位置偏差，從而造成錨頭外絲扣和斜拉索PE保護套的損傷，因此斜拉索掛設前應對塔、梁端的索套管再次進行全面檢查，清理索套管內的焊渣和毛刺等。

2.2 斜拉索運輸、起吊上橋面

1～10號索采取陸運，11～30號索采取長江水運。對于1～10號重量較輕的斜拉索（不帶鋼盤），采用50 t吊車在長江大堤上提升上灘橋橋面，并置于臥式放索機上，再將臥式放索機牽引至索塔附近；11～30號索采用橋面吊索桁車將斜拉索連同鋼盤一并提升上橋面置于立式放索機上。

2.3 1～10號索塔端掛設及橋面展開

1～10號索采取先塔端掛設后橋面展開的方法施工，塔端掛設完成后，利用橋面卷揚機一邊牽引臥式放索機往前端梁移動，一邊旋轉放索機，將斜拉索全部展開。

2.4 11～30號索橋面展開及塔端掛設

1）A11～A30索橋面展開流程。①啟動橋面卷揚機牽引立式放索機及斜拉索橫向移至鋼箱梁中央。②啟動放索機，汽車吊起吊梁端錨頭并將其置于錨頭小車上。③在梁端錨頭處連接卷揚機鋼絲繩，啟動卷揚機，牽引梁端錨頭至邊跨混凝土箱梁，全部展開斜拉索。

2）J11～J30索橋面展開流程。①啟動橋面卷揚機牽引立式放索機及斜拉索橫向移至鋼箱梁中央。②卷揚機牽引放索機至中跨側前端梁。③汽車吊起吊塔端錨頭，同時啟動放索機，當汽車吊提升錨頭至一定高度后，將其置于錨頭小車上。④在塔端錨頭處連接卷揚機鋼絲繩，啟動卷揚機，牽引梁端錨頭至索塔下方，部分展開斜拉索。

3）11～30號索塔端掛設流程。①安裝夾具，將塔頂卷揚機及塔頂門架鋼絲繩與斜拉索連接，啟動卷揚機提升斜拉索塔端錨頭。②塔頂門架將錨頭提升到索套管口處后，起重小車縱移，塔頂門架調整角度，塔頂卷揚機牽引塔端錨頭就位。③擰緊錨頭大螺母，拆除掛設夾具、牽引繩，至此斜拉索塔端掛設完成。

2.5 斜拉索梁端掛設

根據斜拉索的錨固牽引力不同，斜拉索的梁端牽引及錨固分兩種方式：1～10號索的錨固牽引力較小，在塔端安裝2m長硬牽引下放之后，該類索只需采用橋面卷揚機并輔以梁內手扳葫蘆即可完成梁端掛設。11～30號索錨固牽引力較大，采用橋面卷揚機及軟、硬組合牽引（7束φj15.24鋼絞線和4.5m+1.5m+1.5m長張拉桿）完成梁端掛設。

1）1～10號索梁端掛設流程。①在梁端錨頭處安裝吊帶，汽車吊掛鉤，提升斜拉索跨過橋面吊機。②梁端錨頭處連接橋面卷揚機鋼絲繩，橋面卷揚機牽引梁端錨頭至索套管口處，與梁內手扳葫蘆連接。③梁內手扳葫蘆牽引梁端錨頭入梁端索套管錨固，完成拉索的梁端掛設。

2）11～30號索梁端掛設。邊跨采用汽車吊進行梁端掛設的角度調整，中跨則使用角度調整支架進行角度調整，其梁端牽引錨固方法基本相同。下面以J11～J30索為例對梁端掛設方法進行說明，A11～A30索的梁端掛設施工可參照進行。J11～J30索梁端牽引錨固施工步驟為：①在梁端錨頭處安裝夾具、吊具，卷揚機牽引梁端錨頭前行，前行時梁端錨頭由50 t汽車吊提起。②卷揚機牽引梁端錨頭至橋面吊機處后，安裝組合張拉桿及軟牽引裝置，安裝提升夾具1、2、3，手拉葫蘆1連接夾具1，50 t汽車吊連接夾具3，5 t手拉葫蘆連接張拉桿。③手拉葫蘆1提升斜拉索錨頭、5 t手拉葫蘆提升張拉桿、50 t汽車吊提升斜拉索調整角度，卷揚機滑車組牽引斜拉索前行，當張拉桿中心線同索套管重合后改換軟牽引千斤頂牽引斜拉索。④解除5 t手拉葫蘆，連續(xù)千斤頂牽引張拉桿出撐腳中間隔板，臨時錨固張拉桿，移走50 t汽車吊，拆除一級牽引裝置，手拉葫蘆2在夾具2處提升斜拉索調整角度，拆除軟牽引千斤頂，安裝張拉千斤頂。⑤手拉葫蘆1、2、3調整角度，穿心千斤頂牽引斜拉索直至所有加長張拉桿出千斤頂面，拆除所有加長張拉桿，至此斜拉索梁端掛設完成。

2.6 斜拉索張拉及索力調整

1～10號索在塔端進行張拉，11～30號索在梁端進行張拉。斜拉索局部張拉量調整均在塔端進行。所有張拉千斤頂張拉前按規(guī)定進行標定，并配備相應的測力傳感器。所有張拉機具由專人使用和維護，張拉機具長期不用時，使用前進行全面校驗。當千斤頂?shù)氖褂贸^規(guī)范規(guī)定的使用時間或使用期間出現(xiàn)異常情況時，均重新進行校驗。根據施工控制要求，對斜拉索進行分級張拉。

1）1～10號索塔端張拉流程。①拆除卷揚機牽引繩，安裝牽引螺母1、牽引螺母2，開啟油泵用千斤頂牽引斜拉索，直至斜拉索錨頭出錨墊板面，臨時錨固斜拉索錨頭。②拆除加長張拉桿，安裝張拉螺母、壓力傳感器，開啟油泵對稱同步張拉斜拉索。邊張拉邊擰緊錨頭大螺母。③張拉到位后，拆除張拉設備。塔端張拉（1～10號）施工圖見圖4。

圖4 塔端張拉（1～10號）施工

2）11～30號索梁端張拉流程。根據11～30號索張拉控制力，選擇YCW650B型千斤頂進行張拉施工。YCW650B型千斤頂截面尺寸為φ680mm，已超出梁端錨墊板的橫向寬度，為避免偏心作用，擬采取將張拉撐腳加長超出鋼箱梁底面。具體張拉步驟為：①拆除加長張拉桿，安裝壓力傳感器，開啟油泵對稱同步張拉斜拉索。②繼續(xù)張拉斜拉索至監(jiān)控指定位置，擰緊錨頭大螺母。③張拉工作完成，拆除張拉設備。梁端張拉施工圖見圖5。

圖5 梁端張拉（11～30號）施工

2.7 施工期斜拉索的保護措施

2.7.1 斜拉索橋面展開過程中的保護

鄂東大橋長索長度大，斜拉索在橋面上完全展開后長度超過300m，斜拉索牽引前移過程中容易出現(xiàn)放索小車翻倒造成PE損傷的情況。采取改進托索小車，降低小車高度、加密擺放密度等措施，確保橋面展開后的斜拉索更加順直，對斜拉索保護更為有利。圖6為斜拉索橋面展開后的形狀。

圖6 斜拉索橋面展開后的形狀

2.7.2 斜拉索掛設過程中的保護

斜拉索掛設的關鍵點是在不損傷斜拉索的情況下將塔端錨頭安全順利地提升出塔端錨墊板并錨固。長索采用兩點配合提升的方式避免起吊過程中斜拉索出現(xiàn)過度彎折的現(xiàn)象。為保證塔端掛設主吊點（采用索夾同斜拉索連接）處索夾與斜拉索之間不產生相對滑動損傷斜拉索，需準確掌握斜拉索PE護套的施工性能，了解斜拉索PE護套同索夾內橡膠墊之間的摩擦系數(shù)，從而能夠更好地進行斜拉索塔端掛設索夾的結構形式設計[3]。

為解決上述問題，參考蘇通大橋斜拉索的PE抗壓、抗拉試驗數(shù)據，對索夾的夾緊力、每個螺栓的拉拔力與施加扭矩進行確認；同時對索夾內表面進行噴砂、打磨處理，施工時采用扭力扳手對索夾螺栓分級逐個進行施擰，確保斜拉索塔端掛設過程中索夾與斜拉索不產生相對滑動。

2.7.3 斜拉索PE護套接觸保護

斜拉索張掛過程中若PE護套直接接觸硬性物質容易造成損傷，長索張掛時在拉索與硬性物質接觸的地方加墊10mm厚橡膠。斜拉索塔端掛設完成后在斜拉索與塔柱面接觸處加墊橡膠墊，利用塔頂手拉葫蘆將索套管出口處提起，使斜拉索懸空并且使塔端彎曲半徑保持在25 d以上。

2.7.4 斜拉索臨時減振布置

對已施工完成的斜拉索采取臨時減振措施進行保護，每根斜拉索施工完成后，用臨時索將斜拉索同鋼箱梁臨時連接，見圖7，索夾及耳板的位置根據監(jiān)控要求布置。

圖7 斜拉索臨時減振布置圖

2.8 風嘴的后安裝

鋼箱梁加工時，11～30號鋼箱梁端部斜拉索錨固區(qū)4.2 m長風嘴未安裝，橋面吊索桁車處3號、4號鋼箱梁上游側共計7.8m長風嘴未安裝。斜拉索施工期間，對所有未裝風嘴需及時進行安裝。

3 結語

斜拉索張掛是斜拉橋施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)，合理高效的張掛施工方案既可以縮短施工周期，也保障了成橋后的橋梁質量。鄂東長江大橋按照以上方案，嚴格控制斜拉索的施工質量，施工周期為7 d/對。通過各方試驗檢測，索力、鋼箱梁標高均符合設計要求，目前大橋即將通車。

[1] 韓富慶.大跨度斜拉橋施工控制[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2002.

[2] 劉齊輝，羅成斌.武漢軍山長江公路大橋B標主橋鋼箱梁安裝及斜拉索張掛施工[J].中國港灣建設，2005（6）：48-52.

[3] 陳明憲.斜拉橋建造技術[M].北京：人民交通出版社，2004.