魚嘴長江大橋主纜索股牽引施工技術(shù)

李芳軍

(中鐵大橋局集團(tuán)第八工程有限公司,重慶 400020)

魚嘴長江大橋主纜索股牽引施工技術(shù)

李芳軍

(中鐵大橋局集團(tuán)第八工程有限公司,重慶 400020)

魚嘴長江大橋是位于重慶市的1座主跨616m的鋼箱梁懸索橋,為了解決在兩岸地形較為陡峭的條件下進(jìn)行主纜牽引施工的難題,對各種牽引施工的方法進(jìn)行比較,采用平面大循環(huán)牽引系統(tǒng)來實施主纜索股牽引,該牽引系統(tǒng)在國內(nèi)首次實施,取得了良好的效果,順利完成了施工任務(wù)。對魚嘴長江大橋主纜索股牽引系統(tǒng)的方案選擇、布置及設(shè)備配置進(jìn)行簡要介紹,并對實施經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)。

公路橋；長江大橋；懸索橋；主纜；施工

1 工程概況

魚嘴長江大橋是重慶外環(huán)高速公路東段上一座跨越長江的特大橋，主橋為616 m單跨雙立鉸簡支懸索橋，兩邊跨分別為180、205 m。南塔高118.972 m，北塔高139.704 m。主纜2根，橫橋向中心距34.8 m，采用預(yù)制平行鋼絲股法，每根由65股127根φ5.2 mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲組成，索股兩端為套筒式熱鑄錨頭，長度約為1 100 m，垂跨比為1∶10。加勁梁采用正交異性板扁平鋼箱梁，梁高3 m，寬36.8 m，梁段間采用全斷面焊接連接[1]。魚嘴長江大橋效果圖見圖1。

2 索股牽引系統(tǒng)選擇

本橋主纜施工采用的是PPWS法，即先在工廠將鋼絲編成索股(含錨頭加工及灌注)，卷在卷筒上運(yùn)至工地，再逐根架設(shè)。對于索股牽引的方式，目前國內(nèi)大量采用的是往復(fù)式牽引系統(tǒng)，即在兩岸各布置1臺卷揚(yáng)機(jī)，纏繞在這2臺卷揚(yáng)機(jī)上的牽引繩與索股錨頭連接，通過其往復(fù)運(yùn)動來牽引索股。如宜昌長江大橋[2]、潤揚(yáng)長江大橋[3]、西堠門大橋[4]等。索股的支承方式也有錨頭小車在貓道上行走[5]、貓道門架支承、架空索道[6]等形式。

在陽邏長江大橋主纜牽引施工時，中鐵大橋局又實踐了一種新的施工方法，采用“門架式小循環(huán)牽引系統(tǒng)”來架設(shè)主纜：即僅在一側(cè)設(shè)1臺卷揚(yáng)機(jī)，牽引索繞過卷揚(yáng)機(jī)滾筒，通過平衡重支架和各轉(zhuǎn)向滑車后通過拽拉器連接，形成獨(dú)立的小循環(huán)牽引系統(tǒng)。通過該牽引系統(tǒng)來架設(shè)主纜。

由于本橋兩側(cè)均為山坡，地形陡峭，沒有施工場地來進(jìn)行往復(fù)式牽引系統(tǒng)的布置。根據(jù)現(xiàn)場條件，結(jié)合我公司已有的設(shè)備和多座大型懸索橋的施工經(jīng)驗，決定開發(fā)采用“平面大循環(huán)牽引系統(tǒng)”來架設(shè)索股。即采用1臺卷揚(yáng)機(jī)來同時完成上下游所有的索股牽引工作。當(dāng)牽引卷揚(yáng)機(jī)正轉(zhuǎn)時，下游側(cè)主纜端錨前端通過拽拉器與循環(huán)牽引索連接，將主纜一端從南錨碇拽拉至北錨碇，然后進(jìn)行調(diào)索入鞍工作。與此同時，牽引卷揚(yáng)機(jī)再反轉(zhuǎn)回去(此時為空轉(zhuǎn))，通過拽拉器及循環(huán)牽引索將上游側(cè)主纜從南錨碇拽拉至北錨碇。如此周而復(fù)始，形成循環(huán)牽引系統(tǒng)。與小循環(huán)牽引系統(tǒng)相比，大循環(huán)牽引系統(tǒng)減少了接近一半的設(shè)備和材料數(shù)量，而且施工場地的占用面積也減少了一半，更加適合于本橋這種場地條件受限制的施工。

3 牽引系統(tǒng)布置

主纜架設(shè)牽引系統(tǒng)由南錨放索支架、南錨轉(zhuǎn)向支架、鞍體門架導(dǎo)輪組、塔頂門架導(dǎo)輪組、北錨錨塊頂面轉(zhuǎn)向支架、北錨處牽引卷揚(yáng)機(jī)、循環(huán)索、貓道門架導(dǎo)輪組、各部位托輪、北錨處平衡重及其支架、拽拉器等組成。全橋僅設(shè)置1臺牽引卷揚(yáng)機(jī)，布置在北錨下游處，通過正反轉(zhuǎn)來分別完成上、下游的索股架設(shè)，牽引索布置見圖2。

3.1 放索系統(tǒng)

放索系統(tǒng)布置于南錨碇后方，與之相配套的設(shè)備機(jī)具有放索支架、放索場50 t履帶吊機(jī)、放索滾筒等。

3.2 牽引索系統(tǒng)

主纜牽引系統(tǒng)總體布置為大循環(huán)系統(tǒng)，通過北錨碇下游側(cè)1臺25 t卷揚(yáng)機(jī)正反轉(zhuǎn)分別牽引上下游主纜索股完成架設(shè)工作。

牽引索采用φ32 mm鋼芯鋼絲繩，全長約3 000 m。牽引索在北錨碇下游側(cè)配有錨固支架及相應(yīng)的平衡重，在主塔塔頂上、鞍頂上設(shè)有支承門架，主牽引繩在貓道門架及塔(鞍)頂門架上則擱置于導(dǎo)輪組上。在南錨放索場中、北錨錨塊頂面則設(shè)有牽引索的轉(zhuǎn)向支架。

主纜牽引系統(tǒng)布置在北錨碇下游側(cè)。當(dāng)牽引卷揚(yáng)機(jī)正轉(zhuǎn)時，下游側(cè)主纜端錨前端通過拽拉器與循環(huán)牽引索連接，將主纜一端從南錨碇拽拉至北錨碇，然后進(jìn)行調(diào)索入鞍工作。與此同時，牽引卷揚(yáng)機(jī)再反轉(zhuǎn)回去，通過拽拉器及循環(huán)牽引索將上游側(cè)主纜從南錨碇拽拉至北錨碇。如此周而復(fù)始，形成循環(huán)牽引系統(tǒng)。

3.3 支承系統(tǒng)

支承系統(tǒng)在貓道面上用支承架(配有塑料支承滾輪)支承，支承架在貓道上的間距為8 m，支架底同貓道橫梁相連。

4 牽引系統(tǒng)設(shè)備配置

4.1 卷揚(yáng)機(jī)

卷揚(yáng)機(jī)是本牽引系統(tǒng)的核心設(shè)備，采用“JKB25調(diào)速卷揚(yáng)機(jī)”，見圖3。其為雙卷筒摩擦式牽引卷揚(yáng)機(jī)，使用變頻器設(shè)定某一速度后卷放鋼絲繩的速度恒定、出繩位置恒定[7]。變頻器能實現(xiàn)5～30 m/min的無級變速；通過安裝在定滑輪上的拉力傳感器及放大器等測試組件與計算機(jī)組成測控系統(tǒng)，通過計算機(jī)動態(tài)采集和實時牽引過程中每一段點的牽引力和速度變化情況、鋼絲繩的運(yùn)行總長度，隨時保存打印?？筛鶕?jù)具體工況設(shè)定拉力和速度關(guān)系，實行人工干預(yù)下的半自動化。

主要技術(shù)參數(shù)如下。

鋼絲繩拉力：250 kN；

鋼絲繩速度：5～30 m/min；

收繩筒容繩量：2 500 m。

4.2 放索架

用于支承索盤，并配有電機(jī)，可以控制轉(zhuǎn)動速度，在牽引索的共同作用下，將索股放出(圖4)。

4.3 拽拉器及索股支承架

拽拉器是牽引索與索股的連接裝置，牽引索的接頭也設(shè)在該處。索股支承架以間距8 m左右布置在貓道上，以支承索股重力，配有可轉(zhuǎn)動的尼龍滾輪，以保護(hù)索股(圖5)。

4.4 貓道門架

拽拉器帶上索股錨頭后，重力較大，為防止其由于自重下沉后碰撞貓道及索股支承架，在貓道上每隔一段距離設(shè)置1個門架以支承其重力，門架上配有導(dǎo)輪，供拽拉器平穩(wěn)通過(圖6)。

4.5 平衡重系統(tǒng)

含支架、平衡重、轉(zhuǎn)向輪等，平衡重采用水箱，以方便調(diào)節(jié)重力。為了給牽引索提供一定的初張力，使其在運(yùn)行過程在空載時也能使拽拉器不致于碰撞貓道及索股支承架，故采用平衡重系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。平衡重系統(tǒng)也是循環(huán)牽引系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，也是區(qū)別于往復(fù)式牽引系統(tǒng)的標(biāo)志之一。平衡重系統(tǒng)見圖7。

5 施工經(jīng)驗總結(jié)

5.1 拽拉器的安裝位置

上、下游拽拉器的安裝位置非常關(guān)鍵，其原則是：當(dāng)上游(或下游)拽拉器到達(dá)放索場放索位置時，下游(或上游)拽拉器正好到達(dá)對岸錨碇處準(zhǔn)備摘取錨頭的位置。因為只有這樣，錨頭掛設(shè)、摘取才能同步進(jìn)行，節(jié)約施工時間，提高效率。由于這個位置無法計算準(zhǔn)確，先將上游(或下游)拽拉器安裝好，另一方下游(或上游)拽拉器預(yù)估一個位置，多余的牽引索鋼絲繩繞過拽拉器后先不切除，試跑一下后再精確定位，切除多余的鋼絲繩。

5.2 平衡重的確定

由于摩阻、鋼絲繩拉伸變形等無法準(zhǔn)確計算，平衡重也只能先根據(jù)理論計算值施加，再空跑帶有拽拉器的牽引索，觀察其與貓道及索股支承架的距離，以不致發(fā)生碰撞為原則來調(diào)整平衡重力。本橋采用水箱壓重，重力調(diào)整非常方便。

5.3 效率分析

從第1根索股牽引開始，至所有索股架設(shè)完成(上、下游共計130根)，用了不到40 d的時間，其中還包括基準(zhǔn)索調(diào)整、索股運(yùn)輸滯后、惡劣天氣等耽誤的時間。經(jīng)統(tǒng)計，熟練操作以后，每天單側(cè)可架設(shè)3根索股，全橋可架設(shè)6根。而且，影響架設(shè)進(jìn)度的主要因素在于提索入鞍、索股高差調(diào)整等操作，因此，大循環(huán)牽引系統(tǒng)的施工效率與其他牽引系統(tǒng)是相當(dāng)?shù)?，并不落后?/p>

5.4 成本分析

與小循環(huán)牽引系統(tǒng)相比，節(jié)約了1臺牽引卷揚(yáng)機(jī)，節(jié)約了一半的門架導(dǎo)輪和支架導(dǎo)輪組，同時也節(jié)約了一半的牽引鋼絲繩。與往復(fù)式牽引系統(tǒng)相比，節(jié)約了3臺卷揚(yáng)機(jī)及其基礎(chǔ)處理費(fèi)用。由于采用了大循環(huán)牽引系統(tǒng)架設(shè)主纜，使項目部在材料及設(shè)備上節(jié)約了50萬元左右的支出。更關(guān)鍵的是大循環(huán)牽引系統(tǒng)最大程度地減少了施工場地的占用，更適合于山區(qū)施工。

6 結(jié)語

中鐵大橋局集團(tuán)在魚嘴長江大橋主纜施工中大膽創(chuàng)新，精心施工，首次在國內(nèi)應(yīng)用了平面大循環(huán)牽引系統(tǒng)，以較小的成本高效地完成了主纜施工，豐富了國內(nèi)懸索橋的施工經(jīng)驗，特別適用于山區(qū)等地形條件較復(fù)雜的工程施工，具有良好的推廣價值。

[1] 張紅星，劉德寶，王成樹.重慶魚嘴長江大橋總體設(shè)計[J].公路交通技術(shù)，2010(1)：53-57．

[2] 唐云偉.宜昌長江大橋主纜施工探討[J].交通科技，2003(4):15-18．

[3] 薛光雄，牛亞洲，程建新，等.潤揚(yáng)大橋懸索橋主纜架設(shè)技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2004(4):32-35．

[4] 于群力.丁惠康.西堠門大橋超長索股的施工[J].公路，2007(12).

[5] 吳清發(fā)，石國彬，張文忠，等.汕頭海灣大橋懸索橋主纜施工技術(shù)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，1999(11).

[6] 王勇，鄭寶迪，黃松和.豐都長江大橋的索股架設(shè)[C]∥中國土木工程學(xué)會橋梁及結(jié)構(gòu)分會第12屆年會論文集.廣州：1996.

[7] 殷俊. 陽邏大橋懸索橋施工中大型卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用[J].中國科技財富，2009(8).

ConstructionTechnologyfortheTractionofMainCableStrandofYuzuiYangtzeRiverBridge

LI Fang-jun

(The 8th Engineering Co., Ltd., China Railway Major Bridge Engineering Group, Chongqing 400020, China)

The Yuzui Yangtze River Bridge is a suspension bridge with steel box girder and a main span of 616 meters, located in Chongqing. In order to solve the construction problem during the traction of the main cable under the steep terrain condition on both sides of the river, this study compared different kinds of traction methods with each other, and then a traction system of large plane circulation was adopted to do the traction of the main cable strand. It was the first time in China to use this kind of traction system, with which the construction task was completed successfully and effectively. In addition, about this traction system used in the traction of main cable strand of the Yuzui Yangtze River Bridge, this study briefly introduced the scheme selection, layout pattern and the equipment configuration, also summarized the application experience.

highway bridge; Yangtze River bridge; suspension bridge; main cable; construction

2013-07-31；

：2013-08-17

李芳軍(1975—)，男，高級工程師，1998年畢業(yè)于長沙鐵道學(xué)院橋梁工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：307554956@qq.com。

1004-2954(2014)05-0078-03

U448.27

：B

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.05.018