斜拉橋雨滴型分絲管鞍座錨固斜拉索施工技術(shù)

楊征杰 （中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

1 概 述

傳統(tǒng)矮塔斜拉橋斜拉索在索塔上或梁下錨固后在抗滑錨內(nèi)填充環(huán)氧砂漿進(jìn)行粘結(jié)，導(dǎo)致斜拉索出現(xiàn)問題后更換維修難度很大，且大部分斜拉索都采用光面鋼絞線或平行鋼絲，由于近年來空氣質(zhì)量嚴(yán)重下降，其防腐年限和斜拉索的使用壽命均得到嚴(yán)重的考驗(yàn)。雨滴型分絲管鞍座采用不銹鋼圓管壓制彎曲以后，與鞍座外殼及分絲管定位板組合焊接而成，最后在鞍座內(nèi)部填充C50細(xì)石混凝土，該新型鞍座在國(guó)內(nèi)斜拉橋上首次使用，其抗滑性能、抗疲勞性能和防腐性能均能滿足相關(guān)規(guī)范要求，且結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越、造價(jià)低、加工制造方便，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)單根換索及調(diào)索。穿索時(shí)每根無粘結(jié)鋼絞線只穿過對(duì)應(yīng)的鋼管，解決了穿索打絞的問題。該新型鞍座為大塊鋼板組焊而成，鞍座下部無索塔接觸面大，解決了傳統(tǒng)鞍座下部應(yīng)力過大的問題。斜拉索采用熱鍍鋅無粘結(jié)PE鋼絞線，梁下錨固端灌注防腐油脂，提高了防腐等級(jí)及斜拉索的使用年限。鞍座錨體范圍內(nèi)的鋼絞線在國(guó)內(nèi)首次采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲防護(hù)處理，該新型材料有很好的防腐性能及耐磨性能外，還有較好的耐陰極剝離性能和很高的拉伸強(qiáng)度，大大提高了斜拉索的防腐年限和使用壽命。

2 工程概況

圖1 新汴河特大橋1/2斜拉索及鞍座布置圖

徐州至明光高速公路新汴河特大橋全長(zhǎng)827m。主橋設(shè)計(jì)為獨(dú)塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋結(jié)構(gòu)，跨徑布置為60m+60m，全長(zhǎng)120m。全橋斜拉索共9對(duì)，為空間平行布置。梁上錨固點(diǎn)順橋向間距為4m，橫橋向間距為0.9m，最長(zhǎng)索長(zhǎng)101.4m，最短索長(zhǎng)33.3m，單根重0.85t～2.5t。斜拉索采用熱鍍鋅無粘結(jié)PE鋼絞線，鞍座錨體范圍內(nèi)的鋼絞線采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲噴涂。主塔高18.5m，采用鋼筋混凝土獨(dú)柱實(shí)心矩形截面，順橋向長(zhǎng)3m，橫橋向?qū)?m，布置在中央分隔帶上，并與主梁固接。塔上鞍座錨固為鞍座錨固，采用雨滴型不銹鋼分絲管鞍座，鞍座內(nèi)填充C50細(xì)石混凝土，塔上每對(duì)鞍座均為22孔分絲管結(jié)構(gòu)。新汴河特大橋斜拉索及鞍座布置如圖1所示。

3 工藝原理及流程

3.1 施工工藝原理

①在索塔及主梁施工階段，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高及坐標(biāo)將鞍座及預(yù)埋鋼管進(jìn)行預(yù)埋，澆筑混凝土前需進(jìn)行標(biāo)高和坐標(biāo)復(fù)核，正確無誤后方可澆筑混凝土。

②斜拉索施工前，將牽引鋼絲繩穿過預(yù)施工的斜拉索上部一組鞍座，鋼絲繩兩端在主梁上固定，在牽引鋼絲繩上安裝單孔錨及滑輪組。在主梁上將過渡管、延伸管、HDPE管、鋼錐管、熱熔接頭及轉(zhuǎn)向塊進(jìn)行預(yù)拼裝。利用塔吊與人工相結(jié)合的方式，將各類斜拉索管道利用滑輪組起吊并固定在斜拉索的預(yù)定位置。

③鋼絞線進(jìn)場(chǎng)后，進(jìn)行鋼絞線下料機(jī)鞍座錨體段聚脲噴涂等二次加工。加工完后將單根成盤的鋼絞線運(yùn)輸至橋面穿索點(diǎn)附近，利用穿索機(jī)將鋼絞線從預(yù)埋導(dǎo)管處穿過HDPE管至塔上鞍座處，然后將鋼絞線的一端與牽引鋼絲繩連接，利用卷揚(yáng)機(jī)將該束鋼絞線從錨固端鞍座引出到達(dá)另一側(cè)的預(yù)埋導(dǎo)管處，將鋼絞線端頭與連接器固定，利用牽引鋼絲繩將該端絞線向錨固端錨具內(nèi)推送，直至該端絞線穿出錨孔達(dá)到規(guī)定工作長(zhǎng)度,撤出牽引鋼絲繩，最后在錨固端錨具上裝上臨時(shí)工作夾片,用專用打緊器打緊錨固。

④整組鋼絞線全部穿好后進(jìn)行鋼絞線張拉，張拉完后進(jìn)行緊索、減振器及抗滑錨的安裝，檢查無誤后將斜拉索的各類保護(hù)管道進(jìn)行調(diào)整，封閉加固，最后進(jìn)行錨頭保護(hù)。

3.2 施工工藝流程（見圖2）

圖2 斜拉索施工工藝流程圖

4 斜拉索施工技術(shù)

4.1 鞍座構(gòu)造及定位

斜拉索在索塔上的錨固方式為國(guó)內(nèi)首次采用的雨滴型不銹鋼分絲管鞍座，鞍座內(nèi)填充C50細(xì)石混凝土。該鞍座分絲管由壁厚2mm、外徑32mm不銹鋼圓管壓制后再彎曲而成，然后將鞍座鋼板外殼、分絲管定位板及分絲管組裝焊接成整體，最后在鞍座內(nèi)填充C50細(xì)石混凝土及焊接剪力釘。該種新型帶剪力釘分絲管鞍座能實(shí)現(xiàn)斜拉索單根換索及調(diào)索，提高了鞍座處斜拉索的抗滑性能、抗疲勞性能和防腐性能，且結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越、造價(jià)低、加工制造方便。采用分絲管鞍座，能避免鋼絞線穿索過程中的纏繞打絞的問題，該鞍座采用鋼板組裝焊接而成，鞍座下部無索塔接觸面大，解決了傳統(tǒng)鞍座下部應(yīng)力過大的問題。

塔上鞍座采用坐標(biāo)法定位，即以控制鞍座的頂點(diǎn)和進(jìn)出口點(diǎn)來保證鞍座的空間位置。為確保鞍座的定位符合設(shè)計(jì)要求，斜拉索鞍座安裝工作以勁性骨架為依托。先在勁性骨架橫聯(lián)位置初步放樣出鞍座的位置，在橫聯(lián)中間焊接槽鋼，作為鞍座的底托；再按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)精確放樣出鞍座底軸線上的兩個(gè)點(diǎn)（平面位置、高程），用塔吊吊裝已經(jīng)標(biāo)出上下軸線的鞍座，底部軸線固定在放樣出的兩個(gè)點(diǎn)上，上部用手拉葫蘆臨時(shí)固定在勁性骨架的桁架柱和橫聯(lián)上，測(cè)量軸線上兩個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，對(duì)比設(shè)計(jì)坐標(biāo)，利用手拉葫蘆進(jìn)行位置調(diào)整，直至調(diào)整到偏差滿足規(guī)范要求；然后進(jìn)行初步焊接固定，再復(fù)測(cè)鞍座的位置，滿足要求后進(jìn)行索鞍的完全固定。鞍座平面圖見圖3及鞍座斷面圖見圖4。

圖3 鞍座1/2平面圖

圖4 鞍座斷面圖

4.2 鋼絞線聚脲噴涂施工

根據(jù)以往類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，為防止浪費(fèi)，斜拉索鋼絞線根據(jù)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度在廠家定尺加工生產(chǎn)，材料進(jìn)場(chǎng)后根據(jù)設(shè)計(jì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行下料。下料時(shí)要注意保護(hù)鋼絞線外包PE護(hù)套不受損壞，若有破損之處，應(yīng)修補(bǔ)完善，若損壞嚴(yán)重難以修補(bǔ)，則應(yīng)棄用此根鋼絞線。為了保證鋼絞線下料長(zhǎng)度準(zhǔn)確，除保證鋼絞線行走路線為直線外，還應(yīng)遵守長(zhǎng)度丈量、標(biāo)識(shí)復(fù)核的下料原則。

為提高斜拉索的防腐性能和使用年限，斜拉索采用熱鍍鋅無粘結(jié)PE鋼絞線，同時(shí)為提高鞍座錨體范圍內(nèi)的鋼絞線的防腐耐磨性能，該工程在國(guó)內(nèi)首次采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲噴涂處理，該新型材料除有很好的防腐性能及耐磨性能外，還有較好的耐陰極剝離性能和很高的拉伸強(qiáng)度。

聚脲噴涂體系分雙組份鐵紅聚氨酯改性防腐底漆、手工修補(bǔ)聚脲中間漆、鋼絞線專用防腐聚脲面漆。底漆采用手持噴槍噴涂施工，噴槍宜垂直于待噴鋼絞線表面，距離以0.3m~0.5m為宜，移動(dòng)速度均勻；噴涂順序?yàn)橄壬虾笙?，連續(xù)作業(yè)；一次多遍、縱橫交叉噴涂至設(shè)計(jì)要求的厚度。中間漆采用專門設(shè)計(jì)的施工工具進(jìn)行涂刷，即在塑料盒上鉆眼使其卡在鋼絞線上，塑料盒能在鋼絞線上來回滑動(dòng)，施工時(shí)將配制好的手工修補(bǔ)聚脲倒入塑料盒中，緩慢勻速向前滑動(dòng)，使手工修補(bǔ)聚脲均勻填充于鋼絞線縫隙中。面漆采用聚脲專用噴涂機(jī)施工，噴涂時(shí)每遍厚度控制在0.5mm左右，從不同的角度均勻進(jìn)行噴涂，先上后下，控制好槍口與鋼絞線的距離，確保涂層均勻覆蓋。噴涂時(shí)采取薄遍多次的方法進(jìn)行，最終厚度達(dá)到2mm±0.5mm。鋼絞線防腐耐磨層構(gòu)造圖見圖5。

圖5 鋼絞線防腐耐磨層構(gòu)造圖

4.3 牽引吊裝系統(tǒng)及錨具安裝

斜拉索安裝采用導(dǎo)向鋼絲繩進(jìn)行牽引，塔吊配合吊裝的方法進(jìn)行。即在預(yù)安裝的斜拉索上部一組鞍座內(nèi)穿引一根鋼絲繩，鋼絲繩兩端在主梁上固定，在牽引鋼絲繩上安裝單孔錨及滑輪組。主要用于過渡管、延伸管、HDPE管及鋼錐管的吊裝和預(yù)安裝。吊裝時(shí)利用塔吊與人工相結(jié)合的方式，將各類斜拉索管道配合滑輪組起吊并固定在斜拉索預(yù)定位置。

斜拉索梁下錨具安裝前應(yīng)檢查錨孔，使之保持清潔無污。由于錨具由多個(gè)零部件組成，運(yùn)到工地后不得隨意擰動(dòng)密封裝置及定位螺栓。錨具安裝采用塔吊吊裝、人工配合的方式，安裝好后采用鋼絞線臨時(shí)固定。

4.4 HDPE管焊接及管道安裝

HDPE焊接前，計(jì)算出斜拉索所需HDPE管的長(zhǎng)度，焊接時(shí)用支架或枕木將套管架立，防止HDPE套管損傷。HDPE管的連接采用發(fā)熱式工具對(duì)焊方式。HDPE管焊接前，將管材放置于夾緊裝置內(nèi)并將之夾緊，在壓力作用下用平行機(jī)動(dòng)旋刀削平兩個(gè)管材的被焊端面，并保證這兩個(gè)端面相互接觸時(shí)滿足規(guī)范要求。HDPE管焊接好以后，將過渡管、延伸管、HDPE管、鋼錐管及連接裝置組裝，用鋼絲繩分段固定，用塔吊起吊慢慢提升，人工同步配合用滑輪組拽拉。拽拉過程中控制好起吊速度和預(yù)定位置，直至將套管起吊至塔上管口附近并將其固定。

4.5 斜拉索穿索及張拉

①將單根成盤的鋼絞線運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，將索盤吊裝于放線架上，因掛索時(shí)從HDPE管下端向上牽引，將放線方向朝向梁端預(yù)埋管處，放線架與預(yù)埋管之間應(yīng)設(shè)鋪墊及導(dǎo)向，以防鋼絞線PE損傷。掛索采用穿索機(jī)進(jìn)行，將盤上鋼絞線的一端從HDPE套管往上穿，到達(dá)塔上時(shí)由塔上工作人員送進(jìn)索鞍相應(yīng)分絲管中，過索鞍后穿進(jìn)塔柱另一側(cè)HDPE套管，到預(yù)埋管口時(shí)與穿索器連接好，繼續(xù)將鋼絞線往前送直至該端鋼絞線穿出梁下錨具相應(yīng)錨孔并達(dá)到規(guī)定工作長(zhǎng)度,將鋼絞線的另一端同樣穿出梁下錨具相應(yīng)錨孔并達(dá)到規(guī)定工作長(zhǎng)度，至此單根穿索完成。

②掛索完成以后即可進(jìn)行張拉。為使每根斜拉索各鋼絞線索力均勻，張拉時(shí)采用等值張拉法張拉。每根斜拉索各鋼絞線均逐根掛索并用YDCS160-150型千斤頂進(jìn)行張拉。加載至10%張拉力時(shí)測(cè)初始伸長(zhǎng)值；用壓力表讀數(shù)控制最后一級(jí)張拉力，使之跟傳感器顯示值相對(duì)應(yīng)時(shí)，測(cè)終止伸長(zhǎng)值。裝上工作夾片，適度打緊，卸壓至2MPa時(shí)測(cè)回縮值后錨固。在掛索結(jié)束后，即拆出傳感器，并按傳感器拆除時(shí)的讀數(shù)再進(jìn)行補(bǔ)張拉。在單根張拉完每一根鋼絞線后，應(yīng)嚴(yán)格控制工作夾片的跟進(jìn)平整度。在單根張拉過程中，應(yīng)同時(shí)均衡進(jìn)行加載，力求兩端伸長(zhǎng)值的不均勻值應(yīng)控制在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。

4.6 附屬設(shè)施安裝

斜拉索張拉完后進(jìn)行緊索，即在管口索夾旁相應(yīng)的位置裝上一套緊索器將索收緊，使之成型至設(shè)計(jì)斷面。將組裝好的減振器推入主梁預(yù)埋鋼導(dǎo)管內(nèi)，直至減振器端面與鋼導(dǎo)管管口持平，再收緊螺栓，按內(nèi)縮外漲原理，使其內(nèi)外分別與索體和鋼導(dǎo)管管壁緊緊相貼。用鍥緊千斤頂將鍥塊頂入抗滑錨的鍥槽內(nèi)。塔上轉(zhuǎn)向塊由壓緊板、橡膠密封墊及過渡墊構(gòu)成；待穿索張拉完成以后，將轉(zhuǎn)向塊與導(dǎo)管連接法蘭用螺栓擰緊，通過螺栓擠壓過渡墊，使其變形緊裹鋼絞線。梁下防松裝置安裝前，將錨頭兩端多余的鋼絞線切除，確保鋼絞線端頭平整光滑。安裝夾片防松裝置，用專用扳手將各空心螺栓旋緊，空心螺栓與夾片間墊有4片蝶簧，以隨時(shí)保持對(duì)夾片的壓緊力。錨頭保護(hù)采用在罩內(nèi)灌注防腐油脂，可使絞線防腐，又可為以后換索提供方便。

5 結(jié) 語

徐州至明光高速公路新汴河特大橋主橋斜拉索在設(shè)計(jì)上開闊思路，大膽創(chuàng)新，在國(guó)內(nèi)首次采用雨滴型不銹鋼分絲管鞍座及鞍座錨體段鋼絞線采用斜拉橋鋼絞線雙組份純聚脲防護(hù)處理等一系列新材料及新工藝。新材料及新工藝的使用也給工程施工提出了更高的要求和施工難度。通過現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐，總結(jié)了該類斜拉索施工的技術(shù)要點(diǎn)和操作流程，積累了施工經(jīng)驗(yàn)。目前該橋已完成第九對(duì)斜拉索安裝，該橋的施工將對(duì)今后類似工程施工具有參考及推廣價(jià)值。

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