三塔兩跨懸索橋主纜架設(shè)施工簡介

張平 楊銀波

摘 要：泰州大橋為國內(nèi)外首座千米級三塔兩跨懸索橋，主纜架設(shè)作為懸索橋上部結(jié)構(gòu)安裝工程最為重要的施工。本文簡要介紹索股牽引、橫移、整形、入鞍、索股垂度調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)及施工工藝。

關(guān)鍵詞：三塔兩跨 懸索橋 雙線往復(fù)式牽引系統(tǒng) 主纜架設(shè) 施工方法

1 工程概況

泰州長江公路大橋為三塔兩跨連續(xù)懸索橋，跨度為390m+1080m+1080m+390m，主纜矢跨比為 1/9，主纜采用預(yù)制平行鋼絲索股，每股由91根直徑為5.2mm 鍍鋅高強(qiáng)鋼絲組成，全橋兩根主纜，主纜橫橋向間距為34.8m，每根主纜由169根索股組成，單根索股無應(yīng)力長約3100m，重47t。索股用定型捆扎帶綁扎而成，兩端設(shè)熱鑄錨頭。主纜索股經(jīng)成型調(diào)整按一定排列置入散索鞍、主索鞍鞍槽內(nèi)固定。索股經(jīng)過緊纜而形成主纜結(jié)構(gòu)。索股編號及排列斷面、主纜擠圓后斷面、索股斷面見圖1。

圖1 索股編號及排列斷面、主纜擠圓后斷面、索股斷面示意圖（單位：mm）

2 索股架設(shè)牽引系統(tǒng)

索股架設(shè)采用雙線往復(fù)式牽引系統(tǒng)和門架拽拉牽引方式，上下游各一套。牽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成包括：北錨放索機(jī)構(gòu)、北錨水平轉(zhuǎn)向輪和水平轉(zhuǎn)向輪支架、錨碇門架及錨碇門架導(dǎo)輪組、錨索鞍門架導(dǎo)輪組（北錨、南錨）、塔頂導(dǎo)輪組（北塔、中塔、南塔）、貓道門架及貓道門架導(dǎo)輪組、南錨碇前導(dǎo)向輪、南錨碇后導(dǎo)向輪和25t 卷揚(yáng)機(jī)、牽引索、拽拉器、各部位托滾等。牽引索位于每根主纜中心線兩側(cè)，呈對稱布置，兩索間距為2m。雙線往復(fù)式牽引系統(tǒng)總體布置見圖2。

圖2 雙線往復(fù)式牽引系統(tǒng)布置圖

3 架設(shè)施工前準(zhǔn)備工作

① 檢查各牽引機(jī)具設(shè)備是否安裝牢固，牽引機(jī)具設(shè)備包括卷揚(yáng)機(jī)、轉(zhuǎn)向輪、導(dǎo)向輪、門架導(dǎo)輪組、貓道托滾、滾筒、回轉(zhuǎn)輪、索股放索架等。② 檢查各種輔助設(shè)備是否齊全：包括索股錨頭連接器、魚雷夾、索股整形器、索股入鞍轉(zhuǎn)換裝置、形狀保持器、入錨拉伸器、木錘、木楔塊、后錨頭托動小車等。③ 驗收各工平臺：包括上錨通道、錨體操作平臺、貓道面層以及錨碇等。④ 雙線往復(fù)式牽引系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行，確保能夠正常運(yùn)行。

4 索股架設(shè)

索股架設(shè)采用門架拽拉式雙線往復(fù)牽引系統(tǒng)從北岸向南岸進(jìn)行牽引。架設(shè)順序按索股編號從1#—169#依次進(jìn)行。以設(shè)計編號為 1#、29#索股做為基準(zhǔn)索股，其余為一般索股。

4.1 索股牽引

①用60t龍門吊把索盤安裝于放索架上， 25t吊車放出索股前端錨頭牽引至回轉(zhuǎn)輪支架前端與拽拉器連接。

② 啟動25t牽引卷揚(yáng)機(jī)，牽引過程中兩臺25t卷揚(yáng)機(jī)保持同步進(jìn)行，收、放速度一，。牽引速度控制在15～25m/min（邊跨15～20m/min，主跨15～25m/min）。

③ 當(dāng)索股在放索盤內(nèi)還剩2～3圈時，放慢牽引速度，放出后錨頭停止?fàn)恳玫踯囕o助將后錨頭與放索盤反拉連接解除，放在托動小車上，卷揚(yáng)機(jī)慢速牽引后錨頭到上錨通道，用塔吊將錨頭吊出放入錨室。

④ 索股錨頭牽引到北錨斜坡，卷揚(yáng)機(jī)停止?fàn)恳?，用塔吊輔助將錨頭放入錨室。兩端錨頭放入錨室，待各索鞍處入鞍完成利用手拉葫蘆配合，將索股兩端錨頭通過拉桿錨固。

⑤ 上、下游索股架設(shè)對稱同步，相差不超過6束。

4.2 索股提升橫移

在索鞍前后20m處安裝握索器與索股連接，啟動門架上卷揚(yáng)機(jī)，索股提離貓道托滾，用門架上入鞍轉(zhuǎn)換裝置配合手拉葫蘆，提起橫移至鞍槽上方。提升時，應(yīng)確認(rèn)全線索股脫離貓道托滾，且索股提升后，人員不得進(jìn)入提高的索股下方。

4.3索股整形

索鞍的鞍槽為矩形，索股斷面為六邊形，入鞍前將該部分索股斷面整形為矩形斷面。在索鞍對應(yīng)位置標(biāo)記點(diǎn)前后3m安裝六邊形夾具，解除兩夾具間索股的綁扎帶，在距離六邊形夾具1m處開始整形，人工用木錘敲打索股，用整形刀片進(jìn)行斷面梳理，使索股由六邊形變?yōu)樗倪呅?，整理成?guī)則斷面后，在索股頂面入鞍長度范圍內(nèi)增設(shè)3根填充絲，用四邊形夾具夾緊綁扎帶綁扎。

4.4 索股入鞍

待主、散索鞍處索股全部整形完畢后，將索股置入主、散索鞍相應(yīng)的鞍槽內(nèi)。索股入鞍順序為：中塔主索鞍由南向北和由北向南交替進(jìn)行，邊塔索鞍由邊跨側(cè)向主跨側(cè)，散索鞍由錨跨向邊跨方向依次入鞍。防止上下層索股擠壓，每根新索股入鞍時索股中心預(yù)偏垂度預(yù)臺高，主跨跨中預(yù)抬高300～400mm，邊跨跨中預(yù)抬高100～200mm。

4.5索股入錨

索股入鞍后，利用錨室塔吊吊起錨頭，通過錨室內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)反拉索股錨頭，將索股兩端錨頭與該索股相應(yīng)位置錨固系統(tǒng)連接錨固。索股兩端錨頭引入錨固系統(tǒng)前，將索股理順，對鼓絲段進(jìn)行疏理，不得將其留在錨跨內(nèi)。

5索股垂度調(diào)整

主纜索股垂度調(diào)整分基準(zhǔn)索股垂度調(diào)整和一般索股垂度調(diào)整?；鶞?zhǔn)索股垂度調(diào)整方法是絕對高程法，一般索股垂度調(diào)整方法是相對基準(zhǔn)索股進(jìn)行垂度調(diào)整。1#～28#索股以1#索為基準(zhǔn)索，29#～169#索股以29#索為基準(zhǔn)索。

5.1 索股調(diào)整條件

①白天架設(shè)的索股，垂度調(diào)整在溫度相對穩(wěn)定、沒有雨霧、風(fēng)速不大于7.9m/s夜間進(jìn)行。②調(diào)整前對外界氣溫和索股溫度測量。測點(diǎn)沿長度方向布置為：邊跨跨中、塔頂、主跨跨中、散索鞍處共9個斷面；測點(diǎn)沿斷面方向布置為：索股上緣及下緣。滿足索股溫度穩(wěn)定條件是：長度方向溫差T2?C，斷面方向溫差T1?C。

5.2 索股調(diào)整順序

①調(diào)整順序是先主跨后邊跨。在索股上相應(yīng)于索鞍處、邊跨跨中、主跨跨中和兩端錨頭附近共設(shè)十一個標(biāo)志點(diǎn)，做為參考點(diǎn)。

②垂度調(diào)整時，將索股標(biāo)志A點(diǎn)對準(zhǔn)中塔主索鞍標(biāo)志點(diǎn)用木楔塊固定。A點(diǎn)固定后，主跨垂度通過邊索鞍鞍槽內(nèi)索股滑移量調(diào)整；邊跨垂度通過散索鞍鞍槽內(nèi)滑移量調(diào)整。

③用安裝在索鞍上的手拉葫蘆配合滑輪組，對索鞍位置索股收放，調(diào)整。錨跨側(cè)用千斤頂張拉索股調(diào)整。

④ 垂度調(diào)整完成，在索鞍出口處畫上固定標(biāo)記，以便后續(xù)索股架設(shè)時檢查有無滑移。

5.3 基準(zhǔn)索股垂度調(diào)整

基準(zhǔn)索股垂度調(diào)整前，測定各跨跨長、塔頂標(biāo)高及變化、邊主塔索鞍預(yù)偏量、散索鞍預(yù)偏量、氣溫、索股溫度等之后計算出基準(zhǔn)索股垂度，確定調(diào)整量再進(jìn)行調(diào)整。垂度調(diào)整好連續(xù)觀側(cè)3天，測量結(jié)果均未超過允許偏差范圍，則基準(zhǔn)索股垂度調(diào)整完成。

5.4 一般索股垂度調(diào)整

一般索股是依據(jù)相對于基準(zhǔn)索股進(jìn)行相對垂度調(diào)整。垂度調(diào)整手段仍是通過主、散索鞍處索股放松或收緊，達(dá)到調(diào)整線形為目的。監(jiān)控組計算出各相對基準(zhǔn)索股與1#、29#索股理論垂度值。一般索股調(diào)整高差的測量方法見圖3。

圖3 一般索股調(diào)整高差測量方法（圖中d0、d1為索股實(shí)測直徑）

5.5 索股架設(shè)精度控制

索股架設(shè)精度影響主纜線形、吊索長度及成橋結(jié)構(gòu)受力等，提高索股架設(shè)精度是索股架設(shè)階段重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)。

A 基準(zhǔn)索股標(biāo)高程允許偏差：主跨跨中±L/20000（絕對值為±54mm），邊跨±L/10000。

B 上下游基準(zhǔn)索股相對高差：±10mm。

C 一般索股相對于基準(zhǔn)索股高差：0～+5mm。

6 索股張力調(diào)整

錨跨張力采用千斤頂調(diào)整，松緊拉桿螺母使錨跨索股張力達(dá)到設(shè)計要求。錨跨張力與設(shè)計值誤差控制在10kN 范圍內(nèi)。錨跨張力在溫度穩(wěn)定的夜間調(diào)整，調(diào)整好在索鞍處用木楔預(yù)壓緊，并在索鞍出口處作好標(biāo)記線。

7 索股架設(shè)過程中抗風(fēng)措施

已架索股用吊帶綁扎通過手拉葫蘆與貓道連接，使貓道和索股在風(fēng)作用下共同偏移，防止相對撞擊擺動，影響索股調(diào)整精度和遇強(qiáng)風(fēng)主纜與貓道擺動不一致主纜損傷。架設(shè)完10根索股后，便于主、邊跨各索股排列和形狀保持，每隔一定間距安裝一個V型保持器。

8 結(jié)束語

泰州長江大橋是世界首座三塔兩跨懸索橋，每跨跨徑均為1080米，主纜長3117米，主纜架設(shè)采用了雙線往復(fù)式牽引系統(tǒng)和門架拽拉牽引方式，該系統(tǒng)牽引系統(tǒng)因牽引索往返沒有空行程，牽引效率高，平均每天牽引三根，經(jīng)過三個多月施工完成主纜架設(shè)。泰州大橋主纜安裝技術(shù)，為今后三塔兩跨懸索橋設(shè)計與施工提供有力的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛光雄，牛亞洲，程建新，張永福，李冰潤揚(yáng)大橋懸索橋主纜架設(shè)施工技術(shù)[J] 橋梁建設(shè)2004（4）： 32-35.

[2]葉碩 西堠門大橋主纜索股架設(shè)施工[M] 世界橋梁 2011（3）： 17-20

[3]常大寶 泰州長江大橋主纜架設(shè)施工技術(shù)與控制指標(biāo)[M] 中外公路2011（5） ： 145-148

[4]廖燦，張念來，易繼武 矮寨特大懸索橋主纜架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)[J]施工技術(shù)2013（5） ： 42-46