港珠澳大橋九洲航道橋斜拉索安裝技術(shù)
相關(guān)鏈接： 中國(guó)安全網(wǎng) 中國(guó)質(zhì)量網(wǎng) 中國(guó)論文網(wǎng) 中國(guó)資訊網(wǎng)
田永強(qiáng)
（中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢430050）
[摘要]港珠澳大橋九洲航道橋?yàn)樾崩瓨颍灿行崩?4根。斜拉索均采用PESC7 -451規(guī)格，最長(zhǎng)索139. 536m，單根斜拉索最大重19. 716 5t。斜拉索的安裝工序主要包括斜拉索運(yùn)輸、上橋、塔端掛設(shè)、展索、梁端軟牽引及梁端張拉等。對(duì)其施工工藝特點(diǎn)以及施工過(guò)程控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)。
[關(guān)鍵詞]橋梁工程；斜拉橋；斜拉索；安裝
[中圖分類(lèi)號(hào)]U448. 27 [文章編號(hào)]1002-8498(2016)11-0028-04
1 工程概況
1.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介
港珠澳大橋是連接香港、珠海、澳門(mén)三地的世界級(jí)跨海通道工程，該項(xiàng)工程對(duì)珠江三角洲地區(qū)的改革和發(fā)展，以及港澳地區(qū)的持續(xù)繁榮穩(wěn)定等具有重要戰(zhàn)略意義。港珠澳大橋主體橋梁工程CB05合同段最靠近珠海、澳門(mén)側(cè)，起點(diǎn)里程K29 +237，終點(diǎn)里程K35 +890，主橋九洲航道橋是雙塔中央單索面鋼一混組合梁斜拉橋，主跨設(shè)計(jì)單孔雙向通航，橋跨布置為( 85+127.5+268+127.5+85)m，全長(zhǎng)693m。全橋共6個(gè)橋墩，其中206，207號(hào)墩為主塔墩，采用鋼．混結(jié)構(gòu)“風(fēng)帆”造型，由豎直的塔柱和彎曲的曲臂組成，塔高114. 7m，塔頂標(biāo)高120. 020m。主梁采用分離式開(kāi)口鋼箱+混凝土橋面板的組合截面。九洲航道橋布置如圖1所示。
斜拉索采用中央雙索面豎琴形布置，兩索面橫向間距1. 0m。斜拉索梁端為張拉端，采用錨管直接錨固于聯(lián)系兩分離式鋼梁的箱形橫梁上，縱向索距12. 5m;塔端為錨固端，采用鋼錨箱錨固，錨點(diǎn)豎向間距6. 1m。全橋共有64根斜拉索，均采用PESC7-451規(guī)格，為直徑7mm高強(qiáng)度平行鋼絲拉索，鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn) p k=1 770MPa，彈性模量E=2.0×105 M Pa，表面采用鋅-5%鋁混合稀土合金鍍層，鋼絲用高強(qiáng)纏包帶纏緊后外層采用雙層PE護(hù)套。斜拉索編號(hào)如圖2所示。斜拉索最長(zhǎng)139. 536m，單根（不含錨具）最大重19. 716 5t。索體結(jié)構(gòu)如圖3所示。
1.2斜拉索施工難點(diǎn)
九洲航道橋斜拉索由于自身結(jié)構(gòu)參數(shù)、鋼塔外形構(gòu)造、施工條件等各方面因素導(dǎo)致安裝施工的主要技術(shù)難點(diǎn)如下。
1)由于橋址靠近澳門(mén)國(guó)際機(jī)場(chǎng)，受航空限高要求，掛索施工無(wú)法依常規(guī)采用塔式起重機(jī)設(shè)備，從而采用了塔頂?shù)跫艿姆绞教嵘崩�，增加了塔端掛設(shè)的難度，對(duì)其安全保障措施提出了更高要求。
2)由于塔柱設(shè)計(jì)包含了曲臂結(jié)構(gòu)，曲臂與主塔之間存在一定距離的索導(dǎo)管，穿索時(shí)采用人工對(duì)孔后，塔端牽引距離變長(zhǎng)，工藝較為復(fù)雜。同時(shí)，特別為對(duì)孔施工人員設(shè)計(jì)了吊籃設(shè)施作為操作平臺(tái)，為吊籃內(nèi)施工人員的安全帶系掛設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的母繩，為安全穿索提供了保障。
3)由于橋面同時(shí)作業(yè)的橋面板濕接縫等施工以及設(shè)計(jì)鋼箱梁面兩索之間空擋等原因，橋面用于展索的位置極為有限，因此展索工藝復(fù)雜。從而施工中不得不一邊采用起重機(jī)吊起一邊采用展索導(dǎo)向架進(jìn)行展索，各方施工人員密切配合才可順利完成施工。
4)海上施工環(huán)境時(shí)有大風(fēng)大雨天氣，各項(xiàng)技術(shù)工藝、安全與工期保證措施必須科學(xué)合理并能適時(shí)調(diào)整。
2施工準(zhǔn)備
2.1 主要設(shè)備配置
1)張拉設(shè)備分別配備12 000kN千斤頂及配套的撐腳、張拉桿、連接套和15 000kN千斤頂及配套的撐腳、張拉桿、連接套各4套。
2)卷?yè)P(yáng)機(jī)配置 共配備100kN卷?yè)P(yáng)機(jī)6臺(tái)、50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)5臺(tái)、15kN卷?yè)P(yáng)機(jī)1臺(tái)。
3)梁端張拉施工掛籃 梁端配置斜拉索掛設(shè)、張拉作業(yè)平臺(tái)若干組。
4)塔頂掛索吊架 針對(duì)九洲航道橋斜拉索施工特點(diǎn)，采用2套200kN級(jí)掛索吊架作為塔端掛索時(shí)的斜拉索起吊設(shè)備。掛索吊架由塔頂?shù)跫芎蜖恳到y(tǒng)兩部分組成，其中塔頂?shù)跫懿糠衷谒惭b時(shí)提前設(shè)置在塔頂，牽引系統(tǒng)在掛索施工前進(jìn)行安裝，掛索吊架施工布置如圖4所示。
2.2 斜拉索安裝工況索力分析
根據(jù)設(shè)計(jì)提供的索力及斜拉索相關(guān)技術(shù)資料，由施工監(jiān)控單位計(jì)算安裝牽引力，以中跨斜拉索為例，中跨側(cè)斜拉索安裝牽引力如表1所示，確定合理的施工方法指導(dǎo)施工。
2.3成品索檢驗(yàn)
斜拉索出廠(chǎng)前，按設(shè)計(jì)要求對(duì)斜拉索放絲、扭絞、纏帶、雙層擠塑、精下料、穿絲、鐓頭、灌錨、超張拉檢驗(yàn)、包裝、標(biāo)志等性能進(jìn)行全過(guò)程檢驗(yàn)。斜拉索到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，查驗(yàn)每根成品索的質(zhì)量保證書(shū)。對(duì)進(jìn)行了非常規(guī)試驗(yàn)的，需提供檢驗(yàn)報(bào)告。
2.4關(guān)鍵設(shè)備驗(yàn)收
斜拉索安裝施工前，對(duì)塔頂?shù)跫艿膾焖鞯跫芟到y(tǒng)、施工掛籃及卷?yè)P(yáng)機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行檢查驗(yàn)收和試運(yùn)行驗(yàn)收工作，合格后投入使用，以確保使用安全。
3斜拉索的安裝施工
斜拉索的安裝施工主要包括吊裝上橋、塔端掛設(shè)、展索、梁端牽引、張拉、索力檢測(cè)及調(diào)索等工序。根據(jù)斜拉索長(zhǎng)度、質(zhì)量、設(shè)備的起重能力以及塔端高度、橋面環(huán)境、航空限高等要求，1~8號(hào)斜拉索在具體實(shí)施過(guò)程中有一些不同。
3.1斜拉索吊裝上橋與存放
斜拉索由海上船舶運(yùn)輸?shù)竭_(dá)橋位，采用浮吊或橋面汽車(chē)式起重機(jī)吊裝上橋，成盤(pán)斜拉索起吊時(shí)設(shè)3個(gè)吊點(diǎn)，使用專(zhuān)用的吊裝帶，以保護(hù)好PE護(hù)套與錨頭螺紋。吊裝上橋后存放在專(zhuān)用索盤(pán)上，索體下端鋪設(shè)方木支墊，并在方木與索體間加一定厚度的軟質(zhì)隔離物（如棉氈等）。
3.2塔端及曲臂掛索
在梁面設(shè)置1臺(tái)50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)作為錨杯進(jìn)入索導(dǎo)管時(shí)的牽引動(dòng)力設(shè)備。50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩通過(guò)橋面轉(zhuǎn)向裝置，由人孔進(jìn)入塔內(nèi)到達(dá)塔頂，經(jīng)過(guò)塔頂轉(zhuǎn)向裝置從塔頂通過(guò)人孔進(jìn)入塔內(nèi)，再到達(dá)對(duì)應(yīng)斜拉索錨墊板位置，然后從索導(dǎo)管內(nèi)穿出并下放到梁面。
1)塔柱側(cè)塔端掛設(shè)時(shí)，在距離錨杯端部一定距離位置（索導(dǎo)管長(zhǎng)度+2m）采用200kN軟質(zhì)吊裝帶和1套哈弗夾設(shè)置1個(gè)吊點(diǎn)，1~4號(hào)索采用汽車(chē)式起重機(jī)與50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)配合完成斜拉索塔端掛設(shè)，5～8號(hào)索或掛索吊架與50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)配合完成斜拉索塔端掛設(shè)。
2)1～3號(hào)索曲臂側(cè)塔端掛設(shè)時(shí)，在距離錨杯端部4m位置，采用200kN軟質(zhì)吊裝帶和1套哈弗夾設(shè)置1個(gè)吊點(diǎn)。采用350kN汽車(chē)式起重機(jī)進(jìn)行塔端掛設(shè)，當(dāng)錨杯進(jìn)入索導(dǎo)管后，在前一根斜拉索索導(dǎo)管位置設(shè)置1個(gè)吊點(diǎn)，利用1臺(tái)100kN倒鏈對(duì)斜拉索進(jìn)行臨時(shí)提升固定，汽車(chē)式起重機(jī)松鉤，將斜拉索吊點(diǎn)移至距離錨杯端部一定距離（索導(dǎo)管長(zhǎng)度+1m）處，再次采用350kN汽車(chē)式起重機(jī)進(jìn)行起吊，完成斜拉索塔端掛設(shè)。
3)4～8號(hào)索曲臂側(cè)塔端掛設(shè)時(shí)，在索體上采用200kN軟質(zhì)吊裝帶設(shè)置2個(gè)吊點(diǎn)，第1個(gè)吊點(diǎn)設(shè)置在距離錨杯端部4m左右處；第2個(gè)吊點(diǎn)設(shè)置在距離錨杯端部一定距離（索導(dǎo)管長(zhǎng)度+1m）處，采用200kN卡環(huán)使吊點(diǎn)與掛索吊架拽拉器連接。錨杯進(jìn)入索導(dǎo)管時(shí)，豎向位置采用掛索吊架進(jìn)行調(diào)整。橫向位置調(diào)整時(shí)，在并排的另一索導(dǎo)管內(nèi)引出1根千斤繩（另一端錨固在塔內(nèi)錨墊板上），施工人員乘坐吊籃在其同一高度采用倒鏈進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)向錨杯進(jìn)入塔端索導(dǎo)管，曲臂側(cè)塔端掛索施工如圖5所示。
3.3梁面展索
1，2號(hào)索先進(jìn)行塔端掛索后開(kāi)始橋面展索，塔端掛設(shè)完成后，放索盤(pán)上剩余索體長(zhǎng)度較短，因此采用脫空展索方式進(jìn)行展索。3～8號(hào)索吊裝上橋后放置在鋼梁端部的250kN放索盤(pán)上，采用350kN汽車(chē)式起重機(jī)將索體展開(kāi)6~8m長(zhǎng)度，并將固定端錨杯放置在錨杯小車(chē)上。橋面350kN汽車(chē)式起重機(jī)通過(guò)1套輥輪將索體吊起，以防止展索過(guò)程中放索盤(pán)碰傷斜拉索PE護(hù)套，在放索盤(pán)前方設(shè)置1套展索導(dǎo)向架，保證索體在橋面上順直展開(kāi)。橋面50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩放出并與固定端錨杯相連，啟動(dòng)50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引橋面展索，展索過(guò)程中，索體與梁面之間間隔4~5m放置1臺(tái)單軸小車(chē)，防止索體與梁面接觸造成損傷，單軸小車(chē)與索體之間設(shè)置橡膠墊。
3.4梁端牽引
梁端卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引之前，在張拉端錨杯后端分別安裝連接套、張拉桿( Tr295mm×20mm×2 350mm)。在距梁端錨杯4~6m處的索體上安裝400kN專(zhuān)用哈弗夾，用300kN軟制吊裝帶（走雙）設(shè)置牽引點(diǎn)，與400kN梁面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)相連。哈弗夾上設(shè)置吊點(diǎn)，采用汽車(chē)式起重機(jī)吊起，啟動(dòng)梁面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)，當(dāng)張拉桿牽引到梁面索導(dǎo)管口時(shí)，利用汽車(chē)式起重機(jī)調(diào)整張拉桿傾角，使其與梁端索導(dǎo)管軸線(xiàn)一致。此過(guò)程由專(zhuān)人指揮索體提升速度，嚴(yán)防張拉桿絲扣受損。當(dāng)張拉桿及錨杯全部進(jìn)入索導(dǎo)管時(shí)，在索導(dǎo)管下端口上鋪設(shè)防護(hù)襯墊，嚴(yán)防牽引后期索體與索導(dǎo)管下端口直接接觸造成損傷。當(dāng)張拉桿露出梁下錨杯螺母時(shí)停止?fàn)恳�，梁下工作人員安裝張拉桿副螺母，以保證后期牽引安全。繼續(xù)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，同時(shí)旋緊張拉桿副螺母，直至將錨杯分絲板牽引到距梁端錨墊板一定距離（具體通過(guò)索力計(jì)算），停止卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，安裝副張拉桿( Tr180mm×10mm×1 700mm)和張拉機(jī)具，準(zhǔn)備開(kāi)始梁下硬性牽引及張拉。
3.5 斜拉索張拉及索力調(diào)整
1)張拉前準(zhǔn)備工作 張拉千斤頂與張拉油表進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)在國(guó)家有資質(zhì)檢測(cè)單位進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定證書(shū)中的回歸方程是油表讀數(shù)與張拉力換算的重要依據(jù)。斜拉索張拉前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底，根據(jù)監(jiān)控指令確認(rèn)本次索的張拉力和伸長(zhǎng)量。檢查張拉千斤頂位置是否居中并調(diào)整固定，檢查千斤頂配套設(shè)備的編號(hào)，以便確認(rèn)該千斤頂標(biāo)定的曲線(xiàn)。檢查錨頭和張拉桿絲扣在掛設(shè)中是否有碰傷。檢查各項(xiàng)安全措施是否已完善。
2)斜拉索張拉及變形監(jiān)測(cè) 應(yīng)根據(jù)監(jiān)控單位下達(dá)的張拉指令進(jìn)行張拉。進(jìn)行伸長(zhǎng)量、油表讀數(shù)、測(cè)力傳感器測(cè)量張拉力記錄，張拉順序按設(shè)計(jì)要求處理，張拉所需千斤頂、油泵、油表應(yīng)配套標(biāo)定、配套使用，張拉記錄應(yīng)完整齊全。斜拉索張拉以監(jiān)控單位提供的指令值控制，伸長(zhǎng)量作為校核。張拉過(guò)程中，要詳細(xì)記錄油表讀數(shù)、索力、伸長(zhǎng)量、索頭相對(duì)于錨墊板的位置，便于相互校核，張拉前后應(yīng)量取索頭與錨墊板的相對(duì)位置。油泵操作人員讀取油表讀數(shù)時(shí)，視線(xiàn)應(yīng)與油表面垂直，保證讀數(shù)精確。斜拉索張拉前后，均對(duì)橋梁和索塔的應(yīng)力和變位進(jìn)行監(jiān)控，九洲航道橋的索力監(jiān)測(cè)采用錨索測(cè)力計(jì)靜測(cè)法和索力動(dòng)測(cè)儀頻率法相結(jié)合的方法，在206號(hào)墩左幅ZS1，BS8，207號(hào)墩右幅BS1，ZS8拉索處施工監(jiān)控布置有4個(gè)錨索計(jì)。斜拉索施工過(guò)程中（斜拉索張拉時(shí)主梁線(xiàn)形控制、索塔偏位監(jiān)測(cè)、索力監(jiān)測(cè)以及主梁安裝階段精調(diào)、配切測(cè)量、匹配焊接等）的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)應(yīng)注意監(jiān)測(cè)時(shí)間，測(cè)量時(shí)間應(yīng)控制在夜間0:00以后，此階段溫度變化較為平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)溫度與大氣環(huán)境溫度趨于一致。
4結(jié)語(yǔ)
1)橋面展索過(guò)程及臨近交叉作業(yè)電焊作業(yè)等容易出現(xiàn)對(duì)索體及錨杯位置PE保護(hù)層刮傷、損壞，影響斜拉索的耐久性要求。在施工中要避免出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題，發(fā)生損傷的應(yīng)在斜拉索安裝前完成修復(fù)。
2)主塔內(nèi)為受限空間，照明、通風(fēng)等施工條件較差，斜拉索安裝施工時(shí)易發(fā)生火災(zāi)、觸電等安全事故，施工中應(yīng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)安全管理要求，避免發(fā)生事故。
3)塔端安裝斜拉索等高空作業(yè)時(shí)，必須定期檢查塔頂?shù)跫堋⒕頁(yè)P(yáng)機(jī)、鋼絲繩、卡扣、張拉桿以及牽引等關(guān)鍵設(shè)施、設(shè)備的性能狀況，確保設(shè)備正常使用。
4)斜拉索的張拉力是最靈活、最關(guān)鍵的因素，是關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全、影響主梁線(xiàn)形的主要因素，為此為確保施工階段梁體線(xiàn)形、結(jié)構(gòu)安全以及橋梁竣工后的正常使用，使橋梁的線(xiàn)形和內(nèi)力達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期值，施工過(guò)程中必須嚴(yán)格執(zhí)行施工監(jiān)控指令。
5)九洲航道橋斜拉索安裝施工時(shí)，作業(yè)區(qū)域內(nèi)還存在鋼梁焊接作業(yè)、橋面板濕接縫混凝土澆筑等不同專(zhuān)業(yè)的施工隊(duì)伍，存在交叉施工以及工序銜接情況，因此施工項(xiàng)目部理清各專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍職責(zé)和義務(wù)、科學(xué)組織相互配合顯得尤為重要。
