建筑行业斜拉索安装施工工法

斜拉索安装施工工法1前言红岩村嘉陵江大桥为高低塔双索面公轨两用钢桁梁斜拉桥，桥型布置为91.4+138.6+375+120+7.8=732.8m。斜拉索呈扇形布置，共有14+7=21对斜拉索，索面在P3桥塔边跨侧梁端拉索锚点间距为15.4m、中跨侧梁端拉索锚点间距为15.0m；P4桥塔边跨和中跨侧梁端拉索锚点间距均为15.0m，斜拉索的锚固在塔端设置张拉端，梁端为锚固端。P3桥塔的HJ1（HA1）拉索与HJ2（HA2）拉索交点重合，HJ2（HA2）与HJ3（HA3）拉索交点的竖向间离为1.0m,HJ3（HA3）～HJ14（HA14）拉索交点的竖向间离均为2.0m。P4桥塔的HJ1（HA1）拉索与HJ2（HA2）拉索交点的竖向间离为1.0m，HJ2（HA2）～HJ7（HA7）拉索交点的竖向间离均为2.0m。斜拉索采用Φ7.0mm镀锌高强度低下松弛平行钢丝HDPE护套成品索，抗拉强度不小于1770MPa，拉索型号分为7-337、7-283、7-211三种；斜拉索采用双层PE护套。斜拉索的最大索长247.425m，最大单索重26626kg，全桥斜拉索总长5570m，总重549095Kg。斜拉索最大施工索力5251.91KN。由于主塔采用竖向按100：1.5内收，塔内施工场地狭窄。针对斜拉索安装的技术难点，中建桥梁有限公司技术人员通过类似项目施工经验，斜拉索施工时先安装塔端锚具，再安装梁端销轴，最后在塔端分级张拉。，并总结完成了公轨两用钢桁梁斜拉桥墩顶节段钢桁梁架设施工工法。通过采用本工法，不仅节约了施工成本、加快了施工进度而且降低了安全风险，为红岩村嘉陵江大桥斜拉索的顺利完成提供了重要的技术支持，同时为相似桥梁施工提供了很好的技术参照，取得了良好的经济效益和社会效益。2工法特点2.0.1设置塔顶鹰架，无需依靠塔吊辅助安装斜拉索，减少了两台起重设备的投入；2.0.2为减小梁端斜拉索水平拉力，塔端采用刚性张拉杆和软牵引增加索长。2.0.2梁端挂锁时利用卷扬机和滑轮组进行水平牵引锁头。3适用范围本工法适用于斜拉桥斜拉索安装施工。4工艺原理主塔位置钢桁梁（N14-N19，N38-N43）安装完成后开始安装第一对斜拉索。后续与钢桁梁架设同步安装，钢桁梁进行第n节段构件安装时，同步安装第n-1节段钢梁上的斜拉索。本工程斜拉索为塔端张拉，施工时先安装塔端锚具，再安装梁端销轴，最后在塔端分级张拉。为减小梁端斜拉索水平拉力，塔端采用刚性张拉杆增加索长，必要时塔端采用软牵引。塔柱两侧分别设有置一台塔吊用于塔端安装及空中展索；塔顶布置一台5t卷扬机，用于将斜拉索牵引入所导管，并用于提升塔柱内的千斤顶、撑脚、张拉杆等塔内设备；塔顶布置工字钢扁担梁用于承担5t塔顶卷扬机，并向上下游挑出2.75m安置导向滑轮组；桥面塔柱江侧、岸侧分别设置一台5t卷扬机，通过塔顶导向滑轮组用于提升索头至索道管位置；桥面零号节段钢桁梁附近设置一台10t卷扬机，用于将梁端索头牵引到位；在桥面对应索号梁段锚拉板外侧设置导向滑轮轮及手拉葫芦若干。每个塔柱内设置两台台650t千斤顶，手拉葫芦若干，桥面设置一台25t汽车吊。用上述机械设备，完成斜拉索的安装。随着索的安装，在塔内每节段钢锚箱上搭设脚施工操作平台。5工艺流程及操作要点图5-1斜拉索施工工艺流程图5.1施工准备（1）塔顶鹰架安装根据设计塔顶提升鹰架设计图纸，在塔顶节段施工过程中安装预埋件、留设预留孔，待塔顶施工完成后进行鹰架安装。在埋件2上面安装一台5t卷扬机作为提升起重设备。图5.1-1塔顶鹰架设计图（2）索导管的处理斜拉索锚杯外径与索导管的内径相差很小，挂索时极易产生位置偏差，从而造成锚杯外丝扣和斜拉索PE保护套的损伤，因此斜拉索挂设前应对塔索导管进行全面的检查，对索导管内的焊渣、毛刺等进行打平磨光。（3）提升、牵引准备在左右幅主塔的江测和岸侧分别安装一台5t卷扬机，卷扬机钢丝绳绕过塔顶鹰架悬挑部位的滑轮组渲染后下放至桥面。塔顶设置一台5t卷扬机固定在预埋件上面，卷扬机钢丝绳从塔穿过索导管下放至桥面。在主塔正下方桥面上设置两台10t卷扬机，卷扬机钢丝绳通过滑轮组到达梁端斜拉索锚固点位置。（4）其他准备工作根据施工现场的斜拉索施工条件，提前准备索夹、吊笼、千斤顶、张拉杆等工具、设备，用电线路确保畅通。5.2塔端斜拉索安装斜拉索运抵现场后，斜拉索通过回转吊机提升至桥面。斜拉索提升至桥面后放置于索盘上面，放索盘要求必须有制动装置，可以稳定放索盘的转动速度，必要时可以停止放索盘转动。每根斜拉索要求，梁端盘在内侧，塔端盘在外侧。先使用塔吊或汽车吊将索放出一定长度放置在桥面上，具体长度约为对应索道管长度加1.5m，并在此位置采用夹具加紧，桥面5t卷扬机通过塔顶滑轮组与索夹具连接固定（斜拉索重量较轻时刻直接利用塔吊）。在斜拉索索头位置安装张拉杆，然后利用塔顶5t卷扬机，将钢丝绳通过滑轮组从塔内穿过对应索道管穿出至桥面，与张拉杆端头连接。同时启动塔顶及桥面两台5t卷扬机，将斜拉索提升至索导管口。调整塔顶两台5t卷扬机使得张拉杆及索头顺利进入索导管，张拉杆露出锚垫板一定距离（约1.5m，保证张拉长度）后即安装螺母，解除桥面5t卷扬机，拆除索夹，完成塔端安装。图5.2-1塔端斜拉索安装示意图5.3展索塔端安装完成后，沿着斜拉索竖直投影到桥面上的方向在距已挂好的斜拉索内侧0.5m左右的位置安装固定好托轮，滚轮纵向间距为3m/个,然后用桥面上10t卷扬机牵引放索盘，边牵引边放索，保证索在滚轮上前行。图5.3-1展索示意图5.4梁端斜拉索安装梁端斜拉索采用销轴与锚拉板固定，在桥面展索的过程中，安装第N根斜拉索的时候，将桥面转向滑轮组安装固定在第N+1根斜拉索的锚拉板上。10t卷扬机通过滑轮组可以提供40t拉力，在接近锚拉板的位置，可以再使用两个10t手拉葫芦协助调整位置。垂直方向调整可以采用25t汽车吊或者采用桥面回转吊机协助。索头调节到位，销轴安装完成及完成梁端挂索。图5.4-1梁端挂索示意图5.5张拉一套完整的张拉设备包含：1根材质为40cr的张拉杆（一、二）和材质为40cr的配套螺母，1台650t穿心式千斤顶和配套动油泵，以及张拉撑脚1个，全桥共需4套。表5.5-1斜拉索张拉步骤步骤施工要点示意图步骤一从下向上一次安装斜拉索螺母、张拉杆一螺母、撑脚、千斤顶、张拉杆二螺母等内容。步骤二启动千斤顶，进行张拉，利用张拉杆一、张拉杆二的螺母反复紧固受力继续张拉。步骤三通过不断张拉，张拉杆一探出千斤顶后，拆除张拉杆二及螺母，在千斤顶端安装张拉杆一螺母，利用两个张拉杆一螺母的反复紧固受力继续张拉。步骤四持续张拉至索头探出索道管，张拉力达到监控指令要求后，拧紧斜拉索螺母，张拉完成，拆除千斤顶、撑脚、张拉杆等构件。5.6索力调整索力调整遵照监控指令进行，采用张拉杆、撑脚及千斤顶配合进行，具体调整方式同上述张拉方式相同。为保证调索顺利可靠，过程中一般要重视以下几个因素：A、斜拉索外部是否有槽钢之类的物体挡住而影响斜拉索的振动频率。B、斜拉索是否发生共振。C、油压表的读数是否为真实的油压。D、重新标定测试系统索力的修正系数，消除测试系统本身的影响。一般来说，从这几方面即可找出二者相差较大的原因，然后予以消除，再重新进行张拉、测试。除了对该条张拉的斜拉索进行了测试外，还要对其邻近的拉索进行测试，以便和由理论计算出的拉索的索力变化作比较。一方面互相校验，另一方面为设计院确定下一根斜拉索的施工设计索力提供依据。5.7附件安装及防腐在索导管内部设有内置减震器，待全桥斜拉索调整完成后进行安装。为防止斜拉索索头位置锈蚀，待全桥斜拉索调整完成后，在塔端锚具外露部分的表面涂刷一层锚具专用的防护油脂，然后在锚具外加盖不锈钢护罩。6材料与设备、劳动力6.0.1材料表6.1-1材料用量表序号材料型号（mm）数量备注1工字钢40a6.5t2工字钢25a1.4t6.0.2机具设备表6.2-1机具设备表序号名称型号数量用途1穿心式千斤顶650t8斜拉索张拉2油泵8斜拉索张拉3张拉杆40Cr8配转换螺母、张拉螺母、4撑脚8内空大于500mm5展索托轮1506索夹211Φ72挂索压锚共用7索夹283Φ76挂索4+压锚28索夹337Φ78挂索6+压锚29卷扬机10t6起索吊架2、压锚410卷扬机5t14挂索+塔顶11滑车组若干挂索12索盘2每墩各一台6.0.3劳动力表6.3-1劳动力需求序号工种名称人数1技术员22施工员23安全员24测量员35起重工46焊工27电工18机械工6合计227质量控制7.1质量控制标准本工法质量控制标准执行《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008，主要质量控制要求如下：表7.1-1平行钢丝斜拉索制作与防护允许偏差项 目允许偏差(mm)检验频率检 查 方 法范围点数斜拉索长度≤100m±20每根每件每孔1用钢尺量＞100m±1/5000索长PE防护厚度+1.0，-0.51用钢尺量或测厚仪检测锚板孔眼直径Dd＜D＜1.1d1用量规检测镦头尺寸镦头直径≥1.4d，镦头高度≥d10用游标卡尺检测，每种规格检查10个锚具附近密封处理符合设计要求1观察7.2质量控制措施7.2.1对进场的斜拉索查看其出厂证明、材料型号、外观质量、相应附属件，检查相应的技术要求是否满足设计及规范要求，并及时进行取样送检，各项指标经检验满足设计及规范要求后方可投入使用，不合格材料坚决予以退场。7.2.2塔顶鹰架按照设计图纸进行施工；焊接质量、平面位置、顶面高程等内容满足设计要求。7.2.3张拉所需的千斤顶、油泵、油表应配套标定后使用。7.2.4特种作业人员全部要求持证上岗，且证书均在有效期范围内。7.2.5施工前对作业人员进行技术交底，明确质量要求、关键控制点、注意事项等内容，过程中安排专门技术人员进行指导。8安全措施8.0.1斜拉索全过程均属高空作业，作业前进行全员安全交底，所有临边防护严格按照规范要求设置，禁止上下交叉作业。8.0.2编制专项安全施工方案及应急预案，并完善签字手续。8.0.3特种作业人员全部持证上岗，证书均在有效期范围内；8.0.4作业人员要求佩戴安全帽、安全带、防滑鞋，焊工带好防护眼罩，禁止酒后或带病作业。8.0.5每天班前对作业人员进行安全教育，指出存在危险源、安全施工注意事项，作业过程中安排安全员全程跟踪监督。8.0.6每天班前对吊装钢丝绳、吊环、卡扣等进行检查，吊装作业设有专人指挥，吊装范围内严禁站人，吊装作业严格执行“十不吊”。8.0.7用于作业的小型器具、构配件、杂物等设置专用存放器具，并放置在指定位置。8.0.8构件安装时经确认固定牢固后方可缓慢松开吊钩。8.0.9安全通道、临边部位、作业部位等位置设置醒目的安全警示标识。8.0.10夜间、大风、下雨天气禁止进行吊装作业。8.0.11对所有进场的主体结构材料、临时结构材料、辅助材料等内容查看相应的质量证明文件，检查相应的技术要求是否满足设计及规范要求。8.0.12机械设备进场后必须认真检查设备的性能是否完好，产品合格证或法定检测合格证是否齐全有效，不准将带病残缺的设备投放到现场。8.0.13定期检查机械设备传动部分是否灵活可靠，离合器是否灵活，制动器是否可靠，限位保险装置是否有限，机械润滑情况是否良好；检查电器设备是否安全可靠，电阻摇测记录上是否符合要求，漏电保护器是否灵敏可靠，接地接零保护是否正确；检查安全防护装置是否完好；检查机械部件有误损坏，紧固件是否牢固，运转是否正常。8.0.14机械设备正式投入使用前先进行试运行，对于起重设备按照规范要求进行试吊。设备使用过程中不得超负荷作业。8.0.15使用过程中每天对设备的电器装置、传动装置、制动装置、限位装置、吊绳、吊钩、连接件、固定件等内容进行检查。8.0.16拉索施工过程中安全操作平台和通道必须安全可靠。9环保措施9.0.1噪声控制措施施工噪声污染控制目标：白天<70dB，夜间<55dB。优先选用先进的环保机械，设置隔音罩措施降低施工噪音至允许值以下，加强机械设备的维修保养，保证机械设备的完好率，现场机械车辆做到不鸣笛、不急刹；合理安排作业时间，夜间避免进行噪声较大的工作，夜晚10点以后停止施工；吊装等施工作业时，联络方式不得使用鸣笛、敲击钢管等高噪声联络，合理使用对讲机和呼叫电铃。9.0.2施工废弃物控制措施施工废弃物控制目标:废弃物分类管理，合理处置100%。营造良好环境。在施工现场分门别类的设置固体废弃物堆放场地或容器，废弃的钢筋、焊条等应集中堆放。施工现场的生活垃圾实行袋装化，对有可能因雨水淋湿造成污染的，搭设防雨设施。对有害物质（如燃料、废料、垃圾等）要通过焚烧或其它处理措施后运至监理工程师指定地点进行掩埋，防止对动、植物造成危害。9.0.3扬尘控制措施扬尘控制目标：场地硬化，飞扬松散材料入库100%，目测扬尘高度＜0.5m。施工现场保持整洁，钢便桥及时洒水，不得产生泥土和扬尘。施工现场易飞扬的颗粒物、粉状物在库内保存或严密遮盖，运输和卸运时要防止遗洒、飞扬。施工现场采用扬尘电子监测系统，对施工区域的扬尘指标进行随时监测，同时将监测数据传入云端分析，对于扬尘超出指标的施工区域及时发出报警信号，同时控制塔吊喷淋系统等抑尘措施控制扬尘，使指标达到要求。9.0.4光污染控制措施光污染控制目标：不影响周边居民夜间休息，光污染投诉为零。对施工前进场的灯具设备进行检查，杜绝无罩、无防护的设备进场使用。合理安排施工进度，尽量减少加班加点。定期检查机械和灯具设备，确保运转正常。严格控制电焊和气割行为，在实施电焊和气割过程中应考虑对周围环境的影响。10效益分析10.0.1经济效益经济效益：（1）采用卷扬机和塔顶鹰架吊装斜拉索，两侧斜拉索可同时安装，缩短工期45天，每天人工按10人计算，每人工300元。人工费：45天×10人×300=135000元=13.5万元；（2）采用卷扬机和塔顶鹰架吊装斜拉索，减少了两台塔吊投入，每月租金4万，斜拉索安装时间约60天。机械费：40000元×2月×2台=160000元=16万元。经济效益总计：13.5+16=29.5万元。10.0.2社会、技术、环境等效益（1）形成了一套工艺成熟的斜拉索安装施工工法，提高了公司的技术水平，促进了行业的进步。（2）社会各界人士到项目参观学习，提升了公司的知名度，创