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摘要：本文对京港澳高速公路文峰大道分离式立交桥主桥斜拉桥斜拉索挂索施工技术进行研究，着重分析了斜拉索施工工艺中的穿索施工技术，在此基础上进行技术改进以提高挂索效率，有效的缩短了施工工期降低施工成本。
关键词：斜拉索 钢绞线 挂索
中图分类号：TU74文献标识码： A
1 引言
平行钢绞线斜拉索体系由索体及其两端的锚固体组成。因其为散件上桥在现场组装，所需牵引、张拉设备较小，所需张拉净空也较小，特别适应长大斜拉索。京港澳高速公路文峰大道分离式立交桥主桥为独塔非对称斜拉桥，斜拉索采用OVM250级平行钢绞线，索数多且长，为提高挂索效率进行多次对比、改进，该技术方法普遍适用于各種钢绞线斜拉索挂索施工，具有良好市场前景。
2 工程概况
文峰桥位于河南安阳市文峰大道，桥梁与京港澳高速公路交叉桩号为K14+473.342，桥梁与高速公路夹角69.20（桥梁前进方向右偏角度），斜桥正做。桥面宽度为45m，主桥采用55+80m独塔双索面非对称斜拉桥，引桥采用25m跨径的装配式预应力混凝土箱形连续梁。
主塔采用混凝土结构，塔顶截面3.3×3m，顺桥向塔顶由3.3m过度到梁顶面处4m。桥梁全长385m，该桥位于R=3500m的竖曲线上，两边设2.4%的纵坡。
斜拉索采用单根防护环氧喷涂无粘结钢绞线组成的OVM250级拉索体系，锚具规格为OVM250-31、OVM250-37、OVM250-40、OVM250-50、OVM250-55、OVM250-60,采用高密度聚乙烯双层彩色护层，外设双螺旋线，制成带肋抗风雨形式。钢绞线抗拉强度标准值为fpk=1860MPa，公称直径15.2mm，喷涂标准外径为16.1mm，计算弹性模量为1.95×105MPa。塔端张拉，M1～M4、M11、S1～S4、S11采用一次调索成桥方式施工，M5～M10、S5～S10采用二次调索成桥方式施工。
3 施工技术
3.1施工准备
⑴ 钢绞线铺放
钢绞线在出厂前由厂家按设计下料长度切割成盘，运输搬运至施工场地，铺放顺序与穿索顺序相同，由1#索向外依次铺放，每组钢绞线再上一组钢绞线穿索完成前铺好。
铺放好后，按计算长度逐根将钢绞线两端护套去掉一定部分，切除1～6#丝，用镦头器将7#中心丝两端镦头。
图1 钢绞线中心丝镦头示意图
⑵ HDPE外套管焊接
HDPE管作为斜拉索的第一层防护保护层，是拉索防腐措施的一个重要组成部分。因此，HDPE管的焊接质量是很重要的，它不仅需要承受吊装施工的临时荷载，并直接影响着HDPE管在正常使用过程中的耐久性。HDPE管的焊接需要由熟练工人操作并使用管材对焊机把每段9m 长的管子焊至所需长度。
HDPE外套管可在靠近塔根部节段主梁上进行；并可根据焊接HDPE管的索号，适当调整焊接位置，同时为了保证焊接工作的连续性，可在桥面的合适位置设置封闭的焊接工作区。HDPE外套管焊接采用热融对接工艺，即采用热熔对焊机来加热管端，使其熔化，迅速将其贴合，保持有一定的压力，经冷却达到熔接的目的。
图2 HDPE外套管焊接工艺流程图
HDPE管长度计算时需考虑防水罩、HDPE连接到和HDPE管进入延伸管内的长度，以及温度对管长的影响；HDPE外套管与HDPE连接套采用热熔对接焊的方式连接成一体；防水罩与HDPE连接套连接，注意不得破坏防水罩的外表镀层。
⑶ 锚具装配
每套斜拉索锚具组件主要包括：锚固装置、密封装置、和防松装置等。锚具安装前，对现场施工人员进行培训上岗，使完全了解锚具组件的装配关系。
① 安装螺母时，应控制螺母在锚板的旋合长度，以方便日后整体调索的需要；
② 锚具组装好并检验无误后，在挂索施工前，需将锚具预先固定到箱梁内锚垫板上。由于组装后的锚具较重，需采用合适的方式进行操作。待螺母或锚板贴紧锚垫板后，利用压板或Z形钢筋点焊将锚具固定在锚垫板上；
⑷ 梁下、塔外工作平台
图3塔外碗扣支架搭设示意图
主梁为满堂支架现浇施工，梁下可直接使用满堂支架作为工作平台；塔外工作平台可采用碗扣支架搭设，该平台同时可供后期塔柱涂装施工。
⑸ 桥面放索架、卷扬机
自制简易放索架，拖放已切割成盘放钢绞线，以方便钢绞线铺放，降低工人劳动强度。按现场实际情况设置卷扬机，以卷扬机为主人工为辅进行钢绞线穿索，若前几索钢绞线较短，可采用人工穿索，在施工过程中设置卷扬机。
图4挂索各工装总布置图
3.2锚具安装
⑴ 锚具安装时应检查锚具安装的对中度；锚具组装件安装就位时，应保证起吊或牵引装置的强度，以防止其断裂造成锚具损伤或人员伤亡；
⑵ 注浆孔在下、排气孔在上定位好；
⑶ 中心线与承压板(锚垫板)的中心线应力求保持一致，两者偏差不得超过5mm；
⑷ 锚具安装前事先分别对锚具孔位进行编号，以保证斜拉索两侧锚具孔位严格对应；
⑸ 跨锚板及塔上分丝管锚孔也必须相互对齐，以免钢绞线打绞。
3.3支座安装
将张拉支座吊装到张拉端锚具端部，然后按支座下的定位板孔对准部位再用螺杆将张拉支座与锚板连接稳固。
3.4HDPE管吊装
穿索前，先将HDPE管吊至主塔预埋管处并将其与主塔和箱梁临时固定。
⑴ 穿入挂PE管用首根钢绞线
将首根钢绞线穿入HDPE外套管内，其塔端部分伸出1m左右，并用细钢丝临时固定。该钢绞线的主要作用为：张拉后，HDPE外套管由于自重压在其上，使HDPE外套管崩直，方便以后顺利穿入其它钢绞线，同时其余钢绞线的索力将不受HDPE外套管自重的影响，确保张拉索力的准确性。该首根钢绞线在该束索张拉其余钢绞线张拉完毕后，作为该束索的最后一根工作钢绞线，重新张拉，无需拆除。
图5 HDPE管装配示意图
⑵ 塔吊起吊
采用塔吊起吊，起吊外套管时，须用对讲机进行各岗位间的联系，主要有塔柱张拉端、梁下锚固端、桥面工作区。起吊时应控制起吊速度，若在有风情况下起吊，这时塔吊提升管子的上升速度要慢。如果风太大，临时停止操作至风减弱。一旦管子起吊到位，在塔柱预埋管位置，使抱箍上的钢丝绳与塔柱预埋管连接，此时保证斜拉索外套管至预埋管距离约为1m左右，松掉塔吊，把荷载传至连接钢丝绳上。
图6 HDPE套管吊装示意图
⑶ 张拉首根钢绞线
HDPE外套管临时固定后，去除绑扎首根钢绞线的细钢丝，将其向上穿过主塔张拉端锚具、向下穿过主梁锚固端锚具后，分别打紧夹片。在主梁张拉端处，用单孔千斤顶张拉该钢绞线，使HDPE管绷直。该钢绞线所穿过的锚具孔位为锚具最上侧的孔位，HDPE管崩直后，其自重将直接压在该钢绞线上，随后的其余各钢绞线将不受或少受HDPE管自重和垂度的影响，确保索力的准确性。
3.5单根挂索
图7 单根挂索工艺流程
⑴ 按顺序先后穿过防松装置、抗滑锚具、分丝管，继续将钢绞线穿出前端的HDPE管到达预埋管口，然后穿出端锚具直至单根张拉所需的工作长度；
⑵ 两端调整工作长度，单根挂索完毕；
⑶ 在单根挂索时，应注意钢绞线的HDPE护套的保护和打绞现象发生；
⑷ 每根钢绞线挂完利用单孔千斤顶，进行预紧张拉，张拉后顶压锚固此根钢绞线。
4 穿索技术
施工过程中，根据文峰桥主桥斜拉索各拉索规格及长度等具体情况，不断对挂索技术进行改善，以提高穿索速度，分别采用人工单根穿索、卷扬机双根穿索、卷扬机四根穿索。
表1 文峰桥主桥斜拉索参数统计
拉索编号 拉索规格 拉索下料长度（m） 索数（根）
M1 OVM250-31 28.352 31
M2 OVM250-31 32.587 31
M3 OVM250-31 37.358 31
M4 OVM250-31 42.351 31
M5 OVM250-40 47.635 40
M6 OVM250-55 53.230 55
M7 OVM250-55 58.799 55
M8 OVM250-60 64.538 60
M9 OVM250-60 70.382 60
M10 OVM250-50 76.267 50
M11 OVM250-40 82.125 40
S1 OVM250-31 28.586 31
S2 OVM250-31 32.068 31
S3 OVM250-37 35.488 37
S4 OVM250-37 38.801 37
S5 OVM250-40 42.334 40
S6 OVM250-55 46.169 55
S7 OVM250-55 49.952 55
S8 OVM250-60 53.825 60
S9 OVM250-60 57.783 60
S10 OVM250-60 61.793 60
S11 OVM250-50 65.859 50
⑴ 人工穿索
M1～M3#索、S1～S4#索長度相对较短、重量轻，采用人工挂索，为不影响整体挂索进度，人工挂索同时在索塔下安装卷扬机以便后续索不间断挂设。
图8 人工穿索
⑵ 卷扬机穿索
M4～M11#索、S5～S11#索长度较长、重量重，采用卷扬机穿索，文峰桥施工过程中M4～M6#索、S5～S8#采用双根穿索，后在双根穿索的基础上进行改进，同时采用四根穿索。
图9 安设卷扬机
图11 双根穿索图12 四根穿索
图13 现场四根同时穿索
⑶ 穿索工效对比
表2 文峰桥斜拉索穿索工效对比表
方法 每循环穿索数（根） 实际穿索索号 平均索长（m） 平均每循环时间(min) 工作人员（个）
人工穿索 1 M1～M3、S1～S4 33.5 10 10
卷扬机穿索 2 M4～M6、S5～S6 40 12 7
4 M7～M11、S7～S11 64 15 7
综合对比，采用卷扬机四根同时穿索大大提高穿索效率，减少人工数且减轻劳动强度。
⑷ 注意事项
采用卷扬机多根穿索，如穿索过程中塔上与梁上配合不到位，可能导致两根或四根钢绞线在HDPE管中绞一起，影响穿索效率。穿索前，根据索号孔位确定每次穿索顺序，按顺序穿索。如未能避免钢绞线发生相绞，则在取下牵引器上挂钩，调整好钢绞线顺序后继续穿索。
图14 可调整牵引器
5 结语
随着桥梁技术的不断进步，斜拉桥在设计和施工的方面也得到不断完善和发展；新兴的斜拉桥施工技术也不断涌现，施工技术的提高越来越注重细节与创新，本文结合文峰桥主桥斜拉索挂设施工方案，采用先人工后机械相结合相比较技术进行挂设，显著提高了穿索效率，确保挂索质量。
关键词：斜拉索 钢绞线 挂索
中图分类号：TU74文献标识码： A
1 引言
平行钢绞线斜拉索体系由索体及其两端的锚固体组成。因其为散件上桥在现场组装，所需牵引、张拉设备较小，所需张拉净空也较小，特别适应长大斜拉索。京港澳高速公路文峰大道分离式立交桥主桥为独塔非对称斜拉桥，斜拉索采用OVM250级平行钢绞线，索数多且长，为提高挂索效率进行多次对比、改进，该技术方法普遍适用于各種钢绞线斜拉索挂索施工，具有良好市场前景。
2 工程概况
文峰桥位于河南安阳市文峰大道，桥梁与京港澳高速公路交叉桩号为K14+473.342，桥梁与高速公路夹角69.20（桥梁前进方向右偏角度），斜桥正做。桥面宽度为45m，主桥采用55+80m独塔双索面非对称斜拉桥，引桥采用25m跨径的装配式预应力混凝土箱形连续梁。
主塔采用混凝土结构，塔顶截面3.3×3m，顺桥向塔顶由3.3m过度到梁顶面处4m。桥梁全长385m，该桥位于R=3500m的竖曲线上，两边设2.4%的纵坡。
斜拉索采用单根防护环氧喷涂无粘结钢绞线组成的OVM250级拉索体系，锚具规格为OVM250-31、OVM250-37、OVM250-40、OVM250-50、OVM250-55、OVM250-60,采用高密度聚乙烯双层彩色护层，外设双螺旋线，制成带肋抗风雨形式。钢绞线抗拉强度标准值为fpk=1860MPa，公称直径15.2mm，喷涂标准外径为16.1mm，计算弹性模量为1.95×105MPa。塔端张拉，M1～M4、M11、S1～S4、S11采用一次调索成桥方式施工，M5～M10、S5～S10采用二次调索成桥方式施工。
3 施工技术
3.1施工准备
⑴ 钢绞线铺放
钢绞线在出厂前由厂家按设计下料长度切割成盘，运输搬运至施工场地，铺放顺序与穿索顺序相同，由1#索向外依次铺放，每组钢绞线再上一组钢绞线穿索完成前铺好。
铺放好后，按计算长度逐根将钢绞线两端护套去掉一定部分，切除1～6#丝，用镦头器将7#中心丝两端镦头。
图1 钢绞线中心丝镦头示意图
⑵ HDPE外套管焊接
HDPE管作为斜拉索的第一层防护保护层，是拉索防腐措施的一个重要组成部分。因此，HDPE管的焊接质量是很重要的，它不仅需要承受吊装施工的临时荷载，并直接影响着HDPE管在正常使用过程中的耐久性。HDPE管的焊接需要由熟练工人操作并使用管材对焊机把每段9m 长的管子焊至所需长度。
HDPE外套管可在靠近塔根部节段主梁上进行；并可根据焊接HDPE管的索号，适当调整焊接位置，同时为了保证焊接工作的连续性，可在桥面的合适位置设置封闭的焊接工作区。HDPE外套管焊接采用热融对接工艺，即采用热熔对焊机来加热管端，使其熔化，迅速将其贴合，保持有一定的压力，经冷却达到熔接的目的。
图2 HDPE外套管焊接工艺流程图
HDPE管长度计算时需考虑防水罩、HDPE连接到和HDPE管进入延伸管内的长度，以及温度对管长的影响；HDPE外套管与HDPE连接套采用热熔对接焊的方式连接成一体；防水罩与HDPE连接套连接，注意不得破坏防水罩的外表镀层。
⑶ 锚具装配
每套斜拉索锚具组件主要包括：锚固装置、密封装置、和防松装置等。锚具安装前，对现场施工人员进行培训上岗，使完全了解锚具组件的装配关系。
① 安装螺母时，应控制螺母在锚板的旋合长度，以方便日后整体调索的需要；
② 锚具组装好并检验无误后，在挂索施工前，需将锚具预先固定到箱梁内锚垫板上。由于组装后的锚具较重，需采用合适的方式进行操作。待螺母或锚板贴紧锚垫板后，利用压板或Z形钢筋点焊将锚具固定在锚垫板上；
⑷ 梁下、塔外工作平台
图3塔外碗扣支架搭设示意图
主梁为满堂支架现浇施工，梁下可直接使用满堂支架作为工作平台；塔外工作平台可采用碗扣支架搭设，该平台同时可供后期塔柱涂装施工。
⑸ 桥面放索架、卷扬机
自制简易放索架，拖放已切割成盘放钢绞线，以方便钢绞线铺放，降低工人劳动强度。按现场实际情况设置卷扬机，以卷扬机为主人工为辅进行钢绞线穿索，若前几索钢绞线较短，可采用人工穿索，在施工过程中设置卷扬机。
图4挂索各工装总布置图
3.2锚具安装
⑴ 锚具安装时应检查锚具安装的对中度；锚具组装件安装就位时，应保证起吊或牵引装置的强度，以防止其断裂造成锚具损伤或人员伤亡；
⑵ 注浆孔在下、排气孔在上定位好；
⑶ 中心线与承压板(锚垫板)的中心线应力求保持一致，两者偏差不得超过5mm；
⑷ 锚具安装前事先分别对锚具孔位进行编号，以保证斜拉索两侧锚具孔位严格对应；
⑸ 跨锚板及塔上分丝管锚孔也必须相互对齐，以免钢绞线打绞。
3.3支座安装
将张拉支座吊装到张拉端锚具端部，然后按支座下的定位板孔对准部位再用螺杆将张拉支座与锚板连接稳固。
3.4HDPE管吊装
穿索前，先将HDPE管吊至主塔预埋管处并将其与主塔和箱梁临时固定。
⑴ 穿入挂PE管用首根钢绞线
将首根钢绞线穿入HDPE外套管内，其塔端部分伸出1m左右，并用细钢丝临时固定。该钢绞线的主要作用为：张拉后，HDPE外套管由于自重压在其上，使HDPE外套管崩直，方便以后顺利穿入其它钢绞线，同时其余钢绞线的索力将不受HDPE外套管自重的影响，确保张拉索力的准确性。该首根钢绞线在该束索张拉其余钢绞线张拉完毕后，作为该束索的最后一根工作钢绞线，重新张拉，无需拆除。
图5 HDPE管装配示意图
⑵ 塔吊起吊
采用塔吊起吊，起吊外套管时，须用对讲机进行各岗位间的联系，主要有塔柱张拉端、梁下锚固端、桥面工作区。起吊时应控制起吊速度，若在有风情况下起吊，这时塔吊提升管子的上升速度要慢。如果风太大，临时停止操作至风减弱。一旦管子起吊到位，在塔柱预埋管位置，使抱箍上的钢丝绳与塔柱预埋管连接，此时保证斜拉索外套管至预埋管距离约为1m左右，松掉塔吊，把荷载传至连接钢丝绳上。
图6 HDPE套管吊装示意图
⑶ 张拉首根钢绞线
HDPE外套管临时固定后，去除绑扎首根钢绞线的细钢丝，将其向上穿过主塔张拉端锚具、向下穿过主梁锚固端锚具后，分别打紧夹片。在主梁张拉端处，用单孔千斤顶张拉该钢绞线，使HDPE管绷直。该钢绞线所穿过的锚具孔位为锚具最上侧的孔位，HDPE管崩直后，其自重将直接压在该钢绞线上，随后的其余各钢绞线将不受或少受HDPE管自重和垂度的影响，确保索力的准确性。
3.5单根挂索
图7 单根挂索工艺流程
⑴ 按顺序先后穿过防松装置、抗滑锚具、分丝管，继续将钢绞线穿出前端的HDPE管到达预埋管口，然后穿出端锚具直至单根张拉所需的工作长度；
⑵ 两端调整工作长度，单根挂索完毕；
⑶ 在单根挂索时，应注意钢绞线的HDPE护套的保护和打绞现象发生；
⑷ 每根钢绞线挂完利用单孔千斤顶，进行预紧张拉，张拉后顶压锚固此根钢绞线。
4 穿索技术
施工过程中，根据文峰桥主桥斜拉索各拉索规格及长度等具体情况，不断对挂索技术进行改善，以提高穿索速度，分别采用人工单根穿索、卷扬机双根穿索、卷扬机四根穿索。
表1 文峰桥主桥斜拉索参数统计
拉索编号 拉索规格 拉索下料长度（m） 索数（根）
M1 OVM250-31 28.352 31
M2 OVM250-31 32.587 31
M3 OVM250-31 37.358 31
M4 OVM250-31 42.351 31
M5 OVM250-40 47.635 40
M6 OVM250-55 53.230 55
M7 OVM250-55 58.799 55
M8 OVM250-60 64.538 60
M9 OVM250-60 70.382 60
M10 OVM250-50 76.267 50
M11 OVM250-40 82.125 40
S1 OVM250-31 28.586 31
S2 OVM250-31 32.068 31
S3 OVM250-37 35.488 37
S4 OVM250-37 38.801 37
S5 OVM250-40 42.334 40
S6 OVM250-55 46.169 55
S7 OVM250-55 49.952 55
S8 OVM250-60 53.825 60
S9 OVM250-60 57.783 60
S10 OVM250-60 61.793 60
S11 OVM250-50 65.859 50
⑴ 人工穿索
M1～M3#索、S1～S4#索長度相对较短、重量轻，采用人工挂索，为不影响整体挂索进度，人工挂索同时在索塔下安装卷扬机以便后续索不间断挂设。
图8 人工穿索
⑵ 卷扬机穿索
M4～M11#索、S5～S11#索长度较长、重量重，采用卷扬机穿索，文峰桥施工过程中M4～M6#索、S5～S8#采用双根穿索，后在双根穿索的基础上进行改进，同时采用四根穿索。
图9 安设卷扬机
图11 双根穿索图12 四根穿索
图13 现场四根同时穿索
⑶ 穿索工效对比
表2 文峰桥斜拉索穿索工效对比表
方法 每循环穿索数（根） 实际穿索索号 平均索长（m） 平均每循环时间(min) 工作人员（个）
人工穿索 1 M1～M3、S1～S4 33.5 10 10
卷扬机穿索 2 M4～M6、S5～S6 40 12 7
4 M7～M11、S7～S11 64 15 7
综合对比，采用卷扬机四根同时穿索大大提高穿索效率，减少人工数且减轻劳动强度。
⑷ 注意事项
采用卷扬机多根穿索，如穿索过程中塔上与梁上配合不到位，可能导致两根或四根钢绞线在HDPE管中绞一起，影响穿索效率。穿索前，根据索号孔位确定每次穿索顺序，按顺序穿索。如未能避免钢绞线发生相绞，则在取下牵引器上挂钩，调整好钢绞线顺序后继续穿索。
图14 可调整牵引器
5 结语
随着桥梁技术的不断进步，斜拉桥在设计和施工的方面也得到不断完善和发展；新兴的斜拉桥施工技术也不断涌现，施工技术的提高越来越注重细节与创新，本文结合文峰桥主桥斜拉索挂设施工方案，采用先人工后机械相结合相比较技术进行挂设，显著提高了穿索效率，确保挂索质量。