王家河特大橋斜拉索掛索施工技術(shù)應(yīng)用

唐燕華，尹 明，王小勇，趙干明

(柳州歐維姆工程有限公司 柳州市 545600)

1 項(xiàng)目概況

合同高速公路是陜西省政府確定的首個(gè)交通基礎(chǔ)設(shè)施PPP項(xiàng)目，高速公路建成后將極大改善渭南北交通狀況。其中王家河特大橋位于陜西第二大城市銅川市王益區(qū)的王家河村附近。該橋梁全長2030m，其中主橋?yàn)槲逅珙A(yù)應(yīng)力矮塔斜拉橋。主跨為230m共4跨，主墩采用實(shí)心墩，整體是八邊形，最大墩高為144m。墩柱、梁、索塔最高188.5m，主梁采用懸臂掛籃施工。

圖1 王家河特大橋效果圖

斜拉索為中央雙索面，雙排布置在中央分隔帶上，每個(gè)主塔布設(shè)15對(duì)拉索，拉索規(guī)格為15.2-43，全橋共150根拉索，其中最長拉索為217m。拉索鋼絞線用量約為1130t，采用環(huán)氧噴涂無粘結(jié)筋，拉索護(hù)套管是雙螺旋線抗風(fēng)雨激震PE管。

矮塔斜拉索第六代構(gòu)造圖見圖2。

圖2 矮塔斜拉索第六代構(gòu)造圖

2 斜拉索安裝施工工藝

斜拉索是斜拉橋中對(duì)主梁起彈性支承作用的重要索力構(gòu)件[1]。所以良好的施工工藝是保證斜拉橋施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

掛索工藝流程如圖3。

圖3 施工工藝流程圖

3 按施工順序準(zhǔn)備各個(gè)重要的工作面

矮塔斜拉索掛索需要做好準(zhǔn)備工作:矮塔穿索機(jī)，油泵，放線盤吊裝到位，塔外平臺(tái)，梁下平臺(tái)搭建,PE管焊接完成。

3.1 機(jī)具就位

斜拉索為中央雙索面，雙排布置在中央分隔帶上。兩平行的預(yù)埋管有1m的距離，所以穿索機(jī)就布置在中間處。張拉油泵放置在靠近橋面懸臂端，方便油管連接梁下平臺(tái)的千斤頂。梁下的千斤頂連接好油管，試機(jī)查看千斤頂工作是否正常。放索盤放在橋面上，盡量靠近管口。整盤鋼絞線用塔吊裝進(jìn)放索盤。

3.2 平臺(tái)的搭建

平臺(tái)搭建主要是塔外平臺(tái)和梁下平臺(tái)的搭建。塔外平臺(tái)在塔的兩邊利用腳手架從橋面搭建到分絲管高度的平臺(tái)。梁下平臺(tái)相對(duì)簡單，掛藍(lán)移摸后，待鋼筋工扎好模板、鋼筋，即可搭梁下平臺(tái)。

3.3 配件安裝

把減震器的零件圓筒和防水罩放在管口，穿鋼絞線的時(shí)候就得把他們穿上。接著是錨具的安裝，把錨具的螺母旋出來，然后用鋼絲繩栓住錨具，把錨具從橋面預(yù)埋管口慢慢下放到梁下預(yù)埋管口，錨具螺紋段露出管口一定長度后，再把先前扭出來的螺母用繩子掉到梁下平臺(tái)，然后由梁下平臺(tái)的人員再把螺母扭進(jìn)錨具，拉緊鋼絲繩，螺母緊貼錨墊板。扭正錨板孔，確保兩端梁下的錨具孔位一一對(duì)應(yīng)，為穿索正確提供保障；然后安裝張拉支架和蜂窩板在錨板上面。特別注意的是，錨板上張拉支架的4根桿子一定要安裝好，如果一個(gè)桿子安裝傾斜，其他三個(gè)再張拉鋼絞線就會(huì)容易折斷，存在安全隱患。

3.4 HDPE護(hù)套管焊接

3.4.1焊接長度控制

L焊=L0-L6-A5-L7-L8-L9/2+L10

式中：L0—兩側(cè)塔梁墊板間距(mm)，該數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)院提供；

L6—梁端預(yù)埋管長度及鋼墊板厚度之和(mm)；

A5—梁端防水罩HDPE管限位長度(mm)；

L7—塔端連接裝置長度(mm)；

L8—塔端錨固筒長度(mm)；

L9—分絲管長度(mm)；

L10—HDPE外套管進(jìn)入塔端連接裝置長度(mm)。

3.4.2焊接技術(shù)參數(shù)

HDPE管焊接時(shí)，應(yīng)對(duì)段管編號(hào)、段管長度、焊接頭預(yù)熱溫度、預(yù)熱壓力、加熱時(shí)間、切換時(shí)間、焊接壓力、冷卻時(shí)間和焊接時(shí)間等進(jìn)行記錄。

表1 HDPE管的焊接技術(shù)參數(shù)設(shè)置表

3.4.3焊接工藝

HDPE護(hù)管作為該斜拉索體系的最外層保護(hù)，不僅要保證在施工吊裝中具有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)還要有耐久性[2]。所以護(hù)管焊接質(zhì)量很關(guān)鍵。HDPE段管的連接采用專用發(fā)熱式工具對(duì)焊方式。其焊接工藝流程如圖4。

圖4 HDPE管焊接工藝流程圖

HDEP管焊接操作要點(diǎn)：

(1)PE管要按規(guī)格大小分類堆放，堆放場地要墊平，堆放高度不宜超過6層，要遠(yuǎn)離火源。用卷尺選出PE管并做好順接標(biāo)記，變形嚴(yán)重的PE管不能使用。

(2)將PE管放上托架在PE焊機(jī)處進(jìn)行對(duì)接，調(diào)整PE管位置和卡箍使PE管基本順直，兩管外圓高差不大于2mm。

(3)刨削時(shí)壓力要均衡，刨花成連續(xù)圈狀，厚度均勻，才能退刀，退刀時(shí)壓力要適當(dāng)減小，退刀時(shí)要直進(jìn)直出，不能左右擺動(dòng)。退刀后進(jìn)行試對(duì)，看管接縫四周是否有縫隙，如有縫隙必須重新刨削。刀片刀口鈍用細(xì)砂輪進(jìn)行水磨，要注意刀口的角度。

(4)刨削后調(diào)整卡箍使管口接口處外圓高差小于1mm。

(5)對(duì)每種規(guī)格的PE管正式焊接之前進(jìn)行試焊，確定焊接參數(shù)。

(6)加熱時(shí)要控制溫度和壓力恒定，時(shí)間控制準(zhǔn)確，同時(shí)觀察熔高要符合要求。

(7)加熱完成后取加熱板、活塞推進(jìn)要在5 s內(nèi)完成，控制好對(duì)接壓力各時(shí)間，觀察焊縫翻轉(zhuǎn)高度5～8mm。

(8)在冬天進(jìn)行PE管焊接時(shí)要采取取暖措施，保障焊接溫度在20℃左右，冷卻時(shí)用棉紗頭、擋風(fēng)布對(duì)接頭進(jìn)行保暖。冷卻接近室外溫度時(shí)取出PE管，焊好的PE管堆放場地要平整，不能在PE管上堆放雜物，不能踩踏PE管，防止焊好的PE管變形。

(9)嚴(yán)格按HDPE焊機(jī)操作規(guī)程焊接，作好詳細(xì)記錄，保證焊接質(zhì)量。

(10)HDPE套管計(jì)算長度，必要時(shí)考慮上下管口掛索操作空間及整體防護(hù)時(shí)熱脹冷縮的影響長度。

3.5 HDPE套管吊裝

吊帶系在塔端連接裝置處，然后塔吊拉著吊帶起吊，往塔外平臺(tái)靠近，另一端的PE管靠人工抬起。最后PE長管整體吊裝到位。

圖5 PE管吊裝完成

3.6 單根鋼絞線穿索工藝過程

放線盤開始放第一根加強(qiáng)索，把索前段剝除PE,切鋼絞線，墩頭中心絲。加強(qiáng)索前段進(jìn)入PE管后，在人工作用下，一步一步向塔外平臺(tái)PE管口爬上去。放索盤旋轉(zhuǎn)放索，加上眾人合力推索，加強(qiáng)索很快就從塔外PE管口伸出來，塔外人員拿著加強(qiáng)索穿過第一個(gè)分絲管口，眾人又合力送索，加強(qiáng)索下穿到塔的另一端PE管口；當(dāng)抗滑件到位后就可以停止人工送索。此時(shí)把加強(qiáng)索的尾段PE剝除，切鋼絞線，墩頭中心絲。加強(qiáng)索兩端在管口穿過防水罩和減震器圓筒后下穿到梁下錨具孔，然后夾片夾住鋼絞線。接下來梁端兩邊同時(shí)張拉到設(shè)計(jì)索力。鋼絞線索力計(jì)算如下：

P傳單=P控單+P1+P2+P3+P4+P5

P傳單—實(shí)際單根控制初張力；

P控單—監(jiān)控指令單根控制初張索力；

P1—夾片回縮影響索力；

P2—橋面位移影響索力，位移量由監(jiān)控提供；

P3—塔柱位移影響索力，位移量由監(jiān)控提供；

P4—錨具、混凝土壓縮影響索力；

P5—垂度差影響。

第二根到最后一根施工工藝是一樣的，簡要描述一下：放線盤旋轉(zhuǎn)，第二根索慢慢伸長，量好長度，剝鋼絞線前段PE,切鋼筋線，墩頭中心絲。墩完后，鋼絞線喂入矮塔穿索機(jī)。矮塔穿索機(jī)開始送索，從梁端PE管口送到塔端PE管口，然后塔端人員把鋼絞線穿過分絲管的第二個(gè)孔，鋼絞線在穿索機(jī)的推力下，通過分絲管口繼續(xù)下穿，直到塔的另一端管口。管口人員用穿索器連接墩好頭的鋼絞線，梁下人員拉緊牽引繩，管口人員輔助送索，最后鋼絞線在牽引繩的作用下穿過錨具孔。第二根的尾部也要量好長度，剝好PE，墩頭，與穿索器連接，同樣的方法把鋼絞線穿入到錨具對(duì)應(yīng)的孔里。第二根鋼絞線這樣成功地穿到兩端的梁下錨具。然后在鋼絞線兩端對(duì)稱張拉，先張拉15%的力，測量鋼絞線長度，再逐步張拉到設(shè)計(jì)力，測量最終長度，兩者相減再加上15%的理論伸長值，就是鋼絞線的實(shí)際伸長量。

張拉完第二根鋼絞線后，穿索機(jī)才能送第三根索，這樣有效防止在穿索過程中打絞。依次循壞穿索，把鋼絞線全部掛完。

單根掛索工藝流程見圖6。單根鋼絞線在穿掛張拉過程中的應(yīng)力均勻性是平行鋼絞線拉索的重要控制指標(biāo)[3]。按上述工序嚴(yán)格控制能夠滿足平行鋼絞線斜拉索單根鋼絞線張拉過程中的索力控制。

圖6 單根掛索工藝流程圖

3.7 單側(cè)雙向抗滑裝置施工技術(shù)

在無抗滑鍵和有抗滑鍵端分別加載到1400kN抗滑力時(shí)，抗滑鍵未產(chǎn)生滑移現(xiàn)象[4]。最重要原因是OVM公司研發(fā)的單側(cè)雙向抗滑裝置，重點(diǎn)介紹下施工中抗滑插片的安裝過程：塔外人員主要是依次把每根索穿過分絲管和放抗滑插片。等抗滑件到位后且在張拉之前，每排第一個(gè)孔的鋼絞線就要安裝抗滑插片，不能在張拉后放入。因?yàn)殇摻g線受力后，索空間小而無法放入抗滑插片塊。當(dāng)所有的索穿完后，抗滑插片就形成一個(gè)整圓，整圓被安裝在塔外的錨固筒的圓環(huán)頂住。這樣每根索就能夠?qū)崿F(xiàn)單側(cè)雙向抗滑作用。

4 結(jié)語

隨著矮塔斜拉橋建設(shè)項(xiàng)目越來越廣泛，OVM斜拉索掛索施工技術(shù)在施工中不斷改進(jìn)，不斷創(chuàng)新。施工中嚴(yán)格把控線盤、穿索機(jī)、橋面預(yù)埋管口、塔外平臺(tái)、梁下平臺(tái)和掛索張拉等具體施工工藝，使王家河特大橋順利合龍竣工。實(shí)踐證明OVM第六代矮塔斜拉索產(chǎn)品的施工技術(shù)在工程應(yīng)用中成熟、可靠和專業(yè)。