國內(nèi)首例鋼絞線拉索塔端穿索施工優(yōu)化技術
目前,國內(nèi)大部分鋼絞線斜拉索施工都是采用循環(huán)卷揚系統(tǒng),通過托板在PE護套管內(nèi)的往復運動,將鋼絞線拉索從橋面一根根牽引至塔外,然后在塔外進行連接轉換,塔內(nèi)牽引拉索進入錨具并錨固的施工工藝。
循環(huán)卷揚系統(tǒng)和托板在這類工藝里起到了關鍵性的作用,但是由于循環(huán)卷揚系統(tǒng)在每次掛索時都要重新布設,工作量較大,在布設時需要專人指導,較為復雜。而托板在PE管內(nèi)運動時,由于受到PE焊接接頭和鋼絞線自身扭力的影響,會在PE管內(nèi)翻轉,造成鋼絞線和循環(huán)繩打絞。打絞問題處理較為困難,有時甚至需要將拉索下放至橋面才能解決。打絞后,托板和循環(huán)繩會對拉索PE造成嚴重的損傷。
銅陵長江公鐵大橋主橋為五跨連續(xù)鋼桁梁雙塔斜拉橋,主橋全長1290m,拉索采用平行鋼絞線拉索,索體由多股Φ15.2無粘結高強度低松弛平行鍍鋅鋼絞線組成,最大拉索達340m,共127股,總拉索重量高達5632t。由于拉索數(shù)量龐大,質(zhì)量要求嚴格,如果采用循環(huán)系統(tǒng)掛索工藝,很難滿足施工進度和施工質(zhì)量的相關要求。
銅陵長江大橋斜拉索施工采用柳州歐維姆工程公司獨創(chuàng)的“鋼絞線拉索塔端穿索施工技術”,放棄了原有施工工藝中的循環(huán)系統(tǒng)和托板,創(chuàng)造性地采用了“自上而下”的穿索模式,有效地規(guī)避了打絞、墜索等問題,在國內(nèi)鋼絞線拉索施工領域屬于首例。
圖1 鋼絞線拉索塔端穿索機示意圖
工藝優(yōu)點
鋼絞線拉索塔端穿索的原理,即通過鋼絞線塔端穿索機將鋼絞線從橋面牽引至塔頂,然后通過該穿索機將鋼絞線連續(xù)下放至塔外操作平臺處。塔外工作人員將鋼絞線穿入護套管后,鋼絞線沿護套管內(nèi)壁下滑至橋面。此時塔外作業(yè)人員將鋼絞線的連接裝置拆除,轉由塔內(nèi)電動葫蘆牽引至塔內(nèi)并錨固。橋面將鋼絞線下穿至梁底并錨固后,塔端即可張拉。
塔端穿索機作為連續(xù)穿索機,鋼絞線從滾筒一側卷入,從另一側導出,兩根拉索間用鋼絞線連接器進行連接。在施工時,可以不間斷地重復穿索。由于穿索機是從上而下穿索,鋼絞線在護套管內(nèi)依靠自重就能下穿,不必使用托板,所以可以避免因使用托板而出現(xiàn)的打絞、傷索、掉索等情況的發(fā)生。
每束索穿索結束時,在最后一根鋼絞線尾端連接先導索作為留繩。下一束拉索施工前,僅需將鋼絞線與先導索尾端連接,即可順利導入穿索機進行施工,方便快捷,省略了循環(huán)卷揚系統(tǒng)掛索工藝里的布循環(huán)索的步驟,節(jié)約時間和勞動力。
圖2 鋼絞線拉索塔端穿索機布置示意圖
工藝流程及施工要點
設備布置
在塔頂利用型鋼布置塔頂?shù)膽姨羝脚_,平臺懸挑2m,四周設置護欄。將鋼絞線塔端穿索機固定于懸挑平臺之上,鋼絞線導入端靠近塔壁。由于導入索是從橋面一直到塔頂,長度較大,放在靠塔壁一側可以在一定程度上避免因風而引起的大幅度擺動。且由于拉索護套管在穿索時距離塔壁有1~2m的間隙,所以將導出索布置在外側也便于穿索。
鋼絞線拉索斷料
因為鋼絞線整根成盤運至現(xiàn)場,掛索前或掛索過程中需要根據(jù)計算長度進行斷料。當橋面場地允許時,可以采取橋面提前斷料的工藝。當橋面不具備提前斷料條件時,則采用邊掛索邊斷料的工藝。
1.橋面提前斷料
下料長度根據(jù)上下錨點坐標進行計算,考慮工作長度。剝除鋼絞線工作長度的外PE,然后用單孔錨將鋼絞線工作端固定在牽引小車上。啟動循環(huán)卷揚機,循環(huán)繩在卷揚機牽引下拖動牽引小車前行,鋼絞線在牽引過程中會沿導架斜面自動下滑,靠在已下好料的鋼絞線邊上。牽引小車牽引鋼絞線達到下料長度后停止牽引,尾端用切割機斷料,拆除前端牽引小車,在尾端安裝另一個牽引小車,重復下料過程,完成所有鋼絞線的橋面斷料。
圖3 鋼絞線拉索現(xiàn)場下料示意圖
2.邊掛索邊斷料
銅陵橋因為邊跨橋面已經(jīng)成型,所以可以采用提前下料的方式。大部分橋梁在掛索期間并不具備斷料條件,因此就需要采用邊掛索邊斷料的工藝。橋面預先下好一根基準索,索長由計算得出,并剝除相應的鋼絞線PE。基準索穿過一根定長套管,套管長度視塔頂?shù)綐蛎娴拇怪备叨榷ād摻g線從橋面放索盤出來后,與基準索通過連接器連接,啟動塔端穿索機,基準索在套管內(nèi)上行,當基準索與下一根索的連接頭在塔頂定長套管穿出時,穿索機停選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 止運行,橋面進行斷料。因為斷料長度、定長套管長度已知,所以可以在橋面準確定出下料位置。重復以上過程,實現(xiàn)邊掛索邊斷料。
拉索安裝
由于塔端穿索機布置在塔頂,如果直接穿入鋼絞線難度較大。所以在穿索之前,預先在穿索機上布置一根先導索。先導索采用φ12鋼絲繩,一端為自由端,一端為連接端。先導索的自由端從穿索機導入側穿入,按順序纏繞在穿索機絞盤上,并從導出側穿出。先導索的連接端則與鋼絞線連接。
啟動穿索機,在絞盤轉動作用下,先導索牽引鋼絞線從橋面升至塔頂,并沿先導索軌跡從導入側穿入絞盤,從導出側穿出。關閉穿索機,拆除先導索。與此同時,橋面完成第一根拉索與第二根拉索的連接工作。啟動穿索機,牽引鋼絞線從塔端穿索機導入側穿入,從導出側穿出,鋼絞線在自重作用下下垂至塔外作業(yè)平臺處。塔外作業(yè)人員在第一根鋼絞線錨固端安裝子彈頭導柱作為配重。將鋼絞線錨固端穿入HDPE護套管內(nèi),鋼絞線在HDPE套管內(nèi)依靠自重沿管內(nèi)壁下滑至橋面,直至第一根與第二根鋼絞線的連接處,到達塔外作業(yè)點。由于子彈頭導柱的作用,使鋼絞線在下穿時不會傷到護套管內(nèi)壁或已安裝完成的鋼絞線PE保護層。
塔頂操作人員錨固第二根鋼絞線,防止下滑。塔外作業(yè)人員錨固第一根鋼絞線,并拆除第一根與第二根鋼絞線的連接器。同時將塔內(nèi)放出的連接器與第一根鋼絞線工作端連接,塔內(nèi)啟動卷揚機牽引第一根鋼絞線進入錨具錨固。橋面工作人員將鋼絞線錨固端與從梁底穿上來的連接器進行連接,梁下作業(yè)人員,收緊連接器,牽引鋼絞線錨固端進入錨具錨固。錨固完成后,塔內(nèi)即可進行張拉作業(yè)。重復以上步驟,鋼絞線可不間斷穿索,直至穿索結束。
注意事項
塔端穿索機掛索時對連接頭的要求較高,因為在牽引過程中,受鋼絞線自身扭力的影響,鋼絞線在空中會出現(xiàn)自轉現(xiàn)象,有可能導致連接頭連接失效,所以設計連接頭時要考慮防轉。在長索安裝過程中,由于HDPE套管直徑小,單束索量大,且鋼絞線水平角度小,所以在下穿過程中存在不順暢的現(xiàn)象。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn),單束鋼絞線在安裝初期可以順暢安裝,最后2~3排時,下穿難度增加,需要進行收索輔助鋼絞線下穿。索長越長,同一規(guī)格索導管內(nèi)鋼絞線數(shù)量越多時,最后2~3排鋼絞線安裝難度越大。此時,可以在塔外管口處增加手持式穿索器,增大鋼絞線的下穿力,完成掛索。
圖4 塔端穿索機掛索示意圖
銅陵長江大橋鋼絞線拉索安裝,部分鋼絞線采用塔端穿索工藝,部分鋼絞線依然采用原有的循環(huán)托板牽引工藝。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn),塔端穿索工藝在施工過程中更加便捷,施工流暢,橋面減少了循環(huán)卷揚機也顯得更加整潔。由于操作簡單,所以對橋面操作人員的要求也大大降低,不會因為臨時換人而出現(xiàn)施工不流暢的現(xiàn)象。同時,鋼絞線塔端穿索工藝在施工過程中,有效地規(guī)避了鋼絞線打絞、墜索等情況的發(fā)生,風險更小,速度更快,尤其對護套管及鋼絞線PE的保護更加有效。
總之,鋼絞線拉索塔端穿索技術在鋼絞線拉索施工中屬于首例,在施工便捷、操作簡單、保護索體、高效率低成本等方面有著明顯的優(yōu)勢。
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