鄂东长江大桥超长斜拉索施工技术

杨培诚

（中交二航局第五工程有限公司，湖北 武汉 424200）

0 引言

鄂东长江公路大桥是沪蓉国道主干线和大庆至广州高速公路湖北段的共用过江通道，位于在黄石长江公路大桥上游980m处，其跨径组合为（3×67.5＋72.5＋926＋72.5＋3×67.5）m九跨连续半漂浮双塔混和梁斜拉桥，主跨位居同类型桥梁世界第二。索面按不对称扇形布置，每一扇面由30对斜拉索组成，全桥共设4×30×2=240根斜拉索，中跨标准索距15m，边跨3～30号索距7.5m。见图1。

图1 斜拉索总体布置图

斜拉索采用双防腐系统（镀锌和高密度聚乙烯外保护层）平行钢丝索，拉索所用钢丝为φ7mm镀锌高密度、低松弛钢丝，抗拉强度为1 670MPa。根据索力的不同，本桥斜拉索共分12种规格，即：PES7-283、PES7-265、PES7-253、PES7-241、PES7-223、PES7-211、PES7-199、PES7-187、PES7-163、PES7-151、PES7-139、PES7-121。最长索为494.2m，重38.7 t。斜拉索构造见图2。

图2 平行钢丝斜拉索构造示意图

1 施工方案及主要设备

1.1 总体施工方案

斜拉索张挂施工[1]主要包括运输、索上桥面、展索、挂设、张拉、索力检测、调整及减振装置安装等工序。根据斜拉索的重量、锚固牵引力的大小以及张拉施工空间要求，1～10号和11～30号索分别采用不同的方法进行施工。

各类索的总体施工方法分别为：

1）1～10号索陆上运输至工地，采用50 t吊车整体提升上桥面，置于斜拉索生产厂家提供的卧式放索机上；桥面卷扬机牵引至索塔下方，塔顶门架进行塔端挂设（手扳葫芦或塔顶卷扬机辅助）及桥面展开；桥面卷扬机、梁内手扳葫芦牵引梁端锚头入索套管锚固；最后在塔端进行张拉及调索。

2）11～30号索水上运输至工地，采用桥面吊索桁车整体提升上桥面置于立式放索机上，卷扬机牵引放索机至钢箱梁中央。A11～A30索采用桥面卷扬机将梁端锚头牵引至边跨混凝土箱梁，完成桥面展索；塔顶门架及塔顶卷扬机进行塔端挂设；桥面卷扬机牵引梁端锚头前移，软、硬组合牵引梁端锚头入索套管锚固；最后在梁端进行张拉，塔端进行调索。J11～J30索利用桥面卷扬机将立式放索机牵引至中跨前端梁并固定；汽车吊卸下塔端锚头，卷扬机牵引塔端锚头至索塔下方，部分展开斜拉索；塔顶门架及塔顶卷扬机提升斜拉索，完成塔端挂设及桥面展索；桥面卷扬机牵引梁端锚头前移，软、硬组合牵引梁端锚头入索套管锚固；最后在梁端进行张拉，塔端进行调索。为满足梁端进行软牵引及张拉的施工空间要求，在斜拉索锚固区风嘴暂不安装，待该节段斜拉索施工再进行安装[2]。

1.2 主要施工设施设备的选用、布置及安装

在桥面上布置的主要设备设施有：卷扬机、汽车吊、吊索桁车、中跨侧角度调整支架、放索机、梁底施工平台等。在塔上布置的主要设备设施有：卷扬机、塔顶门架起吊系统等。

1.2.1 桥面吊索桁车

桥面吊索桁车布置详见图3。

图3 吊索桁车及横移轨道布置图

桥面吊索桁车安装完成后，在桥面上安装横移轨道。横向移动轨道用于放索机及斜拉索盘的横向移动，即斜拉索（带索盘）起吊置于立式放索机后，由卷扬机牵引沿横移轨道移动至箱梁中央。为确保放索机、斜拉索横移安全，轨道沿桥面横向做成水平。

1.2.2 斜拉索展索设施

斜拉索展索设施主要包括放索机、放索小车。放索机用于舒展索体，放索小车用于斜拉索在桥面移动。动力系统用于牵引锚头前移，采用卷扬机。根据拉索长度及展索施工工艺不同，放索机共设有两种：即卧式和立式，卧式放索机用于1～10号索，立式放索机用于11～30号索。

1.2.3 牵引锚固及张拉设施

斜拉索牵引锚固及张拉设施主要分为：卷扬机牵引系统、钢绞线软牵引系统及张拉杆硬牵引及张拉系统。

1.2.4 斜拉索梁端牵引角度调整及导向设施

岸侧斜拉索角度调整主要由50 t汽车吊来完成，江侧斜拉索角度调整则由角度调整支架来完成。角度调整支架依附于江侧桥面吊机外侧，并随桥面吊机移动。角度调整支架由4根同桥面吊机相连的水平主梁、2根立柱以及1个斜向框架组成，框架旁设有手拉葫芦滑移轨道。梁端牵引施工时，用于角度调整的手拉葫芦可沿滑移轨道自由滑动，确保斜拉索前端或张拉杆始终同索套管中心处于同一直线上。

2 斜拉索张挂及施工控制

2.1 施工准备

1）成品索查验，斜拉索制作和装盘时，应采取有效措施，防止拉索扭转。

2）索套管处理斜拉索锚头外径与索套管的内径相差很小，挂索时极易产生位置偏差，从而造成锚头外丝扣和斜拉索PE保护套的损伤，因此斜拉索挂设前应对塔、梁端的索套管再次进行全面检查，清理索套管内的焊渣和毛刺等。

2.2 斜拉索运输、起吊上桥面

1～10号索采取陆运，11～30号索采取长江水运。对于1～10号重量较轻的斜拉索（不带钢盘），采用50 t吊车在长江大堤上提升上滩桥桥面，并置于卧式放索机上，再将卧式放索机牵引至索塔附近；11～30号索采用桥面吊索桁车将斜拉索连同钢盘一并提升上桥面置于立式放索机上。

2.3 1～10号索塔端挂设及桥面展开

1～10号索采取先塔端挂设后桥面展开的方法施工，塔端挂设完成后，利用桥面卷扬机一边牵引卧式放索机往前端梁移动，一边旋转放索机，将斜拉索全部展开。

2.4 11～30号索桥面展开及塔端挂设

1）A11～A30索桥面展开流程。①启动桥面卷扬机牵引立式放索机及斜拉索横向移至钢箱梁中央。②启动放索机，汽车吊起吊梁端锚头并将其置于锚头小车上。③在梁端锚头处连接卷扬机钢丝绳，启动卷扬机，牵引梁端锚头至边跨混凝土箱梁，全部展开斜拉索。

2）J11～J30索桥面展开流程。①启动桥面卷扬机牵引立式放索机及斜拉索横向移至钢箱梁中央。②卷扬机牵引放索机至中跨侧前端梁。③汽车吊起吊塔端锚头，同时启动放索机，当汽车吊提升锚头至一定高度后，将其置于锚头小车上。④在塔端锚头处连接卷扬机钢丝绳，启动卷扬机，牵引梁端锚头至索塔下方，部分展开斜拉索。

3）11～30号索塔端挂设流程。①安装夹具，将塔顶卷扬机及塔顶门架钢丝绳与斜拉索连接，启动卷扬机提升斜拉索塔端锚头。②塔顶门架将锚头提升到索套管口处后，起重小车纵移，塔顶门架调整角度，塔顶卷扬机牵引塔端锚头就位。③拧紧锚头大螺母，拆除挂设夹具、牵引绳，至此斜拉索塔端挂设完成。

2.5 斜拉索梁端挂设

根据斜拉索的锚固牵引力不同，斜拉索的梁端牵引及锚固分两种方式：1～10号索的锚固牵引力较小，在塔端安装2m长硬牵引下放之后，该类索只需采用桥面卷扬机并辅以梁内手扳葫芦即可完成梁端挂设。11～30号索锚固牵引力较大，采用桥面卷扬机及软、硬组合牵引（7束φj15.24钢绞线和4.5m+1.5m+1.5m长张拉杆）完成梁端挂设。

1）1～10号索梁端挂设流程。①在梁端锚头处安装吊带，汽车吊挂钩，提升斜拉索跨过桥面吊机。②梁端锚头处连接桥面卷扬机钢丝绳，桥面卷扬机牵引梁端锚头至索套管口处，与梁内手扳葫芦连接。③梁内手扳葫芦牵引梁端锚头入梁端索套管锚固，完成拉索的梁端挂设。

2）11～30号索梁端挂设。边跨采用汽车吊进行梁端挂设的角度调整，中跨则使用角度调整支架进行角度调整，其梁端牵引锚固方法基本相同。下面以J11～J30索为例对梁端挂设方法进行说明，A11～A30索的梁端挂设施工可参照进行。J11～J30索梁端牵引锚固施工步骤为：①在梁端锚头处安装夹具、吊具，卷扬机牵引梁端锚头前行，前行时梁端锚头由50 t汽车吊提起。②卷扬机牵引梁端锚头至桥面吊机处后，安装组合张拉杆及软牵引装置，安装提升夹具1、2、3，手拉葫芦1连接夹具1，50 t汽车吊连接夹具3，5 t手拉葫芦连接张拉杆。③手拉葫芦1提升斜拉索锚头、5 t手拉葫芦提升张拉杆、50 t汽车吊提升斜拉索调整角度，卷扬机滑车组牵引斜拉索前行，当张拉杆中心线同索套管重合后改换软牵引千斤顶牵引斜拉索。④解除5 t手拉葫芦，连续千斤顶牵引张拉杆出撑脚中间隔板，临时锚固张拉杆，移走50 t汽车吊，拆除一级牵引装置，手拉葫芦2在夹具2处提升斜拉索调整角度，拆除软牵引千斤顶，安装张拉千斤顶。⑤手拉葫芦1、2、3调整角度，穿心千斤顶牵引斜拉索直至所有加长张拉杆出千斤顶面，拆除所有加长张拉杆，至此斜拉索梁端挂设完成。

2.6 斜拉索张拉及索力调整

1～10号索在塔端进行张拉，11～30号索在梁端进行张拉。斜拉索局部张拉量调整均在塔端进行。所有张拉千斤顶张拉前按规定进行标定，并配备相应的测力传感器。所有张拉机具由专人使用和维护，张拉机具长期不用时，使用前进行全面校验。当千斤顶的使用超过规范规定的使用时间或使用期间出现异常情况时，均重新进行校验。根据施工控制要求，对斜拉索进行分级张拉。

1）1～10号索塔端张拉流程。①拆除卷扬机牵引绳，安装牵引螺母1、牵引螺母2，开启油泵用千斤顶牵引斜拉索，直至斜拉索锚头出锚垫板面，临时锚固斜拉索锚头。②拆除加长张拉杆，安装张拉螺母、压力传感器，开启油泵对称同步张拉斜拉索。边张拉边拧紧锚头大螺母。③张拉到位后，拆除张拉设备。塔端张拉（1～10号）施工图见图4。

图4 塔端张拉（1～10号）施工

2）11～30号索梁端张拉流程。根据11～30号索张拉控制力，选择YCW650B型千斤顶进行张拉施工。YCW650B型千斤顶截面尺寸为φ680mm，已超出梁端锚垫板的横向宽度，为避免偏心作用，拟采取将张拉撑脚加长超出钢箱梁底面。具体张拉步骤为：①拆除加长张拉杆，安装压力传感器，开启油泵对称同步张拉斜拉索。②继续张拉斜拉索至监控指定位置，拧紧锚头大螺母。③张拉工作完成，拆除张拉设备。梁端张拉施工图见图5。

图5 梁端张拉（11～30号）施工

2.7 施工期斜拉索的保护措施

2.7.1 斜拉索桥面展开过程中的保护

鄂东大桥长索长度大，斜拉索在桥面上完全展开后长度超过300m，斜拉索牵引前移过程中容易出现放索小车翻倒造成PE损伤的情况。采取改进托索小车，降低小车高度、加密摆放密度等措施，确保桥面展开后的斜拉索更加顺直，对斜拉索保护更为有利。图6为斜拉索桥面展开后的形状。

图6 斜拉索桥面展开后的形状

2.7.2 斜拉索挂设过程中的保护

斜拉索挂设的关键点是在不损伤斜拉索的情况下将塔端锚头安全顺利地提升出塔端锚垫板并锚固。长索采用两点配合提升的方式避免起吊过程中斜拉索出现过度弯折的现象。为保证塔端挂设主吊点（采用索夹同斜拉索连接）处索夹与斜拉索之间不产生相对滑动损伤斜拉索，需准确掌握斜拉索PE护套的施工性能，了解斜拉索PE护套同索夹内橡胶垫之间的摩擦系数，从而能够更好地进行斜拉索塔端挂设索夹的结构形式设计[3]。

为解决上述问题，参考苏通大桥斜拉索的PE抗压、抗拉试验数据，对索夹的夹紧力、每个螺栓的拉拔力与施加扭矩进行确认；同时对索夹内表面进行喷砂、打磨处理，施工时采用扭力扳手对索夹螺栓分级逐个进行施拧，确保斜拉索塔端挂设过程中索夹与斜拉索不产生相对滑动。

2.7.3 斜拉索PE护套接触保护

斜拉索张挂过程中若PE护套直接接触硬性物质容易造成损伤，长索张挂时在拉索与硬性物质接触的地方加垫10mm厚橡胶。斜拉索塔端挂设完成后在斜拉索与塔柱面接触处加垫橡胶垫，利用塔顶手拉葫芦将索套管出口处提起，使斜拉索悬空并且使塔端弯曲半径保持在25 d以上。

2.7.4 斜拉索临时减振布置

对已施工完成的斜拉索采取临时减振措施进行保护，每根斜拉索施工完成后，用临时索将斜拉索同钢箱梁临时连接，见图7，索夹及耳板的位置根据监控要求布置。

图7 斜拉索临时减振布置图

2.8 风嘴的后安装

钢箱梁加工时，11～30号钢箱梁端部斜拉索锚固区4.2 m长风嘴未安装，桥面吊索桁车处3号、4号钢箱梁上游侧共计7.8m长风嘴未安装。斜拉索施工期间，对所有未装风嘴需及时进行安装。

3 结语

斜拉索张挂是斜拉桥施工过程中的一个重要环节，合理高效的张挂施工方案既可以缩短施工周期，也保障了成桥后的桥梁质量。鄂东长江大桥按照以上方案，严格控制斜拉索的施工质量，施工周期为7 d/对。通过各方试验检测，索力、钢箱梁标高均符合设计要求，目前大桥即将通车。

[1] 韩富庆.大跨度斜拉桥施工控制[D].合肥：合肥工业大学，2002.

[2] 刘齐辉，罗成斌.武汉军山长江公路大桥B标主桥钢箱梁安装及斜拉索张挂施工[J].中国港湾建设，2005（6）：48-52.

[3] 陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京：人民交通出版社，2004.