鹦鹉洲长江大桥缆索系统施工质量控制

邓颂杰

摘 要：悬索桥结构合理，桥梁外形美观，施工受力明确，施工控制易行，该桥型在现代桥梁建设中应用越来越多。本文以武汉鹦鹉洲长江大桥为例详细介绍了悬索桥缆索系统在安装施工过程中的质量控制要点及注意事项，为悬索桥施工提供经验和借鉴。

关键词：悬索桥；缆索系统；质量控制

1 工程概况

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥设计为三塔四跨简支体系钢-混结合梁悬索桥结构，桥跨布置为200+2×850+200m，三塔不等高，中塔顶标高较边塔高17.7m，两主跨主缆跨度为850.0m，矢跨比为1/9，上下游横向两根主缆的中心间距36.0m。在主缆中心线下方设置猫道，猫道索距离主缆中心1.5m，猫道面宽4.0m。

缆索系统由6根φ48猫道承重索、2根Ф22扶手索、2根φ40猫道门架支承索、2根φ36牵引索（在牵引后对接形成循环系统）、猫道面网、猫道门架、塔顶转向索鞍及变位系统、下拉装置、横向天桥及锚固体系等组成。见“图1.1 猫道立面布置图”，。和“图1.2 缆索系统断面布置图”。

2 质量管控

为保证各施工工序间转换过程中的质量，需加强各工序的检查力度，严格执行施工作业标准。为此项目安质部专门制定了施工工序及大型结构设施报验程序，规定了需报验的大型结构设施种类、工序和报验规模。架子队自检合格报验后，项目安质部将组织由总工程师、工程部、安质部、机电部、架子队技术负责人、架子队负责人共同参加的联合检查组对报检的工序或大型结构设施进行检查。检查后，架子队需根据检查组的结论进行整改或进入下一道工序。

3 猫道索架设质量控制

根据猫道施工需求，分别在北锚侧设置一台15t卷扬机、南锚侧设置一台25t卷扬机、索鞍门架设置8t卷扬机并在相应的位置设置转向轮等，2根2500mφ36先导索分别进入25t、15t卷扬机，利用人工牵引和塔顶卷扬机分别牵引过1#塔和3#塔，通过1000匹拖轮牵引至2#塔顶和拽拉器连接在一起，形成猫道架设往返对拉牵引系统，利用该牵引系统分别架设猫道φ40门架支承索、φ48猫道承重索、φ22猫道扶手索。猫道索架设时的质量控制有以下几个方面：

3.1、猫道索钢丝绳非弹性变形较大，将影响钢丝绳架设后垂度的变化，在浇铸锚头前须进行预张拉以消除非弹性变形，然后再根据设计索长下料长度。

3.2、为确保猫道索锚头质量的稳定和长期使用的安全性能，锚头套筒需进行超声波检验，每个热铸锚头需带有探伤检验记录。

3.3、φ36牵引索镀锌钢丝绳过江牵引时连接处须用麻芯钢丝绳与其连接形成尾巴绳，连接处至少保证有10个绳卡。

3.4、拖轮牵引牵引索到中塔下方后解除与拖轮间的连接，使用滑车组提拉至中塔顶进行临时锚固。两根牵引索均牵引到位后使用拽拉器进行连接，钢丝绳通过拽拉器楔形连接器后将楔形卡锁死钢丝绳，并在露出钢丝绳尾端使用一个绳卡擰紧做为保险装置。

3.5、牵引用滑钩所使用的12T卡环在牵引过程中因与牵引索时刻发生摩擦极其容易磨损，在每根猫道索牵引对滑钩进行拆除后都应进行检查，如磨损较为严重的需立即进行更换。

3.6、主跨猫道承重索垂度调整：全站仪测量中跨跨中点垂度及中跨跨径，并测量温度，计算出实际需要的调整量，并与计算值比较。利用边塔塔顶卷扬机和手拉葫芦调整，直至满足要求，在边塔塔顶转索鞍处锚固，并用油漆做好标记。

a3.7、边跨猫道承重索调整：猫道锚固梁就位在初始设计位置，利用锚梁上的精轧螺纹钢筋调节单根承重索，消除猫道承重索制作精度误差并调整跨中标高到考虑变位长度差的修正标高。

4、猫道网片铺设质量控制

待所有猫道绳索架设结束后，在线型均满足设计要求时，安装φ48猫道承重索变位钢架、下拉装置和铺设猫道面网，猫道底面网铺设采用从塔顶下滑和从塔顶拽拉的方式，侧网在底网形成后人工铺设。猫道网片铺设阶段质量控制有如下几个方面：

4.1、猫道底网中间部位搭接处绑扎较少导致容易存在空隙，不利于今后的紧缆、索夹安装施工，中间部位铁丝需确保6个绑扎点。两侧猫道承重索范围内因铺设猫道时与猫道承重索绑扎后不利于猫道底网的下放，故在猫道铺设时两侧部位各需确保2个绑扎点。待猫道底网下放就位后，猫道底网两侧各与猫道承重索进行绑扎1处，确保其不会出现滑移。

4.2、猫道底网在铺设前应将横向钢丝至于上方，竖向钢丝在下方，这样在今后猫道上行走时可以起到防滑的作用。猫道铺设150米后进行下放后可能造成其尾部或中间部位猫道底网左右出现错位与猫道承重索搭设面积过小的情况，故在将猫道底网与猫道承重索进行绑扎前需对下放就位的猫道底网进行适当调整。

4.3、猫道底网间搭接长度需不小于5CM，绑扎用铁丝的下料不要过长，避免铁丝头的翘起，绑扎过程中将铁丝头进行弯折向下。

4.4、猫道侧网安装时应按照最外侧猫道承重索的线形进行安装，侧网底部与最外侧猫道承重索进行绑扎，除开侧网搭接处绑扎点外，每片侧网应至少与猫道承重索绑扎2处。

4.5、横向天桥底梁做为猫道底网下放时的配重及牵引结构，应在下放时对其位置进行测量，控制其安装里程，避免横向天桥在后期安装后出现扭转现象。

4.6、猫道踏步方木应选择无结疤、制作规则、厚度满足、质量较好的方木，否则在后期日晒雨淋的情况下踏步方木容易折断。

5 主缆牵引入鞍入锚施工质量控制

主缆牵引系统形成方式是将两岸卷扬机内绳头放出通过猫道门架、塔顶及锚碇导向轮、平衡重支架、放索区回转支架、压重块转向门架后进行插接，最后形成一个闭合的循环系统。主缆牵引、入鞍、入锚施工阶段质量控制有如下几个方面：

5.1、通过牵引索携带主缆索股，牵引速度以15m/min左右为宜，牵引最初几根索时，降低牵引速度。在牵引过程中设专人随索股锚头前进，全程跟踪。并随时注意牵引过程中主缆的扭转、磨损及钢丝鼓丝等现象出现。

5.2、塔顶弧形板需根据主缆牵引过程中主缆过导轮时的受力变形情况进行调整，以确保主缆缠包带不会崩断为准。

5.3、主缆牵引就位入锚前需检查整根索股的扭转情况，从前端锚头开始往后端锚头方向用人工将索股扭正，保证有红色丝的平面平行朝上，且红色丝位于六边形的右上角。

5.4、主缆在牵引过程中钢丝鼓丝较为严重则需检查跨中及各塔顶的标记点，如发现钢丝出现错位现象需安装鱼雷夹将鼓丝限制在各跨间，防止鼓丝现象集中在尾端部位。安装鱼雷夹后牵引过程中应安排人员在猫道上进行观察，如发现鼓丝挂导轮的现象则需停机使用缠包带进行简单的包裹后再进行牵引。

5.5、主缆索股入鞍入锚前需先打紧握索器使其握住索股，入鞍入锚前握索器之间索股必须处于无应力状态，握索器提拉高度使索股高度能满足入鞍条件就好。握索器螺栓需打紧，必要情况下使用电动扳手进行施拧。

5.6、整形入鞍前主缆索股两侧各打上一个四边形及六边形夹具，六边形夹具靠外侧，距离四边形夹具1m。入鞍时索股需完全处于无应力状态，缠包带边整形入鞍边进行割除，以确保索股不会散开，入鞍的部位使用木楔打紧防止出现跳丝现象。入鞍后再放下握索器的同时使用木槌对主缆索股进行敲击，以确保鱼雷夹与握索器间鼓丝能够自由消除。

5.7、索股入锚时需将锚头置于锁定板中部避免出现偏位，垫板加设厚度在夜间根据索股垂度调整量及锚跨张力控制公式进行计算。

5.8、首根基准索股架设调整的精度是保证主缆架设质量的关键。调整要反复测量全面观测，多次调整，至少应连续进行7个晚上，每晚取得三个测回以上的有效数据，所有数据可通过计算，得出垂度的相应调整值。

5.9、在索股的整个架设过程中，应特别注意测量观测工作，尤其是夜间的观测应采取措施确保精度。对钢丝索股的线型、塔顶位移，环境气温，索股和基准索股的温度，风力以及索股与索鞍间是否产生滑移等都应按照规定的记录表格认真填写，在各索鞍处，主缆一经调整固定，就不得产生相对和整体滑移，对此必须引起高度重视。

5.10、为防止上层索股挤压下层索股，索股入鞍时，中跨跨中预抬高300mm至400mm，边跨跨中预抬高100mm-200mm。上下游索股架设对称同步进行，相差不超过2根，架设过程中注意对塔顶扭转和位移进行观测。

6 主缆紧缆施工质量控制

索股全部架设完成后进行紧缆施工，主缆紧缆分为预紧缆和正式紧缆，预紧缆在主缆上每隔50米紧缆一次，采用导链葫芦配合人工敲打主缆，使主缆初步形成圆形，并确保主缆的空隙率在26-28%之间，利用钢带捆紧已预紧好的主缆。正式紧缆采用紧缆机紧缆，紧缆先中跨后边跨，中跨由跨中开始，边跨由锚锭处开始向索塔方向逐步推进，正式紧缆确保主缆在索夹内空隙率为18%，索夹外主缆空隙率为20%，在已终紧结束的主缆上利用镀锌钢带锁定成型。主缆紧缆施工过程中质量控制有如下几个方面：

6.1、预紧缆作业选择在夜间温度稳定的时段进行，将主缆全长分为若干区段进行，以免钢丝的松弛集中一处。同时一边拆除主缆外层索股的绑扎带，拆除绑扎带与紧缆位置距离适中，不可一次性全部拆除。預紧缆完成处必须用不锈钢带将主缆捆扎紧，保持主缆的形状，不锈钢带距离5～6米。预紧缆空隙率目标控制值在26～28%。

6.2、正式紧缆使用专用的紧缆机把主缆整成圆形，其作业可在白天进行，正式紧缆的方向为跨中向塔柱方向进行。当紧缆点孔隙率达到设计要求时，在靠近紧缆机的地方用两道镀锌钢带捆紧，间距10cm，其位置应尽可能靠近施顶处，主缆每隔约1.0m距离挤压一次。

6.3、正式紧缆质量要求：空隙率必须满足设计要求，偏差为±2%，不圆度不宜超过主缆设计直径的5%。

6.4、预紧缆前必须对索股钢丝进行仔细的梳理，防止出现错位，跳丝的现象。正式紧缆前需再次对索股钢丝进行梳理，并不得将预紧缆钢带一次割除太多，防止钢带割除后索股钢丝出现鼓丝、错位、跳丝，边紧缆边割除钢带边梳理钢丝。

6.5、预紧缆时采用导链葫芦，导链和索股表层要用麻袋隔离，避免损坏索股。索股缠包带必须全部进行割除并取出，防止索股内缠包带残留影响紧缆后空隙率。

6.6、如预紧缆过程中索股表层钢丝未分离散开，需使用大木槌强力敲打主缆索股，使其钢丝分开，主缆趋近于圆形。

7 索夹定位测量放样质量控制

索夹的施工放样在悬索桥施工中是相当重要的一环。索夹的位置准确与否，将关系到结构受力状况，根据实测线形，按照每个索夹至主塔中心的设计距离，计算索夹位置，用全站仪在主缆的相应位置上放出天顶线及索夹位置线。索夹定位测量放样时的质量控制有如下几个方面：

7.1、放样时，全站仪架设在主鞍顶部中心点，后视另一塔顶主鞍中心点，先在索夹位置放出主缆的天顶线，再采用测距法确定出吊索中心线与主缆的天顶线交点位置，同时采用量距的方法确定出索夹两边缘的位置，此外，为了便于索夹安装，在边缘线外10㎝的地方作上参考标志。

7.2、在索夹放样完成后，对所放点位进行检查，通常采用距离法。所谓距离法，就是检验相邻两索夹的吊杆中心线与天顶线的交点之间的距离是否与计算值相符。

7.3、索夹放样时，首先放出天顶线，而天顶线随温度的变化而变化，故索夹放样应选择夜间气温相对稳定的时段进行。通过对鹦鹉洲长江大桥主缆架设期间的温度进行几个昼夜的观测，发现其温度变化在零晨11～4时相当稳定，故放样时间就选择在这一时段。另外，索夹中心里程是根特定的结构状态计算出来的，在实际操作时，结构的实状态与计算采用的状态存在一定差别，因此在放样时，必须使用吊索安装的里程进行修正。

7.4、索夹放样时缆索应处于无约束状态和无外加荷载的状态，并且上下游主缆高差要控制在设计规范要求内。

8 结语

本文以鹦鹉洲长江大桥悬索桥施工过程为背景，对缆索系统施工时的质量管理控制如猫道索架设施工、猫道网片铺设施工、主缆牵引入鞍入锚施工、主缆紧缆施工、索夹定位测量放样施工的施工进行了总结，为悬索桥施工积累经验。

参考文献

[1]公路桥涵施工技术规范

[2]简明公路施工手册

[3]公路工程质量检验评定标准

[4] 城市桥梁工程施工与质量验收规范

[5]《公路桥涵施工技术规范》实施手册