《可控對拉索索間張拉施工工法》是天津城建集團有限公司工程總承包公司、天津第六市政公路工程有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是韓振勇、盧士鵬、尹輝、劉強、王俊江；該工法的適用範圍是：空間索麵體系橋樑。
《可控對拉索索間張拉施工工法》主要的工法特點是一種新型結構的可控對拉索施工工法。
2009年10月19日，《可控對拉索索間張拉施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：可控對拉索索間張拉施工工法
- 工法編號：GJYJGF060-2008
- 完成單位：天津城建集團有限公司工程總承包公司、天津第六市政公路工程有限公司
- 主要完成人：韓振勇、盧士鵬、尹輝、劉強、王俊江
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
單塔空間索麵自錨式懸索橋主跨主纜採用三維空間線形，在立面及平面投影皆為拋物線。在體系轉換過程中由空纜線形到成橋狀態過渡的過程中，主纜上的吊點在橫橋向和豎直方向的位置有很大的變化，而且在成橋運營過程中需要上、下吊點的轉動功能。對於以上問題除了採用合理的吊索張拉順序減小過程差值外，還需要採用特殊的施工工法加以解決，為此，天津城建集團有限公司工程總承包公司、天津第六市政公路工程有限公司研究了《可控對拉索索間張拉施工工法》。
工法特點
《可控對拉索索間張拉施工工法》的工法特點是：
對於單塔空間索麵自錨式懸索橋而言，由於在該類懸索橋由空纜狀態到成橋狀態的施工過程中要求其吊索能夠移動、伸縮調整及轉動較大的角度。而傳統的懸索橋所採用的吊索形式在技術上已滿足不了空間纜索系統的懸索橋的技術發展要求，因此有必要研製一種新型結構的可控對拉索施工工法以滿足設計要求和施工需要。
操作原理
適用範圍
由於傳統吊索形式在懸索橋主纜由空纜狀態到成橋狀態的施工過程中不能轉動或者轉動角度太小，同時無法對成品吊索長度進行調節，滿足不了空間纜索系統的懸索橋對吊索在橋樑由空纜狀態到成橋狀態的施工過程中要求轉動角度較大和可控制伸縮量的要求。《可控對拉索索間張拉施工工法》可適用於空間索麵體系橋樑。
工藝原理
《可控對拉索索間張拉施工工法》的工藝原理敘述如下：
一種能適應空間纜索結構的懸索橋吊索，使吊索能夠移動、伸縮一定長度同時可轉動較大的角度，以解決2007年前已有的吊索結構形式不能適應新型懸索橋的問題。
在吊索下端部採用球面連桿和球面支座結構形式配合以增大吊索的可轉動角度，此外增加連線套筒結構使吊索能夠按施工要求進行有限度的長度調整，其結構圖如圖1所示。
圖1 可控對拉索結構示意圖
圖1中顯示的是一種雙吊索結構的新型底座式空間纜索結構吊索，包括上端錨具、吊索索體以及下端錨固裝置，上端錨具與銷接在可轉動索夾上的叉耳通過螺紋連線，空間吊索下端錨固裝置包括下端錨具、連桿、底座以及位於連桿和底座之間的轉動副。圖中所示的連桿是帶圓柱頭的長螺紋桿，分為螺紋連桿和球面連桿兩部分：螺紋連桿為兩端均帶有外螺紋的連桿，球面連桿為一端帶有外螺紋，另一端為球面圓柱頭的連桿。螺紋連桿和球面連桿通過帶有內螺紋通孔的連線套筒連線。底座為帶有台階孔、上端小底端大的塔狀體，且其底端端面為傾斜面，底座上端面設有防水罩以防雨水滲透。球面連桿的螺紋桿端穿過底座的台階孔與下端錨具的內螺紋孔連線，球面圓柱頭端卡在底座台階孔內的轉動副端面上；底座的底端端面與箱梁活動或固定連線。轉動副由環形球面支座的內球面和球面連桿的圓柱頭上端面的外球面組成。吊索上下端錨具均採用冷鑄錨形式，吊索索體為Ф5~91絲鍍鋅平行鋼絲索股。吊索的強度根據設計要求按照相關國標進行設計計算，保證足夠的安全係數。
施工工藝
- 工藝流程
《可控對拉索索間張拉施工工法》的工藝流程為：吊索安裝→吊索張拉→索力調整。重點部位為吊索張拉和索力調整，即可控對拉索索間張拉。
- 操作要點
《可控對拉索索間張拉施工工法》的操作要點如下：
⒈吊索安裝
（1）準備工作
因為吊索重量較輕，故可用索道天車進行吊運和安裝，同時也便於吊索的安裝操作。
（2）搬運
①用汽吊或索道天車將編號的吊索索盤吊到相應的吊索安裝橋面位置。
②解開弔索索盤，引出吊索的兩端錨頭。
（3）安裝
吊索安裝前，應先將對應的索夾轉動件安裝在索夾體上，為減少索夾體與轉動件之間摩擦，可在其接觸面之間塗上潤滑劑，以便於轉動件在吊索調整過程中自行轉動。
①在吊索安裝位置及相應的貓道面層上預留長方形開口，以便於為吊索安裝和在體系轉換過程中吊索隨主纜空間變化而變化提供足夠的活動空間。
②用索道天車與上端錨頭連線，並將吊索吊起，使其與索夾耳板用拴銷連線，由於吊索調節裝置長度有限，在未張拉前無法與下端錨固機構連線。
③安裝同一索夾的下一根吊索。
⒉吊索張拉
富民橋主橋施工是在滿堂紅支架上完成邊跨、主跨錨碇的混凝土澆築，然後焊接鋼箱加筋主梁，安裝空纜主纜，再通過張拉吊索完成體系的。
根據監控資料，體系轉換過程則通過對吊索進行3~4個循環張拉來完成，對吊索進行張拉的每一個循環從第1號索開始，依次直至14號吊索張拉完畢完成一個循環。第一次張拉吊索的循環過程以主纜索吊點的坐標控制為主，索力控制為輔；第二次及此後張拉的吊索的循環過程則以吊索的索力控制為主，主纜索吊點的坐標控制為輔。
坐標地的設定以道路中心線為Y軸，從大樁號到小樁號為正，0點為主塔軸線處；橋樑的橫向為X軸，從上游到下游為正向，0點為主塔軸線處的橋面中心線；豎向向上方為Z軸，其0點為絕對坐標0點（與標高相同）。
（1）第一輪吊索張拉
根據監控資料，第一次吊索調整是從最長的1號吊索到14號吊索依次進行。該輪張拉吊索的控制參數為主纜索的吊點的坐標，吊索索力僅供參考。
（2）第二輪吊索張拉
根據監控資料，第二次吊索調整是從最長的1號吊索到14號吊索依次進行。該輪張拉吊索的控制參數為吊索索力，主纜索的吊點的坐標作參考。
（3）臨時支架拆除後吊索調整
第二輪吊索調整完成後即可拆除臨時支架，臨時支架的拆除順序為：主跨從7~8號索吊點中間開始，依次對稱向兩側進行，第一次只拆除7~8號索吊點之間的臨時支架，以後每次拆除兩邊長度各為9m的臨時支架，每拆除一段支架即進行索力、應力測量，在全部臨時支架拆除完成後，依據測量結果可能需對吊索進行第三輪調索。
可控對拉索張拉時（圖2、圖3），可在下端錨具頂端設定一扁擔梁11，在連桿的台階處設定另一扁擔梁13，該兩扁擔梁之間通過張拉桿12連線，並在上部扁擔梁頂部用千斤頂10進行張拉，只要調節連線套筒在螺紋連桿、圓柱頭連桿之間的不同位置便可達到所要調整吊索拉力及主纜線形的目的。
圖2 空間吊索張拉示意圖
圖3 現場張拉
可控對拉索結構在施工中便於調節，當進行體系轉換時，可先對其中一根吊索進行張拉，吊索的球面連桿可根據施工要求自動調整偏轉角度，通過調節連線套筒與球面連桿的螺紋位置調節吊索長度。當該吊索按照設計要求張拉到位後可方便地張拉結構中的另一根吊索。
⒊索力調整
（1）張拉機具安裝（圖5）
圖5 吊桿調整張拉組件安裝圖
由於吊索是通過調節裝置將吊索下錨頭與橋面的錨固點的連線來實現錨固的，並通過安裝在吊索兩側的穿心式千斤頂張拉施加索力後旋合調節裝置來調整索力。安裝張拉機具的步驟為：
①扁擔梁的安裝：扁擔梁作為張拉時的反力支架，其形式為哈弗式，安裝在吊索下錨頭和橋面錨固系統拉桿上預留的齒口上，安裝時鎖緊螺桿要適度旋緊，穿張拉桿的預留孔要上、下對應一致。
②將足夠長的張拉桿穿過上、下扁擔梁的預留孔，然後將下端用螺母錨固好。
③將穿心千斤頂穿過張拉桿後直至落在上扁擔梁頂面上，然後鎖緊張拉螺母。
④連線高壓油泵，施加壓力，此時要求中跨四點，邊跨四點對稱，反覆分級調整索力，使橋面線形、主纜線形與吊桿索力均符合設計要求，
（2）臨時連線設計與安裝由於主纜初張拉力較小，僅為173噸，因此在橋樑體系轉換過程中，主纜及各索夾點的空間位移較大。同時由於吊索長度有限，特別是調節裝置，其調節長度僅為正負250毫米。臨時連線裝置分兩部分：一是連線套簡（圖6），其主要是與吊索下錨頭和橋面球面連桿連線。二是雙頭螺紋連線拉桿（圖7），其主要功能是將兩個連線套筒連線。臨時拉桿的數量和長度則可根據各循環張拉完成後各主纜索夾點的空間位移量和全橋吊桿數量確定。
圖6 連線套筒
圖7 雙頭螺紋連線拉桿
⒋使吊索轉動較大的角度
由於空間吊索其下端錨固裝置採用的轉動副是一端端面上帶有內球面的環形球面支座，並且在連桿的圓柱頭上端面設有與球面支座內球面相配合的外球面。球面支座的內球面和連桿圓柱頭的外球面之間的配合能使吊索的轉動角度可達6°~10°，甚至更大，滿足了採用空間纜索結構的懸索橋在施工過程中要求其吊索能夠進行大角度轉動的需求，使索夾與吊索的軸線始終保持一致，避免了索夾在與吊索軸線不一致時受到的附加彎矩和扭矩，從而可提高索夾與吊索的使用壽命。
⒌使吊索伸縮，便於調整吊索張力和主纜線形
由於新型空間吊索下端錨固裝置的連桿分為螺紋連桿和圓柱頭連桿兩部分，且該螺紋連桿和圓柱頭連桿是通過連線套筒內的梯形螺紋進行連線，通過調節連線套筒在螺紋連桿、圓柱頭連桿之間的不同位置便可達到所要調整吊索張力和主纜線形的目的，而且調節該連線套筒的距離要比調節傳統錨固裝置中螺母的距離要長，因此，採用這種形式的空間吊索非常便於調整吊索張力和主纜線形。
材料設備
施工單位採用《可控對拉索索間張拉施工工法》所需材料與設備如下：
⒈材料
上下張拉板、張拉桿、張拉螺母、張拉撐腳等。
⒉設備
4台50噸穿心式千斤頂。
質量控制
施工單位採用《可控對拉索索間張拉施工工法》的質量控制要求如下：
⒈該工程拉索根數多、工程量大、工期緊湊且工藝複雜。因此，在下料、運輸以及張拉過程中均應按照相應的施工工藝嚴格進行操作。在施工過程中要認真記錄各項技術參數，以求理論與實際切實相結合。
⒉所有材料使用前要進行嚴格的檢查，並保存材料的質保書。吊索張拉時嚴格作好張拉記錄，張拉用的液壓機具應當進行標定。切實開展全面質量管理活動，把質量問題控制在施工的每一個工序過程中。實行質量問題一票否決權，各級技術負責人有權對質量不合格的人和事進行處理。
⒊加強技術培訓，推行標準化管理，對上崗的人員及關鍵職工進行技術學習，並進行考核，考核合格才能上崗。
⒋各班組的負責人兼質檢員，形成自項目經理部到各級班組的嚴格控制網。施工嚴格按設計圖紙及有關規範進行。施工人員必須做好圖紙會審記錄和技術交底記錄。
安全措施
施工單位採用《可控對拉索索間張拉施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
⒈實行項目經理安全生產責任制：明確“管生產的必須管安全”的原則，項目經理應對該工程的安全工作負總的責任。
⒉實行崗位安全責任制：工程技術人員各生產工人在各自的職責範圍內應對安全工作負起相應的責任。
⒊實行執證上崗工作制。施工過程中，要求特種作業諸如起重工、架子工、電焊工，必須持證上崗，嚴禁無證上崗和換證上崗。
⒋進入現場必須戴安全帽，防止高空墜物。
⒌高空作業要系好安全帶，同時嚴禁穿戴不方便走動的硬底、帶釘的鞋及衣物。
⒍電工操作時，穿著專用電工鞋。
⒎各類電氣設備之間及線路架設與連線均要絕緣，不得裸露，要有接地零保護。電源線跨越金屬物件時，應當作絕緣防護。
⒏做好全面應急預案，做好突發事件發生的緊急應對工作的準備。特別注意張拉、張拉螺母發生崩裂對施工人員的人身傷害，做好安全防護。
環保措施
施工單位採用《可控對拉索索間張拉施工工法》的環保措施如下：
⒈施工場界噪聲控制按《建築施工場界噪聲限值》GB12523-90要求。
⒉各項施工均選用低噪聲的機械設備和施工工藝。施工場地布局要合理，儘量減少施工對居民生活的影響，減小噪聲的強度和敏感點受噪聲干擾時間。
⒊合理組織施工、最佳化工地布局，使產生揚塵的作業、運輸儘量避開敏感點和敏感時段（室外多人群活動的時段）。
⒋材料庫剩餘料具、包裝及時回收、清退。對可再利用的廢棄物儘量回收利用。各類垃圾要及時清掃、清運、不得隨意傾倒，做到每班清掃、每日清運。
效益分析
施工單位採用《可控對拉索索間張拉施工工法》解決了空間索麵自錨式懸索橋在體系轉換過程中出現的技術難題，加快了施工進度，提高了施工工作效率。為2007年後橋樑的長期使用及同類型工程提供指導意義的方案，降低工程成本。
套用實例
施工單位採用《可控對拉索索間張拉施工工法》所述的新型底座式空間纜索結構吊索已經在天津富民橋項目中實施使用，經現場檢驗和施工證明，效果良好，達到了設計要求，為體系成功轉換奠定了基礎。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《可控對拉索索間張拉施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。
