多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》是廣西壯族自治區公路橋樑工程總公司完成的建築類施工工法，完成人是馮智、韓玉、李玉彬、陳光輝、李彩霞，適用於多跨連續的鋼管混凝土拱橋和鋼筋混凝土拱橋的上構安裝施工。

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》主要的工法特點是一般採用雙索跨雙索道纜索吊裝施工工法；可以完成全部上部結構的施工，連貫性好。

2008年1月31日，《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法
• 工法編號： YJGF068-2006
• 完成單位：廣西壯族自治區公路橋樑工程總公司
• 主要完成人：馮智、韓玉、李玉彬、陳光輝、李彩霞
• 套用實例：平南潯江大橋
• 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）

形成原因

截至2005年，隨著中國橋樑建設的發展，越來越多的多跨連續拱橋套用於跨越大江大河城市交通工程，然而大凡大江大河流經城市的水域，一般都是水上交通繁忙的河段，採用支架法施工主拱圈（肋），勢必增大工程造價，同時將影響河道通航並不同程度造成環境污染，若採用單跨無支架纜索吊裝系統施工，由於跨徑太大必然導致索塔建築高度增高、主索的垂度和張力增大以及牽引與起重索張力增大而導致成本過高其增加吊裝風險，難以保證橋下航道的暢通與安全。因此，最理想的辦法就是加設中塔形成雙索跨纜索吊裝系統，見圖1。這樣既排除了單索跨的安全風險、降低了施工成本，同時能很好地保護環境，對外界干擾少，從而獲得良好的社會效益和經濟效益。

圖1 雙索跨纜索吊裝系統示意圖

廣西壯族自治區公路橋樑工程總公司先後在平南大橋、廣東高明大橋、藤縣西江大橋、杭州錢塘江四橋（復興大橋）等多座多跨連拱橋的施工中採用了多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工藝，不斷地對該工藝加以改進和完善，形成《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》。

工法特點

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的工法特點是：

1.由於多跨連續拱橋吊裝構件多、安裝數量大，一般採用雙索跨雙索道纜索吊裝施工工法，每個索跨都有兩個獨立的吊點，共四組吊點形成四個工作面，各工作面既可單獨使用又可在一定吊重下同時使用，可以加快施工速度，提高施工質量。

2.依靠主索鞍可橫移纜索吊裝系統的優點，在拱肋起吊前，通過移動兩主塔上的主索鞍，可快速實現索跨內任意位置構件安裝，從而使拱肋節段起吊後不需要橫橋向過多調整即可滿足就位需要，對於橋面板等構件基本不需要其他輔助設備及外力牽引即可安裝到位。

3.可以完成全部上部結構的施工，連貫性好。

操作原理

適用範圍

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》適用於多跨連續的鋼管混凝土拱橋和鋼筋混凝土拱橋的上構安裝施工。

工藝原理

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的工藝原理敘述如下：

通過在傳統的無支架纜索吊裝系統的中間增設一個中塔架，減小纜索跨徑增大吊重能力，中塔跟邊塔一樣採用可橫移索鞍，通過改進和最佳化設計，使所有的牽引與起重索都能從各塔頂索鞍及纜索吊機主跑車通過並不會互相影響，實現四組吊點可完全獨立工作的目的，除了中塔橫移索鞍動力終端設在中塔位置外，其餘全部起重牽引等動力都設定在兩岸，並通過控制中心集中指揮和控制。採用雙索跨雙索道纜索吊裝系統完成拱肋吊裝。同樣採用鋼絞線（絲繩）扣索斜拉扣掛技術固定拱肋。

施工工藝

• 工藝流程

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的工藝流程見2。

圖2 拱肋纜索吊裝工法工藝流程圖

操作要點

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的操作要點如下：

一、形成纜索吊裝及斜拉扣掛系統

多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝主要通過設定中塔形成兩個吊裝索跨，每個索跨裝備一套纜相對獨立、互不干擾的索吊機及斜拉扣掛系統來實現。

1.纜索吊裝系統包括錨碇系統、塔架系統、主索系統、起重系統、牽引系統、工作索系統等。

1）錨碇系統由主索地錨以及纜風地錨組成。

2）塔架系統由塔頂、塔身、基礎和纜風等組成。常用萬能桿件或鋼管式桿件組拼成塔身，其結構通常為門式排架，其中中塔一般設在河道中間且都較難以布設橫向纜風，建議設定在永久墩上並做好加固措施。

3）主索系統：由主索、移動式索鞍組成。主索（承重索）常用滿充式鋼絲繩或密封鋼絲繩組成，其型號、根數和垂度應根據計算確定。

4）起重系統主要由起重滑輪組、起重索、起重卷揚機和導向滑車等部件組成。

5）牽引系統主要由跑車輪、牽引繩、牽引卷揚機及轉向滑輪組等組成。

6）工作索系統主要用於吊運重量較輕的構件、輕型設備及工具等，也可用於處理主吊裝系統故障。

2.斜拉扣掛體系由每一吊裝節段的鋼絲繩或鋼絞線扣索、拱肋扣點支撐結構、扣塔（有時可利用立柱蓋梁或由主塔代替）、扣索在扣塔上轉向結構、吊裝節段側向風纜索和扣索錨固張拉端結構共同組成。

二、試吊及系統調試

吊裝系統安裝完成，正式吊裝前，應進行系統試吊，以檢驗吊重能力及系統工作狀態。纜索系統的試吊包括吊重的確定及重物的選擇、系統觀測、試驗數據收集整理。

纜索吊裝系統在吊裝前須按吊裝作業過程中牽引力最大和主索張力最大兩種工況進行試拉和試吊。採取的試吊載入方式通常為三級載入，即按設計吊重的50%、100%和130%來進行試吊。

三、拱肋的吊裝工作

1.吊裝前的準備工作

由於卷揚機操作機手通常無法直接看到前場吊裝情況，兩索跨獨立作業，因此在吊裝施工前必須合理安排工作計畫，建立合理的指揮機構並制定一套明確的各作業組之間聯繫與溝通方案。同一組主索的兩個作業組直接指揮者必須預先知道對方當天及未來兩到三天的作業內容避免兩跨同時吊裝超過限定重量或者影響對方精確就位速度。吊裝作業當中應隨時保持聯繫。

2.索鞍橫移

通過橫移主索的塔頂索鞍，使主索水平面投影和待裝拱肋節段成橋後水平面投影相重合，確保節段拱肋起吊後不需要橫橋向做過多調整即可滿足就位需要。

3.捆綁、起吊

將待起吊的鋼拱肋用鋼絲繩捆綁，鋼絲繩與拱肋接觸處墊上橡膠、麻布之類的柔軟物或弧形墊塊，以避免鋼絲繩刮傷拱肋表面。捆綁拱肋還應注意儘量使節段起吊時重心穩定，拱肋運到起吊位置後，放下吊點，起吊並提到一定安全高度。

4.縱向運輸

鋼拱肋節段起吊到一定的安全高度後，啟動牽引系統，將拱肋縱向運輸到安裝位置。

5.拱肋就位

拱肋縱向運輸到位後，臨時連線對接接頭（通常採用螺栓或者碼板），掛上扣索、安裝好橫向纜風后進行就位工作。通過升降前後吊點調整拱肋前後高差及標高，通過橫向纜風調整軸線。全部符合要求後，完成與已安裝拱肋的連線（法蘭螺栓連線或馬板焊接），從而完成就位。

6.斜拉扣掛

拱肋就位完成後要進行扣索張拉（或收緊）和吊點的放鬆及收緊橫向纜風的工作，直至吊點全部鬆開，並使拱肋標高和軸線都滿足規範的要求。

1）扣索布置

各扣索位置應與吊掛的拱肋在同一豎直面內。扣索在地錨一端套上夾片錨具，並分束擺放，不得交叉纏結，另一端安裝好夾片錨具和錨墊板。

2）拱肋扣點支撐結構

安置在鋼拱肋上的扣點結構由焊接鋼板和型鋼橫樑（扁擔梁）構成，扣點結構固定座端面為厚鋼板，鋼板上設有與型鋼橫樑（扁擔梁）栓接的螺栓孔。扣索與扣點結構固定座端面垂直。

扣點扁擔梁由兩根槽鋼組成，中間3~5厘米空隙，扣索鋼絞線從空隙穿過，套上夾片錨具錨固於扁擔梁的錨墊板上，見圖3。

圖3 鋼拱肋扣點結構圖

扣掛點鋼橫樑使用兩根槽鋼製做，並在槽鋼中間增加肋板（鋼板）加大抗彎能力。

3）扣索在扣塔上轉向結構

扣索在扣塔的轉向結構由鋼板、型鋼和轉向索鞍輪拼裝而成，其作用是支承扣索，將扣索力傳遞到扣塔上，並使扣索在塔架上通過轉向輪形成圓順過渡，將尾索引入扣索地錨張拉端（見圖4）。

圖4 扣索轉向結構圖

扣索轉向鋼橫樑使用槽鋼製做，並在槽鋼中間增加肋板（鋼板）加大抗彎能力。

扣塔上轉向結構承重橫樑也是由型鋼精加工製做而成，型鋼材料的選擇方式與扣點結構相同。

4）地錨張拉端扁擔梁

扣索通過扣塔索鞍轉向進入地錨張拉端扁擔梁後，使用錨具固定，並根據施工各工況的需要進行張拉。錨固端扁擔梁見圖5。

圖5 扣索張拉錨固端扁擔梁結構圖

扣索張拉端鋼橫樑由槽鋼和鋼板製做而成，並在槽鋼中間增加肋板加大抗彎能力。

5）扣索的安裝和張拉

人工和卷揚機配合牽引扣索通過扣塔上扣索鞍後，採用纜索吊裝系統工作索牽引到達拱肋節段安裝位置，待拱肋運輸到就位位置後，卡入扣點橫樑，安裝好扣索。扣索在牽引過程中注意使用排索器具整理，以免相互纏繞。扣索張拉時，先利用卷揚機初步收緊，然後在保持拱肋標高基本不變的前提下，一邊放鬆纜索吊裝系統起重吊點，一邊利用YC250或YC160千斤頂逐根逐級張拉扣索鋼絞線，使拱肋從依靠吊點力保持平衡向依靠扣索力的斜拉扣掛作用保持平衡逐漸轉化，直至吊點徹底鬆開。

6）吊裝節段側向風纜索

橫向側風纜主要作用是增加吊裝拱肋的橫向穩定性，並起到左右約束拱肋和左右調控拱軸線的作用。橫向側風纜在拱肋上、下游對稱設定，可直接捆綁在鋼管上，但要在捆綁處支墊枕木或其他柔軟織物保護鋼管。

扣索張拉完成吊點鬆開後，標高已滿足規範要求，再通過橫向纜風調整好拱肋軸線使標高和軸線都符合規範要求後，將纜風鎖死，如標高超限則採用張拉或放鬆扣索調整。

7.橫撐連線

為增加拱肋安全穩定性，在無永久橫撐的節段必須使用臨時橫撐結構，臨時橫撐與鋼拱肋弦管的連線採用栓接或焊接形式，臨時橫撐可根據計算使用鋼管等材料，在安裝節段的前端上下弦各設定一根，上、下弦臨時橫撐適當進行連線加強剛度。

8.接頭焊接

為了保證拱肋安裝穩定性，拱肋接頭應及時及早焊接固結。

9.扣索放鬆和拆除

拱肋吊裝節段接頭及永久橫撐的焊縫焊接完成後，即可按預定方案放鬆、拆除扣索。扣索放鬆要分批分期嚴格按松索方案進行，放鬆扣索過程中要加強標高和軸線等的觀測工作。

10.拱肋合攏關鍵技術

合龍前通過扣索、橫向纜風索，對拱肋進行線形、標高的調整，並根據需要進行溫度修正，選擇溫度穩定時段用臨時合攏裝置實施瞬時合攏。合攏後對拱肋線形及位置實施精確測量，通過扣索和拱頂合攏裝置進行精調，調整合格後固定合攏裝置，進行合攏節段間連線處的焊接工作，完成後拆除臨時合攏裝置。

四、注意事項

1.中塔的安全：中塔必須根據吊重要求、抗風要求、能否設定側浪風以及地基承載力進行詳細設計。

2.雙索跨同時起吊時：吊重限制必須經過計算確認系統安全；一跨拱肋精確就位時另一跨需停止縱向運輸作業及起吊作業，以降低拱肋標高控制難度。

3.主地錨的設定：主地錨至邊塔的距離應≥2.5H（H為邊塔塔高），以減小橫移索鞍難度，避免邊塔承受過大的側向水平力。

材料設備

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》所用的主要機具設備見表1。

表1 多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝主要材料、機械錶

序號	名稱	型號及規格	單位	數量	備註
1	萬能桿件及附屬檔案	（配套）	噸	若干	╱
2	工作索跑車	（多種型號）	噸	8	╱
3	工作索下掛	╱	個	8	╱
4	塔頂平車	4輪	個	6	╱
5	主吊點大跑車	╱	個	8	╱
6	卷揚機	10	台	16	╱
7	卷揚機	8	台	16	╱
8	卷揚機	5噸快速	台	16	╱
9	卷揚機	5噸慢速	台	16	╱
10	六門滑車	╱	套	8	╱
11	四門滑車	╱	套	12	╱
12	單門滑車	╱	套	120	╱
13	密封鋼絲繩	ф50	根	14	╱
14	鋼絲繩	ф17~ф28	米	200000	╱
15	電焊機	╱	台	20	╱
16	$600X10鋼管樁	╱	噸	200	不一定使用
17	型鋼	╱	噸	300	╱

質量控制

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的質量控制要求如下：

1.嚴格貫徹執行《ISO9000質量管理體系》。遵照《公路橋涵施工技術規範》JTJ 041-2004、《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004的有關規定。

2.纜索吊裝系統所有受力結構要求認真進行計算、覆核，在技術上確保結構的安全。

3.進場地鋼絲繩、鋼絞線和機械設備均要求進行全面的檢查，檢查項目包括：生產合格證、型號規格和數量、保養情況、有無磨損等等。對於鋼絲繩、鋼絞線必要時進行破斷拉力試驗。

4.塔架基礎和地錨使用到的混凝土要抽取混凝土試件進行試驗，保證混凝土強度達到設計要求。

5.建立健全無支架纜索吊裝系統施工監測系統，在塔架基礎施工、塔架安裝、地錨施工、纜索架設、風纜索設定、臨時錨固設施、扣索張拉等，要進行必要的監控和檢測。

6.纜索吊裝系統安裝完成後，要按照試吊程式進行試吊，以檢驗纜索吊裝系統的運行情況和安全性，發現問題及時調整、改正。

7.成立專門的質量管理小組，實行質量負責制度。

安全措施

採用《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》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：

1.除了在設計、施工質量充分保證纜索吊裝體系的技術安全性外。在實際使用、操作中由於雙索跨動力（卷揚機）均設在兩岸，機手無法看到吊點起重情況，只能依靠指令工作，故必要嚴格實行統一指揮制度。

2.建立纜索吊裝系統定期檢查、維修制度，杜絕機械設備帶病作業。

3.起吊作業時，運行途徑範圍內不得有障礙物（尤其應注意避讓輸電線路，確保在安全距離內）。

4.所有操作人員必須經過專業培訓，持證上，指揮人員必須熟悉所指揮的纜索吊裝系統的性能，被吊物的實際重量。

5.起重作業時，重物下方不得有人員停留或通過；無論何種情況，嚴禁用起重設備吊運人員。嚴禁斜拉、斜吊或起吊埋設地下和凝固在地面上的重物，吊掛時應平穩，套用卡環不得用掛鈎。吊掛位置點要選在適當處或標明的位置上，鋼絲繩與被吊物的夾角應大於45°。

6.捲筒上的鋼絲繩應連線牢固，排整齊，放出鋼絲繩時，捲筒上必須保留3圈以上。鋼絲繩不得打環、打結、彎折和有接頭。

7.卷揚機操作台必須設安全警示標牌並安排安全人員值班維護，下班時解除電源開關。

8.與氣象部門加強聯繫，設定風速儀，及時取得有關氣象資料，凡遇風力達六級以上時必須停止一切吊裝施工作業。

環保措施

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的環保措施如下：

1.嚴格貫徹執行“ISO環境”管理體系，遵照《建設工程施工現場管理規定》有關規定。

2.制定施工期間環境保護措施，做到統籌規劃、合理布置、綜合治理、化害為利。

3.採取有力措施防止施工中的燃料、油、瀝青、污水、廢料和垃圾等有害物質對植被、河流的污染，防治噪聲對環境的污染。

效益分析

一、技術效益

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》提升企業的施工技術水平，為企業培養了技術人才，同時解決了水上長橋上部結構安裝施工的技術難題。

二、經濟效益

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》施工方便，工期縮短，節約人工周轉材料（支架），降低工程造價，具有經濟效益。在杭州市錢江四橋的施工中，通過套用該工法，節約費用382萬元，平南潯江大橋及藤縣西江大橋也分別節約費用90.56萬元、233.86萬元。

三、社會效益

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的套用，對外界干擾小，對於航道的維護、河道的環境保護幾乎沒有影響，確保了水運不受影響。同時為連續拱橋這一橋型的套用與推廣起到了推動作用。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

套用實例

《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》的套用實例如下：

• 實例1：平南潯江大橋（圖6）

平南潯江大橋位於平南縣城境內，大橋全長925.26米，寬13.5米，主橋為8孔96米跨連續箱形拱橋。該橋採用此工法施工，平均天完成3至4段拱箱吊裝，56天完成全部8跨總計192段拱箱的吊裝，85天完成全部拱上建築及行車道板吊裝任務。

圖6 建成後的平南潯江大橋

實例2：藤縣西江大橋（圖7）

藤縣西江大橋位於藤縣藤城鎮北流河口下游1000米處，是連線321國道和南梧二級公路兩條幹線的一座橋樑。大橋全長1517.03米，寬16.5米，主橋11孔90米跨，鋼筋混凝土箱拱。該橋採用此工法施工平均1天完成一跨（90米）單條拱肋（3個節段）合攏，4天完成11跨132段拱肋及66片橫樑的吊裝。

圖7 建成後的藤縣西江大橋

實例3：杭州市錢塘江四橋（圖8，圖9）

杭州市錢塘江四橋（復興大橋）位於錢江一橋和錢江三橋之間。主橋上部結構為11跨大小跨徑組成的鋼管混凝土系桿拱橋，跨徑組合為2×85米+190米+5×85米+190米+2×85米。其中85米跨結構為下承式和上承式系桿拱橋的組合，拱肋為單鋼管設計，左右每條拱肋均為一條直徑1.7米，厚22毫米的鋼管，中線距離為10.4厘米。190米跨結構為下承式和中承式系桿拱橋的組合，每條拱肋由4根直徑為95厘米，厚22~24毫米鋼管組成，拱肋高4.5厘米，寬2.6厘米左右兩條拱肋中線距離為29.4厘米。上構預製安裝工程量大，達97429噸。該橋採用此工法施工，2天完成1小跨（85米），17天和19天完成2個大跨（190米）拱肋及橫樑的吊裝施工。

圖8 施工中的杭州市錢塘江四橋

圖9 建成後的杭州市錢塘江四橋

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《多跨連續拱橋雙索跨纜索吊裝施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。