懸索橋主纜索股架設工法

《懸索橋主纜索股架設工法》是路橋華南工程有限公司完成的建築類施工工法；主要完成人分別是王崇旭、王嗣江、黃小鵬、李勇、劉洋；該工法適用範圍是單跨和多跨懸索橋的主纜索股架設施工。

《懸索橋主纜索股架設工法》主要的工法特點是：形成一套完整的、科學合理的主纜索股架設施工方法，有效指導主纜索股架設施工，保證懸索橋主纜索股架設的質量、安全和進度。

2011年9月30日，《懸索橋主纜索股架設工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：懸索橋主纜索股架設工法
• 工法編號：YJGF52-2004
• 分類：工程建設類
• 完成單位：路橋華南工程有限公司
• 主要完成人：王崇旭、王嗣江、黃小鵬、李勇、劉洋
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

世界經濟的快速發展的進程中，橋樑將不斷向著更長、更大方向發展，在結構體系和施工方法上都具有大跨越能力的懸索橋將成為橋樑發展的引導潮流。

主纜是懸索橋的主要組成部分，其承擔著橋樑上部結構的全部恆載和活載，被稱為懸索橋的“生命線”，主纜索股架設質量的好壞直接影響懸索橋的成橋精度及使用壽命，是懸索橋施工的關鍵工序。

路橋華南工程有限公司在工程經驗基礎上，總結完成《懸索橋主纜索股架設工法》。

工法特點

《懸索橋主纜索股架設工法》形成一套完整的懸索橋主纜索股架設施工方法，可指導主纜索股架設施工，保證懸索橋主纜索股架設的質量、安全和進度。

操作原理

適用範圍

《懸索橋主纜索股架設工法》適用於單跨和多跨懸索橋的主纜索股架設施工。

工藝原理

懸索橋的單根主纜由幾十或上百根索股組成，單根索股又由幾十或上百根高強鋼絲組成；主纜的線形由每根索股的線形來確保，索股的線形由每根鋼絲的線形來保證。

索股架設既要保證單根索股中的鋼絲排列正確、相互平行；又要保證單根索股在主纜排列中的位置正確，索股之間相互平行。

工藝流程

一、施工準備

1、索鞍安裝就位，貓道架設完畢、牽引系統形成後，便可以正式開始進行主纜索股架設。

2、測量塔柱偏位，主、散索鞍理論頂點的里程、高程，並結合主纜索股的彈性模量、溫度等進行空纜狀態下主纜線形的計算，並據此指導主纜索股架設施工。

二、主纜索股架設順序及流程

主纜索股架設分為基準索股架設和一般索股架設兩種。對於跨徑小於1000米的懸索橋每根主纜可以各有一根基準索股（一根基準索示意見下左圖），對於跨徑大於1000米的懸索橋，一般會設立3~5根基準索股（多根基準索示意見下右圖）。先進行首根基準索股的架設，基準索股調整完成後再進行一般索股的架設，兩根主纜對稱進行索股架設施工。

—根基準索示意圖（左圖）、多根基準索示意圖（右圖）

索股架設流程如下：

吊裝索股索盤到放索機構上f牽出索股前錨頭-把索股前錨頭連線到拽拉器上f索股牽引f索股前錨頭到達對岸錨碇f檢查校正索股的斷帶、扭轉-從拽拉器上卸下索股前錨頭—索股前、後錨頭分別安裝到錨跨牽引系統上並牽入錨室內f索股兩端錨頭臨時錨固—索股橫移至索鞍上方對應位置-索股整形入鞍索股邊跨、中跨垂度調整-索股錨跨張力調整。

操作要點

一、基準索股的架設

（一）基準索股的牽引

施工單位應利用存索區龍門吊機將基準索股索盤安裝在放索機構上，牽出索股前錨頭吊掛在小跑馬上，到達散索鞍門架處將前錨頭改吊在拽拉器上，檢查拽拉器的傾斜狀況，如有必要可用平衡重進行調整；啟動兩岸主、副牽引卷揚機進行索股牽拉作業，通常主牽引索採用直徑約為36毫米的鋼繩，副牽引索採用直徑約為28毫米的鋼繩，索股牽引速度一般約為24米/分鐘，過貓道門架導輪組時的速度減至約16米/分鐘，過塔頂大導輪組時的速度減至約8米/分鐘。索股牽引過程中從上貓道起，每隔100米使用魚雷夾夾住索股，安排專人握緊魚雷夾手柄，隨索股移動，以免索股發生扭轉。沿線派人負責看護主纜索股是否在滾輪中移動，若發現索股有扭轉（通過索股的著色基準絲觀察）、磨損、纏包帶斷裂、鼓絲等現象，及時進行糾正或處理。

當索股前錨頭到達對岸散索鞍門架處時與拽拉器解除連線，利用錨洞內的簡易牽引系統將前錨頭牽拉入洞至前錨面處；後錨頭採用和前錨頭同樣的方法牽引至存索區岸錨洞口，利用轉向輪提升後緩慢放入錨洞內，利用錨洞內牽引系統牽拉入洞至前錨面處。至此完成了基準索股的牽拉作業。

當索股兩端均放入錨洞內前錨面處，利用手拉葫蘆配合，將索股兩端的錨頭通過拉桿與索股對應位置的錨固系統臨時進行錨固，臨時錨固時索股錨頭引入的長度不要過量，不然會使散索鞍部位的索股拉力加大，增加索股整形難度。

（二）基準索股橫移、整形入鞍

當索股牽引到位後，利用散索鞍門架上的卷揚機和塔頂門架上的卷揚機進行基準索股的提升橫移、整形入鞍作業。

1、基準索股的提升橫移

將握索器安裝在主纜索股上，並分別擰緊握索器上的緊固螺栓，確保主纜索股與握索器不產生相對滑移；塔頂門架、散索鞍門架上的卷揚機的鋼絲繩將動、定滑車繞成滑車組後與握索器相連，組成提升系統；待全部提升系統安裝完畢後，啟動各提升卷揚機，將整條索股提離貓道面滾筒。通常牽引系統位於主纜內側1米處，門架上的卷揚機位於主纜上方，在提升系統將索股緩慢提離貓道面滾筒的過程中，索股亦自動橫移至主纜上方（索股的提升橫移參見下圖）。

索股的提升橫移示意圖

2、基準索股的整形入鞍

基準索股被提升橫移之後，索鞍處兩握索器之間的索股成為無應力狀態，在距離索鞍前後約3米處的索股上分別安裝六邊形夾具，解除兩夾具間索股的纏包帶，然後在距離六邊形夾具1米的地方開始整形；

由於索鞍的鞍槽為矩形，主纜索股是六邊形，故索股在放進鞍槽之前必須整方，即將六邊形斷面整形為矩形斷面（索股六邊形斷面與矩形斷面示意參見下圖）。

索股六邊形斷面與矩形斷面示意圖

索股整形在主索鞍處從邊跨向中跨方向進行，在散索鞍處由錨跨向邊跨方向進行。整形利用鋼片梳進行梳理，用專用矩形工具整理成規則矩形斷面後，用專用四邊形夾具夾緊（索股由六邊形斷面整形為矩形斷面示意見下圖）；整形過程中用木錘敲打索股，並邊整形邊入槽，入槽段立即用木楔打緊。

索股由六邊形斷面整形為矩形斷面示意圖

為將邊跨鼓絲和散絲消化在中跨，索股整形入鞍時把標誌點往跨中方向偏移40厘米~50厘米，索股入鞍後再往兩邊跨方向牽拉，利用索股與鞍槽的摩擦力來消除邊跨索股的鼓絲和散絲，有個別鼓絲和散絲嚴重者輔以木錘擊打和多次來回牽拉的辦法。

3、基準索股的垂度調整

為了便於索股的調整，在制纜時即在索股上對應於散索鞍處、邊跨跨中、主索鞍處、中跨跨中設定了相應的標誌點，作為索股垂度調整的參考值，並用特定標記標好。通常主纜設定9個標誌點，分別在北散索鞍圓弧頂點M₁，北邊跨跨中點M₂，北塔塔頂主索鞍圓弧點M₃，中跨跨中M₄，南塔頂主索鞍圓弧頂點M₅，南邊跨跨中M₆，南散索鞍頂M₇，以及兩錨頭附近的M₀和M₈（主纜標誌點位置示意見下圖）。

主纜標誌點位置示意圖

基準索股的垂度測定與調整應在夜間氣溫穩定且風速較小時進行，溫度穩定的基本條件是：長度方向索股的溫差△T≦2°C，橫截面索股的溫差△T≦1°C。主纜基準索股垂度調整的基本方法是：先將索股的M₅標誌點與南塔主索鞍圓弧頂點精確對位並用木楔打緊固定，接著調整索股在北塔主索鞍中的位置直至中跨垂度符合要求後固定，再調整兩邊跨索股的垂度，達到要求後在散索鞍中固定，最後調整兩邊錨跨，錨跨索股採用穿心式千斤頂調整其張力至符合監控單位的要求（索股調整順序示意見下圖）。

索股調整順序示意圖

（1）中跨索股調整

利用全站儀採用三角高程法進行測量：在主纜中跨跨中懸掛全站儀反光稜鏡，置全站儀於觀測站控制點上，利用已知水準控制點測出儀器高，根據豎直角測量出跨中點水平距離和垂直距離，反算出主纜跨中點高程（基準索股垂度測量參見右圖）。若水平距離有偏差，則在主纜前後移動稜鏡，直至符合設計要求後，計算出索股跨中點的垂度，並與設計垂度進行比較。依據監控單位提供的垂度調整圖表，計算出索股需移動調整的長度，並進行溫度修正後得出待調索股在各索鞍處收緊或放鬆的長度，通過控制索股在鞍槽內的移動量來達到垂度調整的目的。索股在主索鞍鞍槽內的移動利用手拉葫蘆牽拉，同時用木榔頭敲打索鞍附近的索股，直至中跨的跨中點垂度符合設計要求後，在北塔主索鞍處將索股錨固在鞍槽內。在垂度測定時，除了基準索股的標高以外，還應測定主塔的偏移量，索股的表面溫度等數據。

基準索股垂度測量

（2）邊跨索股調整

中跨跨中點垂度符合要求後，開始調整兩邊跨跨中垂度，兩邊跨跨中垂度調整方法同中跨，也採用三角高程法調整，並用懸掛鋼尺法測量覆核，依據事先計算好的索股垂度與索股放鬆量的關係圖表，並考慮溫度修正，計算出最終放鬆或收緊量，然後進行垂度調整，並通過調整前錨面處錨固拉桿螺母的位置來進行垂度控制，滿足設計要求後，在散索鞍鞍槽處將索股固定。

（3）錨跨索股調整

經過中、邊跨垂度調整後，最後調整錨跨張力。錨跨張力通過鬆緊索股錨固拉桿的螺母來進行調整，為了確保索股錨跨張力的精確，利用監控單位的測力裝置進行測控，使得錨跨索股張力值符合設計要求。

基準索股的垂度調整好後，應連續觀測3個晚上，確認線形符合設計要求後，才能進行一般索股的架設。

二、—般索股架設

基準索股以外的索股均為一般索股。一般索股的架設方法同基準索股，其垂度調整採用相對垂度調整法，方法是在各跨垂度調整點以相對垂度測量卡尺測出待調整索與基準索的垂度差，如設定多根基準索，則按照就近原則，選擇靠近的一根基準索股作為基準（一般索股垂度測量參見右圖）。根據垂度差，計算索股在索鞍處的放鬆和收緊調整量，並經溫度修正後，通過移動索股在鞍槽內的位置來達到垂度調整的目的，直至相對垂度差小於設計要求為止。

一般索股垂度測量

為了垂度調整的方便和精度保證，一般索股入鞍時，應將索股跨中垂度預提高200~300毫米，使該待調索股不至於壓在基準索股或已調好的索股上，影響索股的調整精度。一般索股垂度調整順序及鬆緊方法與基準索股相同，已調整好的索股在各鞍槽內必須錨固好，防止其在各鞍槽內發生移動，一旦發生此類事故，應立即查明原因，並採取相應的措施處理好後，才能進行後續索股的架設。

已調整索股之間保持若即若離狀態，必須避免索股相互疊壓的情況發生，一旦有此類事情發生，須立即查明原因，並進行適當處理。

對於跨徑較大的懸索橋，索股根數較多，由於內外溫差等原因造成的索股線性比較難控制，對此，要對已經架好的索股每隔100~150米左右加主纜索股保形器（主纜保形器示意參見下圖）。在調整索股前對主纜保形器進行檢查，看是否會對調整的索股造成影響，如有影響，要先對其進行處理。調整完索股後，在保形器前後用1~2噸的葫蘆把索股捆綁住，等到下次調整索股前再鬆開。以此，直到索股調整完成。

主纜保形器示意圖

三、勞動力組織

施工企業採用《懸索橋主纜索股架設工法》的勞動力組織如下：

（一）索股牽引勞動組織（見下表）：

（二）索股調整勞動組織（參見下表）：

材料設備

《懸索橋主纜索股架設工法》採用的主要機具設備見下表：

質量控制

施工單位採用《懸索橋主纜索股架設工法》需要制訂的質量控制事項包括：

1、主纜索股架設質量標準及質量控制依據《公路橋涵施工技術規範》JTJ041-2000。

2、主纜索股架設質量檢驗依據《公路工程質量檢驗評定標準》JTGF80/1-2004。

3、主纜索股牽引過程中沿線布置觀察人員，在索鞍及跨中點配備對講機，一旦出現索股斷帶、散絲、掛傷等問題，立即停止牽拉，待處理完善後方可繼續進行索股牽拉。

4、出現鼓絲，則儘量將錨跨的鼓絲處理到邊跨，將邊跨的鼓絲處理到中跨。

5、要特別注意索股在索鞍鞍槽內按正確位置排列，將索股在中、邊跨跨中位置用油筆標明編號，以便隨時和索鞍鞍槽內的正確位置進行對應檢查。

6、每根索股調整完畢後，及時將纏包帶間隔割除，以利主纜緊纜的施工。

7、索股絲束必須順暢，杜絕跳絲現象發生。

安全措施

施工單位採用《懸索橋主纜索股架設工法》應實施的安全措施包括：

1、主纜索股架設屬高空作業，有關安全保證措施嚴格執行經理部下發的《高空作業安全操作技術規範》，完善安全管理制度，正確配戴安全防護用品，完善安全操作設施。

2、重視天氣變化情況，及時與氣象部門取得聯繫，遇有五級以上大風則停止主纜架設一切操作。

3、牽引系統作為主纜索股架設的牽拉裝置，定期進行各部位檢查，包括主、副牽引繩的磨損程度，拽拉器、門架導輪組等，確保各部件都處於安全工作狀態。

4、主纜索股架設期間，經常對貓道承重索的錨固、貓道面網、扶手繩等進行檢查，發現問題及時處理。

5、主纜索股架設期間，在貓道上布置雜物筐，將雜物置入筐內，以防墜落。

6、索股提升時，握索器緊固螺栓必須逐個擰緊，確保索股和握索器不發生相對滑移。

環保措施

施工單位採用《懸索橋主纜索股架設工法》應注意的環保措施包括：

1、成立對應的施工環境衛生管理機構，在施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，隨時接受相關單位的監督檢查。

2、對施工中可能影響到的各種設施制定可靠的防止損壞措施，加強實施過程中的監測，同時將相關方案和要求向全體施工人員詳細交底。

3、主纜架設所採用設備為電動卷揚機，不會對環境造成污染，且主纜架設利用貓道平台，不會產生空氣、水源、土壤、噪聲等污染，非常環保。

效益分析

路橋華南工程有限公司採用《懸索橋主纜索股架設工法》，在萬州長江二橋共架設主纜索股182根，使用28個有效工作日，除去基準索的3天時間，平均每天架設7.2根，比計畫提前17天完工，節省人工和機械設備租賃費近80萬元。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

路橋華南工程有限公司採用《懸索橋主纜索股架設工法》的工程實例見下表：

工程實例表

工程名稱	地點	開竣工日期	工法套用時間	實物工程量	套用效果
廈門海滄大橋	福建廈門	1997年5月~1999年11月	1998年11月~1999年1月	架設主纜220根	良好
鵝公岩大橋	重慶	1997年10月~2001年7月	1999年5月~1999年7月	架設主纜220根	良好
忠縣長江大橋	重慶忠縣	1998年12月~2001年9月	2000年8月~2000年10月	架設主纜148根	良好
萬州長江二橋	重慶萬州	2001年12月~2004年9月	2003年7月~2003年9月	架設主纜182根	良好
四渡河特大橋	湖北恩施	2004年5月~2009年10月	2007年6月~2007年10月	架設主纜254根	良好

榮譽表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單（升級版）》，以建質[2011]154號檔案公布，《懸索橋主纜索股架設工法》被評定為中國國家二級工法。