缆索系统架设施工方案.docx

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缆索系统架设施工方案

缆索系统架设施工方案

1、工程概况和特点

XXX大桥主缆跨径由北向南的组成为：

30.311m（北锚跨）+578m（北边跨）+1650m（中跨）+485m（南边跨）+24.428m（南锚跨）。

成桥状态垂跨比为：

北边跨1/27.212，中跨1/10，南边跨1/109.654。

两根主缆间距为31.4m，每根主缆无应力长2879.676m，单根重约10613.5t，主缆总重约21227t。

每根主缆中，从南到北通长索股有169股，通长索股平均无应力长度2880.668m，重为62.15t。

南、北边跨分别增设2根和6根背索，南、北边跨背索平均无应力长度分别为551.626m和645.226m，重11.905t和13.925t。

每束索股由127丝φ5.25镀锌钢丝组成。

锚头采用热铸锚，索股锚头通过拉杆与锚碇预应力锚固系统连接。

在主缆索股架设时，由于受季风影响，季风发生频率高，有效工作日仅占1/3，受气候影响明显，索股调整难度加大，索股调整进度控制主缆架设工期，要求采用新技术提高索股调整的效率与精度。

2、主、散索鞍安装

（1）索鞍安装施工概况

索鞍安装施工包括：

塔顶主索鞍与鞍罩、锚碇散索鞍及其附属构件安装施工，全桥主索鞍和散索鞍各4套，安装构件包括格栅、底座和主、散索鞍鞍体等部分。

利用门架与配套的提升系统分别吊安主索鞍格栅、座板、鞍体，散索鞍座板、鞍体等部件。

较轻的小件则由塔吊直接安装。

根据本桥的地形特点和场地运输条件，南北岸的主、散索鞍的吊装方案略有不同：

由于老虎山地形限制，北岸主索鞍从中跨侧进行吊装；北锚散索鞍由散索鞍支墩后侧进行吊装；南岸主索鞍从跨中侧进行吊装，南岸散索鞍由散索鞍支墩后侧进行吊装。

南、北岸主索鞍和北岸散索鞍用船运到施工现场，浮吊起吊至平板车运输到主塔或锚碇下方，再利用塔顶和锚碇悬臂门架吊装就位；南岸散索鞍直接用大型平板拖车运输到锚碇侧墙左方，用100t龙门吊将索鞍吊放到轨道平车支架上固定，启动轨道平车牵引卷扬机车牵引到锚碇悬臂门架吊点下方，直接利用锚碇悬臂门架吊装就位。

图1、主索鞍利用塔顶门架安装就位图

（2）主索鞍安装

主索鞍由主索鞍系统和格栅系统组成。

主索鞍系统由锚梁、鞍体、上下承板、安装板等组成，最大吊装重量为主索鞍的半个鞍体65t，吊装尺寸为4.05m×3.762m×3.5m；最大吊装尺寸为格栅系统，由格栅和反力架构成，为钢板组焊件，单件重35.7t，最大吊装尺寸为11.23m×3.82m×3.2m。

①、安装工艺流程

图2、主索鞍吊装工艺流程图

②、门架及其起吊系统

主索鞍及其附属构件的安装，均通过塔顶门架和门架吊装系统完成。

门架为钢桁架结构，各构件之间主要采用高强螺栓连接以简化施工安装。

塔顶门架高8.8m，宽5.5m，吊装阶段顶部纵梁长20.85m，悬臂长11m，塔顶门架设计吊装能力按主索鞍单件最大设计重量约60t控制。

塔顶门架及锚碇门架结构图分别见图3和图4。

南北塔门架系统分别为两套。

南、北塔门架主桁钢材选用宽翼缘H型钢，其设计极限应力为345Mpa，极限剪应力为185Mpa，许用应力为200Mpa，许用剪应力为120Mpa。

南塔顶门架起吊系统采用2台JKB18卷扬机进行吊装，单台卷扬机最大输出张力18t，每台卷扬机钢绳通过滑车组绕4线；北塔顶门架起吊系统采用2台10吨卷扬机进行吊装，单台卷扬机最大输出张力10t，每台卷扬机钢绳通过滑车组绕6线。

图3、南塔塔顶门架结构图

图4、北塔塔顶门架及起吊系统示意图

③、主索鞍吊装施工

1）主索鞍运输

主索鞍在工厂加工完成后，船运至南、北塔工地码头交货。

格栅、上、下承板以及索鞍到码头后采用150吨浮吊吊至平板车上，然后将索鞍运输到吊点下方。

其它部件利用50吨吊车在码头起吊，用平板车运输到塔位，再用50吨吊车卸车。

2）主索鞍吊装施工

南北塔由于地形限制，采用搭设支架平台的方法进行索鞍构件的横移及辅助吊装工作。

南塔索鞍及其附属构件起吊时，左右幅塔柱均采用各自完整的一套起吊系统，每个主塔左右幅塔柱各2台JKB18起重卷扬机放在两塔柱中间的空地上，处理好卷扬机基础，卷扬机钢绳经转向轮和滑车组与索鞍吊具相连，见图5所示。

北主索鞍安装情况与南主索鞍类似。

只是吊具有变化。

主索鞍及上、下承板等构件运至施工现场后，先吊装安装格栅。

吊装过程要保证平稳，当起吊至施工设计高度后，移动门架顶部平车，到设计位置后，缓缓下放格栅至塔顶。

图5、主索鞍吊装机具布置

利用精密水平仪及经纬仪等测量仪器，通过格栅调整框架和设在格栅底部的楔形钢垫块，调整格栅的高程及平面位置，使格栅精确定位，严格控制坐标和标高误差符合设计要求，最后浇注格栅混凝土。

施工中应确保格栅在混凝土浇筑及震捣过程中位置保持不变。

格栅吊装见图6所示。

图6格栅吊装

格栅吊装完成混凝土浇筑强度达到设计要求后，吊装上下承板、安装板和主索鞍鞍体，吊装方法与格栅吊装基本相同，安装板重量较轻可采用塔吊进行起吊安装。

所有构件的吊装均采用相应专门设计的吊具进行。

索鞍鞍体吊装时先吊装边跨侧半个主索鞍，再吊装中跨侧半个主索鞍，最后将两半鞍体用高强螺栓连接，在主桥上部结构安装过程中，随着钢箱梁的吊装和桥面铺装的完成，索鞍逐步顶推到位，最后割除底板千斤顶反力架，并补浇塔顶缺口处混凝土，主索鞍吊装见图7。

图7主索鞍吊装

3、散索鞍安装

（1）散索鞍吊装工艺流程

图8、散索鞍安装施工流程

（2）散索鞍运输

散索鞍在工厂加工完成后，船运至南岸工地码头交货。

到码头后采用300吨浮吊吊装鞍体和底座，直接从运输船吊装到码头上的120吨平板车上，汽车运输到锚碇。

在南、北锚散索鞍起吊运输平车轨道上拼装一个120吨龙门吊机，用龙门吊机卸车，并将散索鞍体直接卸放在用来横移索鞍的轨道平车上。

鞍体起吊前，用平车将鞍体横移至吊点正下方，准备吊装工作。

底座利用50吨履带吊卸船卸车，吊装方法与散索索鞍类似（见图9）。

图9、南散索鞍横移布置

散索鞍运输轨道采用P43重轨进行敷设，整个轨道宽3.505米，轨道下铺设4米长枕木，枕木间距按0.8米布置，枕木下回填土层需进行碾压夯实处理，要求0.8米深压实度达到95%。

纵横轨道在转向平台交叉处设置接头，接头位于转向平台边缘内侧0.5米，在平车进行纵移时在平台上安装纵向临时轨道，待平车经转向至横移轨道后，拆除纵向临时轨道，再安装横向临时轨道。

散索鞍运输平车由四个60吨小平车按“田”字型组拼成整体，每个小平车轮距1.435米、轴距1.97米。

小平车间间距0.2米，通过螺栓板连接定位。

其行走动力采用两台5吨卷扬机通过滑轮组牵引。

平车顶面放置散索鞍定位框架，定位框宽5米、长4.7米，高3.5米，用56a工字钢焊接而成，框架上设置3肋斜撑，斜撑的斜边与散索鞍安装角度相同。

定位框架纵横向均宽出下部的平车宽度的0.5米左右，便于平车行至转向平台上时，千斤顶对框架的施顶和枕木临时支撑作业。

散索鞍经定位框架定位后，重心点位于平车中心，便于散索鞍在运输和顶起转向过程中保持整体平衡。

图10、散索鞍运输平车、框架设计图

（3）锚碇门架及起吊系统

散索鞍及其附属构件的安装，均通过锚碇门架吊装系统完成。

XXX大桥北散索鞍支墩顶部标高39.214m，锚碇门架位于锚碇散索鞍支墩顶部。

锚碇门架在上部施工中，不仅承担着索鞍及其附属构件的吊装工作，而且在牵引系统、猫道架设、索股架设、缆索吊系统吊装等工作中发挥着极其重要的作用。

锚碇门架同样为钢桁架结构，各构件之间主要采用高强螺栓连接以简化施工安装。

锚碇门架高12.5m，宽6.80m，顶部纵梁长15.2m，悬臂长度为7.6m，设计吊装能力为90t。

锚碇门架由中侧桁架、边侧桁架、门架顶前端横联、后端横联组成，通过柱脚与散索鞍支墩顶部预埋锚栓形成刚性连接。

门架主桁钢材选用宽翼缘H型钢，其设计极限应力为345Mpa，极限剪应力为185Mpa，许用应力为200Mpa，许用剪应力为120Mpa。

全桥锚碇门架2个，包括柱脚预埋件在内，共计使用钢材约600t。

锚碇门架起吊系统由纵移天车、起吊滑车组和起吊卷扬机组成，采用2台JKB10卷扬机共同受力抬吊，单台卷扬机最大输出张力10t，每台卷扬机钢绳通过滑车组绕8线。

图11、北锚散索鞍门架及起吊系统布置图

图12、南锚碇散索鞍吊装门架结构图

（4）散索鞍组件吊装施工

1）散索鞍吊装件概述

散索鞍总成由地脚螺栓、底板、底座、下承板、上承板、鞍体、拉杆、隔板、侧板、销等相关构件组成。

在索股架设前需进行地脚螺栓、底板、底座、上下承板、侧板、销、密封带及鞍体安装，安装措施结合组件的大小及重量选用塔吊或门架安装。

图13、散索鞍组件示意图

2）北散索鞍安装

①地脚螺栓、底板安装

锚碇散索鞍支墩混凝土浇注时，预埋锚碇门架柱脚预埋锚栓、散索鞍定位拉杆耳板、散索鞍定位框链滑车牵引耳板、底板定位型钢架等预埋件。

底板及地脚螺栓在散索鞍支墩斜面砼浇注前用塔吊整体安装至定位型钢架上，定位型钢架脚预先埋入下层已浇砼层，顶面用[20a型钢焊接为框架平台，平台表面倾角为20.7251°，表面高程与底板底面高程一致，四周设置限位块，焊接调整螺母，并安装调整螺栓。

定位架安装焊接好后，可直接利用锚区塔吊将底板吊至定位架上，通过定位架四周限位块上的调整螺栓精确调整底板位置，使其标高、坐标和倾角符合设计及规范要求。

底板定位调整好后，将地脚螺栓穿过底板眼孔和底板顶面的地脚螺栓定位架，精确调整定位地脚螺栓，并在底板底面螺栓眼孔位置用5mm的贴角环焊缝焊接底板与螺栓。

底板与地脚螺栓为散索鞍组件定位基础，因散索鞍底座孔径为68mm，地脚螺栓杆径为64mm，为保证后续底座能顺利穿入地脚螺栓，地脚螺栓组件间安装精度应在±2mm以内。

待底板、地脚螺栓等预埋件安装符合规范要求后，浇注该层散索鞍支墩砼，在砼浇注过程对底座及地脚螺栓进行连续观测，防止在砼浇注过程中移位或扭转，砼振捣过程中防止振动棒与定位架或底座、地脚螺栓接触。

②底座、上下承板安装

底座重24t左右，采用门架进行起吊安装。

先将底板顶面清理干净，底座吊至散索鞍支墩顶部，再通过手拉葫芦配合，慢慢将预埋螺栓穿入底板上的螺栓孔内，精确调整底座位置。

并与底座表面标志对齐，使其标高和坐标符合设计要求后，拧紧螺母，完成底座安装。

上下承板及与之配套的销、侧板、密封带因体积和重量不大，直接利用塔吊起吊安装到位。

图14、散索鞍支墩预埋件布置图

③北散索鞍鞍体安装

结合散索鞍的特殊外形和安装角度，设计专用吊具进行散索鞍吊装作业，吊具用HW400×400×13×21型钢作纵横分配梁，利用索鞍鞍头的φ68拉杆眼孔作起吊点。

为保证散索鞍在起吊和安装过程中保持平衡和安装倾角，散索鞍吊具采用4点平衡起吊，吊具中心线与散索鞍中心在一条垂线上。

高端两个吊点距离中心线930mm，为固定、可旋转式吊点；低端两个吊点距离中心线1091mm，为便于在安装过程中对散索鞍倾角作微量调整，在吊点分配梁上设置调节千斤顶，为上下可调式吊点。

图15、散索鞍吊具设计图

散索鞍吊装步骤如下：

a、轨道平车将散索鞍鞍体运送至吊点正下方，用锚碇门架系统将散索鞍吊运至设计位置；

b、散索鞍距安装底座100mm时调整平车位置使索鞍与底座纵桥向的导向标记对准；

c、用导链葫芦和调整框架调整索鞍位置，使索鞍与底座横向导向标记对齐；

d、缓慢下降索鞍鞍体，同时在起吊系统、调整框架系统、横移平车的联合配合下调整散索鞍与鞍座的导向标记对准，直至鞍体与底座安装面完全对准结合；

e、初步固定鞍体，安装索鞍定位调整拉杆；

f、利用全站仪等测量仪器配合索鞍定位调整拉杆将索鞍调整到设计空缆位置，最后拆除吊具。

图16、散索鞍吊装流程图

散索鞍吊装完成后，须符合设计要求，误差在允许范围内。

为确保散索鞍的安装质量，使其安装精度满足设计要求，为此专门设计了散索鞍安装定位调整框架，散索鞍在锚碇门架起吊系统和调整框架的共同作用下，缓缓下放至设计位置。

安装就位后，在索鞍后部设置一高强拉杆将索鞍固定，以保证散索鞍在主缆索股架设到一定数量之前能够保持稳定。

图17、散索鞍安装定位调整

3）南锚碇散索鞍安装

南锚碇散索鞍安装与北锚碇散索鞍类似，只因不同现场场地情况，采用不同运输方式。

如果用大型平板拖车将散索鞍体直接运输到索鞍吊点下方，则存在场地空间较小及散索鞍姿态调整困难等问题，因此采用在散索鞍支墩前铺设两组轨道，在轨道上布置4台60t平车，利用平车将鞍体横移运到吊点正下方处，4台平车连成一体，其上放置散索鞍支架，支架的斜边与散索鞍安装角度相同，将散索鞍吊放到平车支架上固定，启动轨道平车牵引卷扬机，将平车牵引到吊点下方，然后利用锚碇门架起吊系统垂直起吊并在门架上纵移就位。

根据散索鞍支墩的结构形式及施工顺序，确定散索鞍分别在支墩后方起吊，起吊至鞍部顶面后，在门架顶面纵移将散索鞍放置在设计位置处，吊装时采用单台JKB28卷扬机，通过滑轮组分别与吊具相连垂直起吊。

图18、南锚散索鞍吊装

散索鞍吊装完成后，须符合设计要求，误差在允许范围内。