摘要：在交通运输事业的快速发展下，斜拉桥作为一种典型的桥梁施工类型在世界范围内得到了广泛的应用，特别是在大跨度预应力混凝土施工结构中的应用有效提升了施工成效。为此，文章结合中山市小榄水道特大斜拉桥施工实际情况，具体分析大跨度预应力混凝土斜拉桥斜拉索施工处理技术的应用，旨在能够更好的提升工程施工成效。
关键词：大跨度；预应力混凝土；斜拉桥；主桥；主塔；斜拉索；处理技术
一、概况
小榄水道特大桥跨越小榄水道，小榄河水道为I级通航航道，水面净宽220米。特大桥起点桩号为K15+747.53，终点桩号为K17+562.47，桥梁全长1814.94m。跨径组合为（12×30+4×35+2×30）m简支小箱梁+（115+250+115 ）m预应力混凝土斜拉桥+（10×35+14×30）简支小箱梁。主桥为整体式断面（双向六车道），全宽35.5m，长480m；引桥为分离式断面（双向六车道），宽度32.5m。
主桥为双塔双索面预应力砼斜拉桥式，边中跨比为0.46，全长480m。主梁采用预应力混凝土双边箱断面结构，主梁中心高度3m，全宽35.5m。箱宽7.5m，顶板厚30cm，直腹板厚40 cm ，斜腹板厚30 cm ，底板厚40cm。本桥斜拉索采用平面双索面扇形布置，主塔两侧各分布20对，全桥共80对160根。斜拉桥主塔为“H”型，塔高94.768m，整个主塔由下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱及塔冠等部分组成。
主塔基础采用D280 cm钻孔桩基础，每个塔柱下部9根桩，每个桥塔共18根，其中19号主墩桩长43.2m，20号主墩桩长40.2 m，桩身采用C35混凝土，为嵌岩桩；主塔承台尺寸为16.5m×16.50m×6m，两承台之间设置两根系梁连接成整体；塔柱为单箱单室截面，纵桥向宽度：上塔柱横梁以上为6m，上塔柱横梁以下至承台位置从6m变化到8m；主塔柱横桥向宽度：上塔柱横梁以上为4m，上塔柱横梁以下至承台位置从4m变化到6.5m。主塔下横梁为单箱单室截面，横梁梁高5m；上横梁为单箱单室截面，横梁梁高4m。过渡墩为双柱式布置：单个承台采用6根直径1.8m的钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计；分离式矩形承台，横桥向长11.5m，顺桥向长7.3m，厚3m;桥墩为矩形空心墩，横桥向宽5 m，顺桥向底部宽2.5 m，壁厚一般段为0.6 m；过渡墩盖梁为L形。
该桥斜拉索采用填充型环氧涂层钢绞线斜拉索，塔上设置张拉端，梁下为锚固端；每侧主塔设12对斜拉索，全桥共24对斜拉索，其规格为15-27、15-31、15-34、15-37、15-43、15-55、15-61共7种，斜拉索采用平行钢绞线斜拉索体系。斜拉索由固定端锚具、过渡段、自由段、HDPE护套管、张拉端锚具及索夹、减振器等构成。
二、斜拉索施工准备
1、施工前准备工作
施工前准备工作包括：施工平台、施工机具的准备；施工人员的工作分配；斜拉索锚具的组装和安装；HDPE外套管的焊接等。
（1）、施工平台准备
斜拉索挂索施工前，在主塔和箱梁处设置施工平台，以方便施工人员操作。主塔施工处在塔内、外均设置施工平台，箱梁处施工平台设置在挂篮上。施工平台的搭设满足施工要求，并采取适当的安全措施，确保人员和设备的安全可靠。
（2）、施工机具准备
正式施工前，所有施工机具就位。张拉用千斤顶、油泵和传感器经过有资质的第三方进行配套标定。
（3）、施工人员分配
为有效安排斜拉索施工的各环节，统一协调指挥，斜拉索施工前，需进行人员的工作分配。
（4）、斜拉索锚具组装和安装
斜拉索各部件单独包装运输，现场组装。
（5）、HDPE管焊接
HDPE外套管为定尺生产，其标准长度一般为6m/根或9m/根。斜拉索挂索施工前，将标准长度的HDPE管焊接成设计长度，采用热熔焊接机进行HDPE管的焊接。
三、施工技术
1、基础施工
第一，测量放线。反复检查施工图纸中主塔基础中心坐标，之后利用全站仪放样出主塔的中心，测量主塔周围的测量尺寸信息，并根据地面的实际测量标高来计算出桥梁基础放样尺寸大小。第二，开挖施工。根据施工图纸的设计要求，在基础顶面以上的部位采取1:1的比例开挖，基础部分按照施工图纸规范来分台 放坡，基础顶面按照1:0.25的比例进行放坡操作，在放坡操作完成之后在四周喷射厚度为15cm 的混凝土，从而确保整个桥梁施工安全。另外，在施工过程中为了避免对桥梁基底的影响，在开挖到基底20cm 的位置之后停止开挖，并采取人工的方式对开挖土地进行找平处理，使得最终开挖操作满足施工设计要求。第三，施工降水。在大跨度预应力混凝土斜拉桥基坑周围设置排水沟，选取直接降水的方式进行降水。第四，钢筋绑扎。在基坑开挖符合施工设计标准之后立即对大跨度预应力混凝土斜拉桥开展钢筋绑扎操作。第五，混凝土浇筑。首先，从混凝土材料的选择和应用方面严格把控混凝土质量，应用低水化热的矿渣水泥进行混凝土材料的配比，并在材料配比中适当的添加粉煤灰，以此来降低混凝土的入仓温度。其次，在大跨度预应力混凝土斜拉桥混凝土结构中安排冷却管，在进行混凝土浇筑的同时及时冷却降温，之后进行分层浇筑。最后，在混凝土浇筑完成之后按照施工规定来进行洒水、养护处理。
2、主塔桥墩施工
首先，应用全站仪测量墩身中心线和外包线。其次，应用竹胶板对大跨度预应力混凝土斜拉桥的模板进行支撑处理。再次，在施工现场进行钢筋绑扎和吊装处理。最后，混凝土施工。应用专业车辆来将混凝土材料运送到施工场地，之后进行混凝土浇筑，浇筑完成之后立即进行养护处理。
3、横梁现浇施工
①支架的安装。大跨度预应力混凝土斜拉桥的支架安装以钢管、军用桥梁来作为排架支撑，使得立杆在承重之后有效的将荷载传递给基础。②模板施工。大跨度预应力混凝土斜拉桥的模板包含底模板、外侧模板、内模板几种。③钢筋绑扎。桥梁骨架分片加工，分片位置在横梁的1/4位置上，在施工中要优先放大骨架大样，之后按照骨架大样来进行骨架加工，加工完成之后编号排放。④拆模。梁在浇筑三天之后可以进行拆模处理，内模 采取人工的方式进行拆除，其他模则是在梁体压浆完成之后进行拆除。⑤张拉和锚固。在大跨度预应力混凝土斜拉桥梁体混凝土涉设计达到85%强度的时候进行张拉操作。张拉分为分批次张拉和正式张拉两种方式，具体选择怎样的张拉方式需要密切考虑工程施工建设实际情况。
4、主塔塔身施工
第一，合理选择起重设备。结合工程实际情况选择自升式塔吊，塔吊被安装在塔墩的横向中心线上，塔吊的起重力矩为63吨，最大工作幅度在55m。第二，具体施工工艺流程。施工凿毛和基本清洗处理，之后应用倒链拉近操作，拆除爬架上固定好的螺栓，在提升爬架到达制定的位置之后退回脚轮，使得大跨度预应力混凝土斜拉桥下部架和塔表面贴紧，安装螺栓、绑扎钢筋、安装内模板。在模板安装完成之后结合施工实际情况来调整模板的具体位置，开展混凝土浇筑、混凝土养生等施工操作。第三，主塔索导管的制作和安装。主塔塔柱钢筋的制作一般在施工现场进行，在具体钢筋骨架施工中要先放置骨架大样，在加工完成之后就进行编号堆放。钢筋用塔吊起吊到塔内临时作业平台上。第四，主塔塔柱环向预应力束缚管道施工。预应力束安装操作的时候，先由测量人员放样，之后结合放样基准设置预应力束管道平面和立面位置的架立定位钢筋。
5、钢绞线穿索张拉
(1)、HDPE管吊装
①、准备工作
依次将防水罩、延伸管套到HDPE管上，安装临时抱箍，并穿入首根钢绞线。
②、HDPE吊装与固定
a、塔吊平稳起吊HDPE管，并向主塔方向移动，在其自由段由人工扶稳，防止其左右偏摆；
b、当HDPE管前端到达主塔预埋管出口处时，用钢丝绳配合手拉胡芦将卡箍与此处操作平台连接；HDPE管后端用麻绳与主梁临时连接。HDPE管与主塔和箱梁预埋管间均应留1m左右间隙，以利穿索施工。
c、用人工或机械方式穿过主塔和梁内锚具，安装夹片并张拉，张拉力以HDPE管垂度消除为宜。
（2）、钢绞线穿索张拉
①、穿索顺序
为确保组成斜拉索的各钢绞线平行，以及方便顺利穿索，根据斜拉索的特点，采用的合理穿索顺序为：从上至下、逐排穿索。
②、钢绞线准备
正式穿索前，对钢绞线进行剥套、镦头的工作。剥套长度应根据锚具和张拉设备尺寸决定；钢绞线镦头的目的是为机械穿索进行准备，加快施工进度。
剥套和镦头工作在在穿索过程中进行，施工中对钢绞线进行有效保护，防止损伤其外表环氧涂层。
③、钢绞线穿索张拉
a、挂篮就位并固定
◆挂篮前行到位后，启动C型挂钩顶部的千斤顶，挂篮上升使挂篮底模顶面与混凝土梁底密贴，安装并拧紧吊杆及锚固螺母，并施加一定的预紧力，然后安装止推装置，并用千斤顶顶紧。
◆安装前支点装置(包括待浇段上的拉索预埋管和锚具)。
b、钢绞线穿索
钢绞线穿索采用人工或机械穿索方式进行。采用机械方式穿索过程如下：
◆合理布置牵索卷扬机和转向滑轮的位置，确保穿索过程顺利；
◆将卷扬机刚绕过转向滑轮，与穿索板两端用卸扣连接，穿入HDPE管内，使其成为闭合回路，通过控制卷扬机正反转使穿索板上下行；
◆将导向细钢丝绳穿入HDPE管内，并穿过穿索板上的导向，两端分别与主塔和箱梁临时固定；
◆将准备好的钢绞线的中心镦头丝与特制连接器连接后，将连接器嵌入穿索板上的槽口内；
◆启动卷扬机，使穿索板上行，直至其露出塔外HDPE管出口；
◆在塔外工作平台处，人工将引棒向预埋管内依次穿过锚具密封板、锚具锥孔，并将引棒头部的连接头与塔内卷扬机牵引绳连接；
◆人工将引棒向预埋管外牵引，使塔内卷扬机牵引绳连接器露出预埋管外；
◆在塔外工作平台处，将塔内卷扬机牵引绳连接器与钢绞线连接；
◆启动塔内卷扬机，使牵引绳带动钢绞线上行，直至钢绞线穿过塔内锚具；
◆卸除钢绞线与塔内卷扬机连接器的连接，安装夹片并打紧；
◆挂篮上施工人员将钢丝引棒向上传出直至其露出预埋管出口；
◆将钢丝引棒与连接头连接，将钢绞线穿入梁下锚具直至钢绞线穿过梁内锚具，安装夹片并打紧；
◆在张拉端，安装单孔反力架，用单孔千斤顶对钢绞线按设计或监控给定的张拉力进行张拉并顶压锚固；
◆按上述步逐根穿索张拉，直至所有钢绞线穿索完毕。
c、钢绞线索力平均
为将斜拉索中各根钢绞线之间的索力差控制在设计许可的范围内，每束斜拉索中所有钢绞线挂索张拉完毕后，需检查各钢绞线索力是否相等。若索力不等，则必须进行索力平均。索力平均采用等值张拉法，与第二次张拉同时进行。
◆在锚板上安装整体反力架；
◆用单孔千斤顶张拉安装有传感器的第2根钢绞线并顶压锚固，张拉力按第2次张拉索力进行控制(需考虑夹片内缩等因素)；
◆用单孔千斤顶张拉下一根钢绞线，张拉力按传感器显示值进行控制。当传感器显示值与油泵油压表显示值相等时停止张拉并锚固；
◆按对称交错的顺序重复上一步，直至最后一根钢绞线，并记录下最后一根钢绞线张拉的传感器显示读数；
◆比较此时传感器读数是否与设计值相等，若不相等，则进行补张拉。重复以上步骤，直至张拉到最后一根钢绞线时传感器显示读数与设计值相等；
◆卸除第2根钢绞线上的索力，拆除单孔锚板及传感器，安装工作夹片，用单孔千斤顶张拉第2根钢绞线，其张拉力与最后一根钢绞线显示读数一致并顶压锚固。
④、斜拉索整体张拉，调整立模标高，浇注节段混凝土
a、将索力转换装置与斜拉索锚具连接；
b、在弧形板上安装穿心式千斤顶、拉杆及张拉螺母；
c、将拉杆与索力转换架连接；
d、启动穿心式千斤顶，整体张拉斜拉索，使节段前端的立模标高调整到规定的要求；
e、绑扎钢筋、立模，必要时对标高再调整一次；
f、开始浇注混凝土，施工中进行监测，确保混凝土浇注后的梁段标高符合规范要求。
g、悬浇块件后半块混凝土浇注前，对斜拉索进行第二次张拉。
6、斜拉索索力转换
a、混凝土养生到强度后，先完成预应力施工，再次张拉斜拉索，旋紧梁底锚具上的螺母，使其与锚垫板密贴；
b、索力转换装置中的千斤顶活塞前行5cm左右后，旋紧千斤顶前端拉杆上的张拉螺母，千斤顶再次进油张拉，使弧形板上的锁定螺母脱离弧形板，并将其外旋出7cm左右；
c、千斤顶回油，则索力由弧形板上的锁定螺母转加到混凝土梁体上，完成索力转换工作。
d、拆除挂篮后横梁位置的反顶装置、后锚杆、中吊杆和索力转换机构，然后放松挂钩千斤顶，挂篮下降完成脱模工作，同时使挂钩滑块重新落到轨道上；
e、完成各部分模板的外移和下降；
f、挂篮再次前移，等待浇注下一节段混凝土。
7、斜拉索索力检测及调索
所有拉索张拉完毕后，由监控对拉索索力进行检测，若实际索力与设计或监控要求不符，则进行调索。索力调整有两种情况：索力增加调索和索力降低调索。
索力增加调索利用整体千斤顶进行，其方式与钢绞线分级张拉相同。
为避免钢绞线受夹片夹持部位进入拉索受力段，索力降低调索不能采用对钢绞线卸载重新锚固的方式进行，而利用穿心式千斤顶将拉索卸载至规定索力后调节螺母位置的方式进行。
利用穿心式千斤顶进行索力降低调索的方式如下：
（1）、在锚板上安装防松装置；
（2）、依次安装撑脚、千斤顶和工具锚，千斤顶空行程一端距离(此距离应根据拉索索力差进行计算后确定)后，安装张拉螺母；
（3）、启动油泵，千斤顶油缸前行，张拉拉索；
（4）、待螺母与锚垫板脱离后，停止张拉，将螺母旋出一定距离后千斤顶卸载，使螺母重新与锚垫板密贴；
（5）、千斤顶卸载至零，拆除千斤顶。
8、顶压夹片
索力调整完毕后，对夹片进行顶压操作，确保锚固可靠性。
（1）、按图示安装夹片顶压装置；
（2）、启动顶压千斤顶油泵，使油缸前行，逐个顶压夹片，顶压力设定为10t；
（3）、张拉端和固定端锚具上所有夹片顶压完毕后，撤除顶压装置。
9、附件安装
所有拉索索力调整完毕、夹片顶压后，进行拉索附件安装工作，包括：索夹安装、锚具防松装置安装、减振器安装和锚具保护罩安装等。
（1）、索夹安装
①、根据拉索规格，选择安装紧索器垫板；
②、在拉索的确定位置，用紧索器将拉索钢绞线束紧索成形；
③、用永久索夹将钢绞线束紧索，撤除紧索器。
（2）、减振器安装
①、将不同规格的减振器在梁上组装完毕；
②、将减振器安装在预埋管管口部位，调节减振器与拉索轴线的位置；
③、用焊机将减振器楔块与预埋管点焊固定。
（3）、安装延伸管
①、将HDPE外套管上的索箍解开，将延伸管向主塔预埋管处移动，使其端部进入预埋管内；
②、将延伸管挡板向上顶紧延伸管端部的喇叭口，调整其位置使其中心与预埋管中心重合；
③、用焊机将挡板与预埋管焊接牢固，必要时做塞焊处理。
（4）、安装防水罩
①、将固定HDPE外套管的临时拉绳解开；
②、人工将与HDPE外套管连接的防水罩沿拉索轴线方向下拉，直至其抵住预埋管；
③、用铁块将防水罩与预埋管之间的缝隙封堵，用焊机将防水罩根部与预埋管焊接牢固。
（5）、安装锚具防松装置
①、根据锚板上的标识，将限位螺钉拆除；
②、用工具拧紧锁紧螺钉，锁紧挤压板，使锚板后部各孔密封；
③、用砂轮切割机将锚具端部多余钢绞线切除；
④、将弹簧垫圈、压缩弹簧和防松压板依次套在钢绞线上，用螺钉将防松压板与锚板连接，并控制弹簧压缩量约10mm左右，
结束语
综上所述，大跨度预应力混凝土斜拉桥是我国大跨径桥梁最为流行的桥梁类型之一，在社会经济和科技的发展背景下大跨度预应力混凝土斜拉桥成为桥梁建设的一种必然。在施工过程中，对大跨度预应力混凝土斜拉桥斜拉索的施工要注意步骤和细节，严格把控整个工程施工准确度，注意索力监测及索力调整，从而更好的保证桥梁施工质量。
论文作者:谢锋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/10
标签：混凝土论文; 拉索论文; 千斤顶论文; 斜拉桥论文; 预应力论文; 钢绞线论文; 挂篮论文; 《防护工程》2019年第1期论文;