特大桥斜拉索方案.doc

XXX斜拉索安装工程

施 工 方 案

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1. 工程概况
1.1基本概况
主桥采用跨径为（30+70+30）m墩塔梁固结体系独塔双索面无背索斜拉桥。本桥无背索斜拉桥是以主梁受压、斜拉索受拉、斜塔平衡部分主梁自重的结构体系。采用波形钢腹板箱梁，减轻了主梁自重，降低了斜塔的高度。主梁压力由混凝土承担，主梁剪力由波形钢腹板承担。
索塔采用预应力混凝土矩形截面，桥横向宽4m，桥纵向宽5m，桥面以上塔高54m，塔身水平倾角59°，塔高与主跨的高跨比H/L=1/1.3。塔及塔横梁预应力钢筋采用Φs15.2低松弛高强度预应力钢绞线。主墩采用宝瓶型，基础为群桩。
1.2斜拉索基本规格
主桥斜拉索采用φ7环氧喷涂层钢丝，双层热挤密护层防护，其标准抗拉强度1670Mpa，弹性模量2.05×105Mpa。锚具采用具有高疲劳强度，能承受高活载应力变幅的冷铸锚。斜拉索从距5#主墩16m处开始，每隔6m设置一根，共设8根，平行布索，索水平倾角为30°。
斜拉索减震措施采用阻尼器和气动措施并用的方案。阻尼器在斜拉索的两端同时安装，梁端采用剪切粘滞阻尼器，塔端采用耐久性较好、易维护保养的高阻尼橡胶阻尼器。
2. 编制说明
2.1编制依据
2.1.1大桥斜拉索招标文件和《XXX工程施工图设计》；
2.1.2工程所涉及的规范、标准、规程；
规范、标准、文件一览表
类 别
名 称
编 号
行标
公路桥涵施工技术规范
JTJ041-2000
行标
公路工程质量检验评定标准
JTG F80/1-2004
国标
钢结构工程施工及验收规范
GB50205-95
国标
建筑卷扬机安全操作规程
GB13329-1991
2.1.3 总包单位项目部关于全桥施工计划。
2.2 编制目的
2.2.1 按质按量按时完成斜拉索施工任务满足总包单位全桥施工计划。
2.2.2优化斜拉索项目部各项资源，争取优质高效组织施工。
2.2.3完善斜拉索施工工艺技术，确保方案的切实可行，全面指导斜拉索各步骤施工。
2.2.4具体落实斜拉索施工中的各项安全质量工期保证措施，确保斜拉索施工质量满足设计要求及国家有关规范标准。
2.3编制范围
2.3.1本组织设计为大桥斜拉索部分工程施工组织设计，其主要工序为：材料二次运输、与斜拉索相关的预埋件的安装、挂索、张拉、调索、减振器安装、斜拉索防护。
2.3.2主梁应力、高程、主塔应力、主塔位移等不属于本设计范围。
2.3.3施工生活用场地、工程生活用水电总接口由总包单位提供。
2.3.4斜拉索施工用平台（含塔外施工平台、塔内施工平台、梁底平台）、起重设施、施工通道及斜拉索材料和设备在场内的二次运输均由我方负责。
2.3.5总包单位提供场内的大型起吊、运输设备及主塔上施工电梯。
3、施工部署
3.1工程目标
3.1.1质量目标
主体结构工程质量目标为：斜拉索安装工程一次性交验合格率100%；满足合同约定的技术要求。
3.1.2工期目标
斜拉索施工工期为：240日历天。
3.1.3安全目标
确保无重大伤亡事故。
3.1.4文明施工目标
确保省文明工地，争创省示范文明工地。
3.2施工组织管理机构
建立以项目经理为首的管理层，成立大桥斜拉索安装工程项目部，承担整个工程施工全过程中的质量、工期、安全、成本以及文明施工等的组织协调和管理工作。
本工程斜拉索施工包括16根斜拉索预埋件安装、挂索、两次张拉调索、安装减振器、防水罩等，总成品索使用量达65.9吨。工程量虽不大但工期紧凑。为保证施工顺利进行，人员组织如下（共四个工作面）：斜拉索吊装6人，斜拉索张拉（含调索）6人，斜拉索备料运输1人，后勤2人，组成如下表。
序号
项目
人数
1
项目经理
1
2
项目总工
1
3
现场工长
1
4
电工
1
5
焊工
1
6
张拉操作工
6
7
普通操作工
9
3.3材料组织
斜拉索主材由甲方供应，并负责保管及运至桥面；
斜拉索安装所需施工平台材料、辅助钢材、卷扬机、滑车组、吊索吊具由安装方负责组织；
其他所需各类辅助材料和小型机具均由施工方自行承担。
3.4设备组织
主要机具见下表
序号
名称
单位
数量
备注
1.
YCW400B千斤顶
台
2

2.
YCW400张拉组件及撑脚
套
2

3.
ZB4-500油泵
台
2

4.
5吨卷扬机
台
2

5.
索夹
套
4

6.
张拉杆连接头
套
2

7.
塔端张拉杆
根
2

8.
交流电焊机
台
1

9.
手提切割机
台
2

10.
对讲机
部
6

11.
塔吊
台班

安装斜拉索
12.
其他设备
套

若干

3.5施工设施（分四个工作面）
序号
材料名称
单位
数量
备注
1
办公室
平方
100

2
宿舍
平方
200

3
仓库及堆放场
平方
200

4
梁底平台
个
2

3.6辅助材料机具
序号
名称
单位
数量
1
液压油
升
500
2
Φ19.5钢丝绳
米
500
4
其它钢丝绳
米
300
5
4m2电缆线
米
300
6
其它电缆线
米
300
7
手拉葫芦（2T）
个
20
8
滑车（10T）
个
4
9
滑车（5T）
个
4
11
PE焊枪
把
1
12
配电箱
个
4
13
压力表(1.5级)
块
10

3.7资金组织
充分准备前期施工投入资金，详细作出每月资金使用计划，积极进行计量支付工作。
3.8斜拉索标准节段安装进度
4、斜拉索安装牵引力计算
计算采用的公式
根据斜拉索的长度L，上下两端索孔锚垫板中心几何距离L0，可估算出牵引力为T时，拉索上端离塔柱上相应索孔锚板端面的距离ΔL。

ΔL－牵引力为T时拉索上端距离塔柱上相应索孔锚垫板端面的距离；
L－斜拉索长度；
L0－上下两端索孔锚板中心的几何距离；
ω－斜拉索单位长度重量；
LX－L的水平投影；
T－牵引力；
A－钢丝截面积；
E－弹性模量。
施工前根据设计提供的索力及斜拉索相关技术参数，对每对索张拉端螺母旋平锚杯时的牵引力进行计算，确定软牵引钢绞线束数量，同时对每根索牵引阶段的牵引力进行计算确定钢绞线长度。斜拉索采用先塔端挂索锚固，梁端牵引，塔端张拉的施工工艺。本工程牵引索力见附表。
5、总体施工工艺
5.1总体施工方案选择
5.1.1斜拉索张拉施工内容
主要包括运输、预埋件的安装、索上桥面、展索、挂设、张拉、索力检测、调整以及减振装置安装、防护措施等工序。主桥采用后支点对称悬臂浇筑主跨及边跨梁段。与拉索安装对应步骤如下：
安装斜拉索装置——斜拉索展索、挂索——根据监控指令第一次张拉——根据监控指令，第二次张拉。
5.1.2斜拉索安装方法
斜拉索以捆绑形式包装运输，其最长为105m，最重约6.4t，斜拉索运输到工地，然后用桥面25T汽车吊或塔吊垂直运输到桥面卧式放索机上。

5.2总体施工流程

预埋件的安装
拉索运输到桥位
拉索起吊到桥面
施工准备

牵引及第一次张拉
拉索梁端牵引到位
拉索塔端临时锚固
拉索展索

施工测量及桥面标高调整
进行下一根索安装

全桥调索

6、主要施工设施、设备的选用、布置及安装
6.1主要施工设施
桥面上主要施工设施包括：锚点部位围栏系统；斜拉索梁端牵引系统；斜拉索临时减振系统。主塔上主要施工设施包括：塔外施工平台；塔顶施工通道。
6.2主要施工设备
在桥面上布置的主要设备包括：卷扬机及导向系统；斜拉索箍抱系统；塔吊。主塔端施工设备包括：塔外平台；张拉系统 。
6.3设备选用及安装
6.3.1卷扬机的选型及布置
为确保斜拉索塔、梁端挂设、桥面展开等工序的操作方便、控制准确，作为重要施工设备的卷扬机应选用状况良好的可调速型卷扬机，各卷扬机均配置滑车组。
1、5t牵引卷扬机2台，为梁下牵引提供动力；
2、由于塔顶空间小、塔身有斜角，为了顺利将塔端锚固好，需借用甲方塔吊为塔端安装提供动力。
6.3.2起重设施、设备
斜拉索张挂施工选用的起重设施、设备主要包括塔吊、卷扬机提升吊索系统等。
6.3.2.1塔吊（甲供）
塔吊用于将拉索起吊到塔外（含张拉杆、张拉系统以及索夹系统的循环倒运）；用于桥面长索的辅助展索；用于塔端挂索提供动力以及桥面小型材料、工具的搬运。
6.4斜拉索展索设施
斜拉索展索设施主要包括锚头运输小车。放索机用于舒展索体、散去扭力，锚头运输车用于斜拉索在桥面移动，动力系统用于牵引锚头前移，其采用卷扬机。
6.4.1 展索小车
斜拉索在展索过程中由于本身柔性和特有的刚度，为防止索牵引过程中任意点的前移和摆动自然，方便斜拉索在桥面的移动及展开，避免斜拉索与桥面的直接接触而刮伤斜拉索PE套斜拉索在桥面移动时采用放索小车，小车分为：锚头小车、张拉杆小车和托索小车。
6.4.3箍索索夹
斜拉索箍抱索夹是斜拉索塔、梁端牵引挂设过程中的受力点，是挂索设施同斜拉索的连接工具。索夹采用厚壁钢管与钢板焊接而成，在钢管同斜拉索接触处加垫10mm厚的橡胶，施工过程中可以很好地保护斜拉索免受损伤。根据斜拉索外径及使用位置不同，索夹根据斜拉索施工部位不同分三种结构，参照悬索桥索夹设计规范进行设计，安全系数控制在2.5以上。
型号
索夹内径（mm）
长度（mm）
数量
用途
PES7-187
Φ135
400
4
挂设、牵引

6.4.4.3张拉千斤顶
张拉千斤顶根据斜拉索的张拉控制力进行选择，为减小施工过程中的误差、确保千斤顶的使用安全，尽量使每根斜拉索的张拉控制力达到所用千斤顶允许能力的85%范围内。张拉拟采用YCW400B千斤顶，具体情况见下表。
6.4.4.4张拉杆
张拉杆采用通牙设置，张拉杆用于牵引及张拉斜拉索，其加工材质采用40Cr，锻打后需经过超声波检验，并达到GB/T4162-2000《锻造钢棒超声波检验方法》规定B级标准。
6.4.4.6牵引及张拉撑脚
撑脚是千斤顶的支撑装置，其规格型号主要根据使用千斤顶的外形尺寸、张拉端锚头施拧空间综合考虑后予以确定。
6.5工作平台
斜拉索施工工作平台主要包括：塔外施工平台、梁下施工平台。

6.5.1塔外施工平台
为方便斜拉索塔端挂设，确保施工安全，需在上塔柱斜拉索锚固区外搭设支架作为斜拉索塔端施工平台，塔外施工平台采用甲方搭设满堂钢管支架。
6.5.2梁下施工平台
挂篮下转换平台为挂篮前端固定平台，根据挂篮已有平台加长，用槽钢焊接。
7、 主要施工方法
7.1施工准备
7.1.1成品索的检验
斜拉索出厂前按设计要求，对斜拉索有关性能进行检验。斜拉索到达现场后，查验并索取每根成品索的质量保证书（质量保证书含本批交货的数量、质量及各种检验结果）；如果进行了非常规试验，需提供检验报告。
7.1.2索导管的处理
斜拉索锚头外径与索套管的内径相差很小，挂索时极易产生位置偏差，从而造成锚头外螺牙和斜拉索PE保护套的损伤，因此斜拉索挂设前应对塔、梁端的索套管进行全面的检查，对索套管内的焊渣、毛刺等进行打平磨光。
7.1.3塔端锚固区结构的局部处理
为满足塔端张拉撑脚布置要求，在工厂对塔端锚垫板进行改造：在锚垫板上开4个M24螺栓孔，用于张拉撑脚的精确定位。
7.2斜拉索的运输、起吊上桥面
斜拉索采用陆路运输。根据斜拉索安装计划，斜拉索制造厂将验收后待交付的斜拉索运至工地适当位置。斜拉索重量较轻（小于10吨），采用汽车吊提升上桥面置于卧式放索机上。由于索体不带钢盘直接捆绑成盘，整体提升上桥面时须用吊带直接绑在斜拉PE上，为避免起吊过程中斜拉索PE损伤，起吊采用斜拉索厂家提供的大直径纤维绳。
7.3斜拉索张拉
斜拉索张拉统一采取塔端张拉。每根索需三次张拉。张拉过程中索塔顺桥向两侧的拉索和横桥向对称的拉索须对称同步张拉，同步张拉的不同步索力差值不超出设计规定值。两侧不对称或设计索力不同的拉索，按照设计规定的索力分级同步张拉，各个千斤顶同步之差不大于油表读数的最小分格，索力中值误差小于±3％。如右图。
7.3.1斜拉索张拉注意要点
A． 斜拉索张拉前对拉索成品、锚具和配件按图纸规定，全部或抽样检验确实符合图纸要求后方可使用。
B． 所有张拉千斤顶张拉前按规定进行标定，以控制千斤顶的张拉力。张拉机具由专人使用和维护，张拉机具长期不使用时，在使用前全面校验。当千斤顶的使用超过图纸规定的使用时间或使用期间出现异常情况，均需要进行一次校验，以确保测力的准确。
C． 斜拉索安装与主梁的安装密切相关，两者交叉配合进行。不论是初张力的张拉，还是复测、调索的张拉，凡不符合拉索、箱梁施工安装所规定的允许偏差时，向监理工程师报告，并由设计、监理、施工三方面共同确定调整方法，进行调整。
D． 斜拉索锚固时不宜在锚环与承压板间加垫，需要加垫时，其垫圈材料和强度应符合承压要求，并应设成两个密贴带扣的半圆环。
7.3.2影响斜拉索张拉因素及消除办法
A．温度的影响
由于塔梁索的材料构成及结构的特殊性，分别对温度变化的敏感程度不同，变形也不同。在常温下（20℃左右）变化差异较小，但在高温季节变化差异十分明显。结构的吸热、传导、散热与变形各不相同，使理论索力和线型与实测差异超过2%以上。
B．日照影响
太阳直射不能全面覆盖塔、梁、索，总是存在阴阳面，一天当中随太阳照射位移而发生变化，受太阳直射的阳面使结构膨胀产生拉应力，阴面产生压应力，使塔柱产生挠曲变形，主梁产生扭曲变形、索体伸长，工况随之变化。
C．风力的影响
风对结构的影响主要是风振作用，在风力较大时施工会影响张拉效果，增加应力损失。
D．施工荷载及不平衡施工影响
斜拉索施工过程结构本身属大跨径、大悬臂施工，施工荷载的分布（机具、设备、物资、人群）不对称、不均匀都会给计算、测量带来假象，影响施工控制效果，增大成桥调索工作量。不平衡施工使塔顶水平位移量发生较大偏差，使后拉索侧线型控制误差大。
E． 消除不利影响因素的办法与措施
1）张拉时间选择
高温季节选择在0：00以后，日出之前；常温下（5℃-25℃）选择在20：00以后，日出之前或无日照的阴天、零星小雨天气。5℃以下时选择在日落之后，日出之前。
2）风力选择
正常情况下控制在标准风力4级以下，季风期控制在标准风力5级以下，6级风以上停止作业。
3）施工荷载控制
在施工过程中悬臂挂、穿索设备、箱梁焊拼设备、施工物资堆放等都应控制在对称、均匀、固定的荷载分布方式下施工，绘制荷载分布图，进行现场监督。
7.4斜拉索临时减振
7.4.1斜拉索振动
斜拉索自振特性是大跨径桥梁无法避免的。激振力是使拉索起振的根本原因，可以把斜拉索看作振动系统，归纳起来有以下三种情况：
A． 索塔振动激励斜拉索振动；
B． 主梁振动激励斜拉索振动；
C． 自然扰动力激励斜拉索振动。
实际上斜拉索作为整桥结构的一部分，发生振动的根本就是因为环境对结构的扰动作用，如自然风、雨等引起的扰动等。理论上由于拉索时刻接受着以上三种方式的激励，有可能互相抑制，但由于主要是由于风形成涡流，使塔、索和箱梁受激起振，当频率与某几根拉索固有频率相当时，会发生共振，如果斜拉索阻尼很小时，共振振幅会很大，这样对施工阶段未安装阻尼器）是利少于弊。
7.4.2临时减振索技术要求
减振索由荷载传递环、花篮螺丝、过度钢索构成，每个部件必须能够承受30KN以上。各部件功能如下：
1) 荷载传递环：钢制所雇箍挤紧斜拉索，把横向振动力传递到减振索；
2) 花篮螺丝：调整减振索预紧力，即增加拉索横向约束力；
3) 过渡钢索：把斜拉索与桥面锚点相连，增加阻尼系数，抑制斜拉索振动；
4) 钢索：采用Ф15钢丝绳，强度等级为1770MPa；
5) 锚点：在斜拉索同一竖直平面内距离预埋管2米（索夹及耳板的位置根据监控要求布置）的位置的轴线的法线与桥面交点位置烧焊吊耳。
7. 4.3减振索总体布置
待斜拉索安装到4#斜拉索以后，开始减振索安装。在斜拉索竖直平面内，在距离距离前面沿斜拉索方向上2米（索夹及耳板的位置根据监控要求布置）的位置安装荷载传递环，该传递环的内环面与斜拉索的截面相当。
8、斜拉索施工保证措施
8.1斜拉索安装质量保证措施
总体质量目标：杜绝质量事故，消除质量隐患，保证质量创优。
8.1.1.具体质量标准
1、符合《公路桥涵施工技术规范》、《公路工程质量检验评定标准》、《XXX施工工程质量检验评定标准》；
2、符合《XXX施工工程质量检验评定标准》招标文件及合同要求；
3、符合《PWS钢丝成品斜拉索安装》标准要求；
具体要求：张拉设备及测力设备满足使用要求，操作人员经培训上岗，斜拉索材料符合设计标准，斜拉索安装索力、轴线、平行性及防护效果均满足要求；不留任何质量隐患。
8.1.2质量保证体系
建立项目总工程师及各级技术员的质量责任制，实行质量的统一领导和分级管理，明确各级技术人员的职责和权限。
建立健全各种行之有效的质量管理制度，将我公司现有的施工图纸会审，技术交底，材料试验和工程档案管理等制度进一步落实和完善，使技术组织管理工作制度和标准化。
8.1.3施工过程质量控制措施
1、加强机械设备的管理，强化机械保养和维修制，提高机械设备的完好率和利用率。
2、积极采用新技术、新设备和新工艺。
3、制定质量指标，开展创优良工程活动。
4、切实开展全面质量管理活动，把质量问题控制在施工的每一个工序过程中。
5、实行质量问题一票否决权，各级技术负责人有权对质量不合格的人和事进行处理。
6、加强技术培训，推行标准化管理，对上岗的班组及关健技术岗位的职工进行招标文件技术要求的学习，并进行考试，成绩合格方能上岗。
7、建立质量管理制度，交接班制度和计量器具检查制度。
8、各班组的副职兼质检员，形成自项目经理部到各班组的严格控制网。
9、施工严格按照设计图纸及有关国家规范进行。
10、施工人员必须熟悉技术，做好图纸会审记录和技术交底记录。
11、施工过程中，应对各个环节加强检查和监督。
12、所有的材料进场或使用前应作严格的检查和试验，并保存材料的质保书及试验资料。
8.1.4施工质量控制要点
1、斜拉索产品生产符合招标文件及企业标准要求；
2、斜拉索长度满足挂索要求,材料进场后进行复核；
3、斜拉索外PE按要求进行保护；
4、锚具安装满足轴线对中、可调节长度、可防护性要求；
5、斜拉索挂索保证不得扭转、不得损伤PE层；
6、斜拉索张拉及调索保证按监控指令要求的张拉力进行张拉，误差符合控制标准要求；
7、减振器、索箍、防水罩安装满足位置及应用要求；
8、斜拉索注油防护满足斜拉索正常使用三十年要求。
8.2安全施工保证措施
8.2.1安全文明施工目标
1、坚持“安全第一，预防为主”的方针，加强安全生产教育，提高安全意识。
2、符合国家、行业及广州市发布的有关劳动保护及安全生产技术规程和标准；
3、符合我公司及大桥项目部提出的“零重大伤亡事故”要求；
4、坚决落实安全生产责任责任制、安全技术措施计划、安全生产教育及安全生产检查等安全管理制度；
5、坚决实施文明施工措施，符合大桥总体文明施工要求。
8.2.2安全施工保证措施
1、安全具体要求
正确使用安全“三宝”，符合安装施工、垂直运输、脚手架工程、高空作业、电动机械、临时用电、电气焊等相关安全技术要求；符合斜拉索安装各工作面、工序的安全操作规程，杜绝违章作业，确保零重大安全事故要求。材料装卸、运输吊装至桥面，严禁碰撞，符合起重作业要求；施工平台、卷扬机、钢丝绳、导向滑轮及吊点等需定期检查，及时排除安全隐患；斜拉索各施工点含：塔内、塔顶、塔外、桥面、梁内按规定的操作规程进行，符合高空作业劳动保护要求；用电设施及机械设备定期检查，保证其性能及电路安全；重点编制斜拉索吊装、斜拉索穿索、整体张拉设备安装、平台移位四项安全风险较大的工序作业安全规程，重点检查；定期进行安全大检查、安全评比、安全教育，坚持班前交底、班后检查总结制度，把安全管理工作落到实处。
2、现场具体保证措施
千斤顶操作前方不许站人，设备安装要求端部平整对中。油泵操作时需缓慢、均速加压和卸压，严禁超压和快速加压。施工平台移动平稳，严防坠物。斜拉索起吊、安装时要求起落平稳，注意对索体的保护。挂索时确保各牵引连接点可靠，注意各方信号配合，索下不许站人。注油时要求接头可靠，保持规定压力但严禁超压，注意劳动保护。严禁非专业人员擅自操作机械。高空作业时不得随意向地面抛掷物品。脚手架、安全网的搭设要符合安全要求，并要定期检查，维修和保养。起重机械作业时起重臂下严禁站人。注意现场设备、材料的防雨和防风，场地不留安全隐患。
8.3现场文明施工要求
8.3.1现场材料合理整齐堆放，做好防护措施。
8.3.2机械设备性能完好，安装合理，防止泄漏污染桥面及索塔。
8.3.3现场职工统一着装，穿带整齐，正确使用“三宝”。
8.3.4桥上施工时，生产生活垃圾统一收集清理，严禁污染桥面、箱梁内、塔外及塔内。
8.3.5职工在施工时严禁嬉闹，言语行为文明礼貌，严禁野蛮操作。
8.3.6生活办公区保持清洁，符合文明施工要求。
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