铁路斜拉桥平行钢丝斜拉索施工技术与造价分析

2015-01-14罗娟

河南建材 2015年1期

关键词：梁端斜拉桥拉索

罗娟

中铁大桥局集团有限公司工程经济部（430050）

铁路斜拉桥平行钢丝斜拉索施工技术与造价分析

罗娟

中铁大桥局集团有限公司工程经济部（430050）

近年铁路斜拉桥施工斜拉索具有长度长、截面大、自重重、施工难的特点，现行铁路斜拉桥斜拉索定额与实际施工已不完全适应。这里以国内某大跨铁路斜拉桥为例，介绍了铁路斜拉桥平行钢丝斜拉索的施工技术，并编制了铁路平行钢丝斜拉索定额。

斜拉索；施工；造价分析

0 引言

近年，我国铁路桥梁飞速发展，铁路大跨度斜拉桥应用不断增多，呈现出“大跨、高塔、重索”的特点。目前，已建成的主跨跨度最大的铁路斜拉桥为合福客专铜陵铁路长江大桥，其主跨跨度达630 m是我国1981年建成的首座铁路斜拉桥红水河桥主跨跨度96 m的6.56倍。随着斜拉桥主跨的增大，作为斜拉桥三大结构塔梁索之一的斜拉索规格亦大幅增大，最大单根索重超40 t,最大索长300 m以上，施工安装难度增大。而现行铁路斜拉索定额基础编制资料的单根最大索重仅14 t，定额中所列斜拉索挂设施工工艺及机械设备规格已不适应当前大跨度铁路斜拉桥的需要，现行铁路斜拉索定额亟需进行修订。

1 工程概况

某铁路大桥采用（101.5+188.5+580+217.5+ 159.5+116.0）m双塔钢桁梁斜拉桥方案，大桥全长1 363 m，钢桁梁下弦为4线铁路。主梁为三片主桁的钢桁架结构，主桁中心距结构形成“N”字型桁式，横向中心距2×14 m,桁高15 m,节间距为14.503 m。主塔采用钢筋混凝土结构，塔高198 m。主塔斜拉索为空间三索面，立面上每塔两侧共18对索，全桥斜拉索共计216根。斜拉索采用热挤聚乙烯Φ7热镀锌平行钢丝拉索,平行钢丝的抗拉标准强度Rby=1 670 MPa，采用PESC7-211、PESC7-241、PESC7-283、PESC7-313、PESC7-349、PESC-367等6种规格。斜拉索由整股平行钢丝用高强缠包带缠紧后外挤双层双螺旋线HDPE护套，单根索长89.199～301.750 m，单根索最大重量9.4～37.3 t（含PE、锚具重量），两端锚具均采用张拉端冷铸锚具。该桥斜拉索布置如图1。

图1 某桥斜拉索布置图

2 斜拉索施工方案

因工期安排需要，该桥斜拉索需部分采用塔梁同步施工，即前期部分钢梁节间架设、斜拉索挂设张拉施工与桥塔上塔柱锚固区上段施工同时进行(一边进行钢梁架设，一边同步向上逐段进行上塔柱浇筑)。每架完1个节间钢梁，挂设张拉l组斜拉索(每组共6根，每侧各3根，6根同时对称张拉)，然后架梁吊机前移，架设下一节间钢梁。钢梁架设后再挂设安装下一组斜拉索。按照上述步骤依次循环架梁挂索，直至架梁完成。

斜拉索的安装包括:运输及上桥面、塔端提升及挂设、梁面展索、梁端牵引就位、塔内牵引及张拉。根据斜拉索的重量、长度、设备起吊能力以及现场实际情况,结合斜拉索塔端为张拉端、梁端为固定端（锚杯锚固在梁面钢锚箱）的形式，采用先塔后梁的总体安装方案，分别将全桥斜拉索分为短索、中索及长索三种方式进行安装。

2.1 短索施工

短索（1～4#）:1～4#成盘斜拉索自重小于12.2 t，利用塔吊上桥（铁路面），并可利用塔吊完成塔端挂设。1～2#斜拉索锚杯螺母戴帽，3～4#斜拉索张拉杆副螺母戴帽。塔吊将索体脱空后上桁面展索，梁端锚杯使用50 t汽车吊牵引系统牵引到位（锚杯螺母按设计位置旋入锚杯）。最终，塔端同索号6根索同步对称进行张拉作业。

2.2 中索施工

中索（5～10#）:5～10#成盘斜拉索利用75 t提升站吊取上桥（铁路面），再用运输车送至塔柱两侧指定位置。利用2台塔吊抬吊的方式完成塔端提升及挂设，张拉杆副螺母戴帽。塔吊将索体脱空后在上桁面展索，梁端锚杯使用50 t汽车吊牵引系统牵引到位（锚杯螺母按设计位置旋入锚杯）。最终塔端同索号6根索同步对称进行硬牵引及张拉作业。

2.3 长索施工

长索（11～18#）:11～18#成盘斜拉索边跨侧70 t，架梁吊机上桥（铁路面）。此时主塔已封顶，利用塔顶吊架完成塔端提升及挂设，张拉杆副螺母戴帽。塔顶吊架将索体脱空后在上桁面展索，梁端锚杯使用50 t汽车吊，20～40 t卷杨机牵引系统辅助牵引，200 t软牵引系统牵引到位（锚杯螺母按设计位置旋入锚杯）。最终，塔端同索号6根索同步对称进行硬牵引及张拉作业。

3 斜拉索施工布置

3.1 塔顶布置

塔顶装饰墙施工完毕后，塔顶设置一个有3个工作面的吊架，吊架承载力不小于40 t。在塔柱预应力爬架拆除后，用于塔端斜拉索安装（11～18#）。塔端顶板共6个进人洞，其中3个进人洞处各布置一台5 t卷扬机，用于塔内翻顶和斜拉索辅助牵引。在塔柱未封顶前，将5 t卷扬机置于塔内承载平台上(为确保施工安全，在卷杨机承载平台上设置双层防护平台)。

3.2 塔柱内、外布置

1）塔内主要采用普通钢管脚手架通长架设平台。在1#、5#、7#、9#、11#、13#、15#、17#斜拉索齿块处各设一操作平台，作为塔柱未封顶时5 t卷杨机和张拉设备的承载平台。单塔内配置6套硬性牵引及索力张拉系统。

2）塔外在11～18#斜拉索索道管处设置活动平台，通过塔壁预埋锥形螺母固定，施工平台上平面至塔外索道管下端口垂直高度在1.2 m，在11～18#斜拉索塔端挂设前提前安装到位，便于操作人员下到塔柱外近距离观察牵引效果。

3.3 梁面布置（单塔）

1）主梁铁路面:布置20 t、50 t放索盘各2台，用于成盘斜拉索桥上安装；4套梁端卷扬机牵引系统（20 t或40 t），2套桥面展索牵引系统（5 t）。

2）主梁上桁面:在主边跨索道管旁顺桥向通长设置三条3 m宽的展索通道，锚杯小车及单轴小车若干，组成上桁面脱空展索系统。单轴小车与锚杯小车的作用是为防止斜拉索在展开过程中与梁面接触，损坏斜拉索外层PE层护套、锚杯丝扣及镀锌层。斜拉索展开时，在索体下面每隔4～5 m放置一个单轴小车，小车、索体及锚杯间加垫橡胶层以保护拉索。配置4套导向系统、软牵引系统。导向系统与铁路面卷杨机牵引系统配合，完成1～10#斜拉索梁端牵引到位的工作；导向系统、铁路面卷杨机牵引系统及软牵引系统配合,完成11～18#斜拉索梁端牵引到位的工作。

4 造价分析

4.1 劳动组织及施工周期

某桥斜拉索共216根，总重4 135 t，单塔斜拉索重2 067.5 t。斜拉索施工劳动组织采用一班制，其劳动组织情况及施工周期见表1。

表1 某桥斜拉索劳动组织及施工周期（单塔）

4.2 主要机械设备

主要机械设备见表2。

4.3 主要临时设施数量

主要临时设施数量见表3。

表2 某桥斜拉索挂设主要机械设备（单塔）

表3 某桥斜拉索挂设主要辅助设施数量表（单塔）单位:t

铁路桥的上桥面无走行通道，挂索需要型钢及钢板制成的展索通道，其用钢量较大。公铁两用桥公路桥面即为挂索通道,为使定额具有通用性，在定额编制时临时辅助设施未考虑展索通道，需另算。

4.4 参考定额

根据该桥施工数据经过整理分析及数据处理后，编制了铁路钢桁梁斜拉桥平行钢丝斜拉索施工的参考定额，供类似工程参考，见表4。根据《关于调整铁路基本建设工程设计概预算综合工费标准的通知》(铁建设【2010】196号)、《铁路工程建设材料基期价格(2005年度)》和《铁路工程机械台班费用定额》(铁建设【2006】129号)，测算的每10 t斜拉桥平行钢丝斜拉索挂设与现行铁路定额QY-620对比基价高33.0%，其中人工费提高4.7%、材料费降低13.4%、机械费提高58.9%；测算的每根平行钢丝斜拉索张拉与现行铁路定额QY-621对比基价降低20.5%,其中人工费降低43.1%、机械费提高29.1%；测算的每根-次平行钢丝斜拉索调索与现行铁路定额QY-622对比基价降低1.0%，其中人工费降低29.9%、机械费提高75.7%。